電袋復(fù)合除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及工程應(yīng)用

盧徐勝，明平洋

(武漢龍凈環(huán)?？萍加邢薰?，武漢 430065)

電袋復(fù)合除塵器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及工程應(yīng)用

盧徐勝，明平洋

(武漢龍凈環(huán)保科技有限公司，武漢 430065)

電袋復(fù)合除塵器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新的除塵技術(shù)，是在結(jié)合電除塵器和袋除塵器這兩種傳統(tǒng)的高效除塵技術(shù)的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來(lái)的。本文重點(diǎn)討論了電袋復(fù)合除塵器設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并通過(guò)成功應(yīng)用的改造工程實(shí)例，介紹了其改造過(guò)程和改造效果。

電袋復(fù)合除塵器;設(shè)計(jì)要點(diǎn);內(nèi)旁路;改造工程

1 概述

日前，我國(guó)各主要煙塵排放行業(yè)的粉塵排放限值均已設(shè)為50mg/Nm3或以下，未來(lái)各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)更趨嚴(yán)格。在現(xiàn)有除塵技術(shù)和實(shí)際工程中，大型除塵設(shè)備選用袋除塵器的工程、或?qū)σ延须姵龎m器進(jìn)行電改袋或電改電袋（電除塵器改造成為袋除塵器，或電除塵器改造成為電袋復(fù)合除塵器）的工程已越來(lái)越多。尤其是在現(xiàn)役電除塵器的改造工程中，電袋復(fù)合除塵器由于其排放效果與袋除塵器相當(dāng)、運(yùn)行阻力明顯小于袋除塵器、改造工程工作量相對(duì)較小等優(yōu)點(diǎn)而廣受青睞。

在電改電袋工程中，原電除塵器的殼體結(jié)構(gòu)、進(jìn)口喇叭、氣流分布裝置以及第一電場(chǎng)（有的工程根據(jù)實(shí)際條件和用戶要求可保留前兩個(gè)電場(chǎng)） 要保留或進(jìn)行更新改造，其末幾級(jí)電場(chǎng)則要改造為袋除塵區(qū)。改造完成后，電袋復(fù)合除塵器的主要結(jié)構(gòu)組成大致可分為：電除塵部分、電-袋過(guò)渡區(qū)段、內(nèi)旁路系統(tǒng)、袋除塵部分、出氣煙道及其它部分。

電改電袋工程需要系統(tǒng)考慮整個(gè)除塵器的各大組成部分的特點(diǎn)和作用，以及各部分相互間的作用和影響，還要考慮對(duì)與除塵器直接相關(guān)的輸灰系統(tǒng)、引風(fēng)機(jī)等可能造成的影響。對(duì)于袋除塵部分設(shè)計(jì)與常規(guī)的袋除塵器設(shè)計(jì)基本類同，且已有大量的文獻(xiàn)資料，在此不作贅述。本文重點(diǎn)對(duì)影響電袋復(fù)合除塵器整體性能的電除塵部分、氣流分布與導(dǎo)流裝置以及內(nèi)旁路系統(tǒng)部分進(jìn)行了闡述，并對(duì)成功應(yīng)用的改造工程案例進(jìn)行了介紹。

2 電袋復(fù)合除塵器的部分設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 電除塵部分

電除塵部分位于電袋復(fù)合除塵器的最前部，其作用是對(duì)進(jìn)入除塵器的煙氣進(jìn)行一次除塵，去除煙氣中大多數(shù)的粗顆粒和相當(dāng)數(shù)量的中小顆粒粉塵，大幅度降低進(jìn)入袋除塵部分的煙氣粉塵濃度并對(duì)粉塵粒子荷電。在袋除塵部分，粉塵粒子間電荷力的作用使得在客觀上，濾袋過(guò)濾時(shí)在濾袋表面形成的粉塵層相對(duì)松散，過(guò)濾阻力比純袋除塵器有大幅度的降低。

在電除塵器的設(shè)計(jì)中，一般認(rèn)為，第一電場(chǎng)除塵效率可達(dá)80%甚至更高，但這要符合以下條件：

（1）進(jìn)口喇叭內(nèi)和第一電場(chǎng)中粉塵的自然沉降效率較高（總計(jì)25%～30%）；

（2）進(jìn)入電場(chǎng)的氣流分布很均勻；

（3）煙氣中粉塵的比電阻在電除塵器的合適范圍內(nèi)；

（4）除塵器內(nèi)部極配形式合理，電場(chǎng)長(zhǎng)高比合適且高度不能過(guò)高，煙氣在電場(chǎng)中有足夠的停留時(shí)間（電場(chǎng)風(fēng)速不能過(guò)高）等。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，需從以上幾點(diǎn)重點(diǎn)考慮以獲得最佳除塵效果，同時(shí)還要考慮利于除塵器整體運(yùn)行效果的措施，主要有：

（1）重視進(jìn)口喇叭內(nèi)氣流分布板的設(shè)計(jì)，盡可能通過(guò)比例模型試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)或結(jié)合CFD軟件模擬來(lái)獲得最佳布置方式，以使進(jìn)入電場(chǎng)的氣流分布均勻；

（2）在高濃度工況時(shí)，還可考慮在進(jìn)口喇叭內(nèi)布置有效的預(yù)除塵裝置，但這會(huì)少量增加除塵器的運(yùn)行阻力；

（3）針對(duì)煙氣性質(zhì)和粉塵特性，合理布置電場(chǎng)內(nèi)部件，這部分的設(shè)計(jì)與普通的電除塵器大致相同；

（4）電除塵部分不運(yùn)行時(shí)，設(shè)備即為一臺(tái)普通的袋除塵器，過(guò)高的風(fēng)速會(huì)大幅提高運(yùn)行阻力并顯著降低濾袋壽命，因此，電除塵部分的設(shè)計(jì)要盡量保證電場(chǎng)的可用率。

2.2 電-袋過(guò)渡區(qū)段

在電除塵部分與袋除塵部分之間，要設(shè)置一個(gè)過(guò)渡區(qū)段，其作用是：1）避免電場(chǎng)閃絡(luò)火花飛濺到濾袋上，損壞濾袋；2）避免電場(chǎng)內(nèi)最后一排極線對(duì)最靠近的濾袋內(nèi)的袋籠放電，造成濾袋和袋籠的損壞；3）在過(guò)渡區(qū)段安裝氣流分布與導(dǎo)流裝置，以使得電除塵部分出來(lái)的煙氣在進(jìn)入袋除塵部分時(shí)氣流分布合理、對(duì)濾袋的沖刷也很??；4）為內(nèi)旁路系統(tǒng)提供布置平臺(tái)和空間等。

過(guò)渡區(qū)段的長(zhǎng)度不能太短，實(shí)際工程中應(yīng)在1m以上，但由于場(chǎng)地條件和投資費(fèi)用方面的原因，過(guò)長(zhǎng)的區(qū)段也不現(xiàn)實(shí)，一般實(shí)際工程過(guò)渡區(qū)段長(zhǎng)度是1～2m。

氣流分布和導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)，主要是氣流分布板的布置（包括位置、高度、開孔率等）和導(dǎo)流板的布置。在電-袋過(guò)渡區(qū)段設(shè)置氣流分布與導(dǎo)流裝置的作用，是避免煙氣在進(jìn)入袋除塵部分前，煙氣流直接沖刷濾袋，同時(shí)整體調(diào)節(jié)煙氣在濾袋過(guò)濾區(qū)的迎風(fēng)面、側(cè)部、底部的流量分配。

電除塵部分內(nèi)部的煙氣是水平流動(dòng)的，經(jīng)過(guò)氣流分布和導(dǎo)流裝置調(diào)節(jié)后，大部分煙氣要“突然”改變流動(dòng)方向，很容易使得電場(chǎng)內(nèi)上部區(qū)域形成“死區(qū)”，即電除塵的有效面積不能充分利用，如圖1中的虛線三角框區(qū)域。因此氣流分布和導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)要充分考慮這一點(diǎn)，以免影響電除塵部分的除塵效率。

圖1 電場(chǎng)中出現(xiàn)的氣流“死區(qū)”（虛線三角框區(qū)域）

2.3 內(nèi)旁路系統(tǒng)

內(nèi)旁路系統(tǒng)的作用是在煙氣條件超過(guò)濾袋適用條件時(shí)（溫度超高、濕度超高等），開啟內(nèi)旁路并停止袋除塵部分運(yùn)行（關(guān)閉所有袋室），讓煙氣全部經(jīng)內(nèi)旁路排出除塵器而不經(jīng)濾袋過(guò)濾，以保護(hù)濾袋。

電袋復(fù)合除塵器的內(nèi)旁路布置主要形式見圖2。經(jīng)過(guò)比較可見，其中布置在電-袋過(guò)渡區(qū)段頂部的內(nèi)旁路系統(tǒng)（內(nèi)旁路形式3） 是最理想的一種。這種形式的內(nèi)旁路在開啟時(shí)，電除塵部分仍正常供電工作，總體上仍有較高的除塵效率。這種布置的優(yōu)點(diǎn)是：1）此時(shí)電除塵區(qū)依然有很高的除塵效率，排放煙氣粉塵濃度比除塵器進(jìn)口有大幅度降低；2）可最大程度減少對(duì)引風(fēng)機(jī)的負(fù)面影響。

圖2 電袋復(fù)合除塵器的內(nèi)旁路布置主要形式及說(shuō)明

內(nèi)旁路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮：

（1）內(nèi)旁路系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。具體要求是：1）在控制系統(tǒng)發(fā)出內(nèi)旁路操作指令（開啟或關(guān)閉）后，旁路擋板能在設(shè)定時(shí)間內(nèi)正確做出動(dòng)作并準(zhǔn)確到位；2）旁路擋板和連桿機(jī)構(gòu)能在高溫、腐蝕性、沖刷顆粒等煙氣環(huán)境中長(zhǎng)期使用而自身性能不下降。

針對(duì)這些要求，可提出的對(duì)策有：1）旁路擋板的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)宜采用電磁閥控制的氣動(dòng)元件來(lái)執(zhí)行，由控制系統(tǒng)根據(jù)煙氣實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來(lái)聯(lián)鎖控制，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)布置在除塵器的頂部披屋內(nèi)，且單臺(tái)除塵器應(yīng)在氣缸附近設(shè)置一個(gè)作為備用氣源的小儲(chǔ)氣罐；2）旁路擋板和連桿機(jī)構(gòu)等直接與煙氣接觸的部件全部使用鋼材等耐煙氣條件的材料。為避免煙氣腐蝕、高溫老化和擋板動(dòng)作不能準(zhǔn)確到位，擋板及其密封件不宜使用橡膠材料。

（2）正常除塵運(yùn)行時(shí)，內(nèi)旁路系統(tǒng)是完全密封的，要保證無(wú)煙氣泄露。在排放要求非常嚴(yán)格時(shí)，旁路擋板處輕微的煙氣泄露會(huì)導(dǎo)致排放濃度的顯著上升。

旁路密封的一種形式是使用橡膠等“軟密封”材料，被動(dòng)性地封堵或貼合旁路擋板處的縫隙。但目前已知的橡膠材料在高溫、腐蝕性煙氣環(huán)境中長(zhǎng)期使用會(huì)老化、變形（整體或局部）、腐蝕或結(jié)垢從而失效，而且由于旁路擋板處在除塵器內(nèi)部煙氣環(huán)境中，失效的橡膠材料也無(wú)法在線更換。因此在實(shí)際工程中，它無(wú)法滿足與除塵器各部件一起長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行和免維護(hù)的要求。

要達(dá)到內(nèi)旁路關(guān)閉時(shí)“零泄露”和免維護(hù)的要求，一個(gè)較理想的方式是采用雙層鋼制閥板加氣密封方式的布置，即在正常除塵運(yùn)行時(shí)，各旁路擋板處采用上下一定間距的雙層擋板閥和對(duì)應(yīng)的閥板座來(lái)達(dá)到雙層剛性密封并形成一個(gè)過(guò)渡箱體，布置在除塵器頂部的密封風(fēng)機(jī)從凈煙氣側(cè)抽取凈化后的氣體、通過(guò)管道向過(guò)渡箱體持續(xù)吹入帶一定壓力的氣體，此氣體經(jīng)兩層閥板與閥座間的縫隙向原煙氣側(cè)和凈煙氣側(cè)都持續(xù)流入，從而保證了原煙氣無(wú)法進(jìn)入過(guò)渡箱體，也就更不可能進(jìn)入凈煙氣側(cè)。

（3）內(nèi)旁路系統(tǒng)的運(yùn)行啟停要盡量減小對(duì)主機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

除塵器運(yùn)行從濾袋過(guò)濾除塵模式切換到內(nèi)旁路運(yùn)行模式系統(tǒng)壓力瞬間大幅減小，反之從內(nèi)旁路運(yùn)行模式切換到濾袋過(guò)濾除塵模式系統(tǒng)壓力瞬間大幅增加，這對(duì)主機(jī)系統(tǒng)中的鍋爐爐膛壓力會(huì)有很大的負(fù)面影響。因此如何使除塵器運(yùn)行模式的切換實(shí)現(xiàn)“平滑換擋”，是除塵器設(shè)計(jì)時(shí)需要重點(diǎn)考慮的。

3 實(shí)際工程案例介紹

3.1 工程概況和煙氣參數(shù)

某電廠的410t/h燃煤鍋爐，單臺(tái)鍋爐配用1臺(tái)雙室三電場(chǎng)的電除塵器，業(yè)主有意將其改造升級(jí)以滿足新的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。因其電除塵器已服役多年，效率下降明顯，已無(wú)法滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，電廠方面經(jīng)過(guò)多種方案對(duì)比及實(shí)地考察，最終決定將電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器。

改造前單臺(tái)除塵器的入口煙氣條件見下表。

改造前單臺(tái)除塵器的入口煙氣條件表

3.2 改造過(guò)程簡(jiǎn)介

綜合了對(duì)改造的各種要求及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際場(chǎng)地和運(yùn)行條件后，設(shè)計(jì)人員決定將除塵器的改造工作分為利舊、拆除與改造、新建三部分。

（1）利舊部分：1）保留原電除塵器的進(jìn)口喇叭、殼體結(jié)構(gòu)（除頂部）、灰斗、保溫（除頂部）等部分；2）原電除塵器的部分電控設(shè)備也按電廠要求利舊。

（2）拆除與改造部分：1）拆除進(jìn)口喇叭內(nèi)的氣流分布板裝置并全部重新設(shè)計(jì)改造；2）拆除殼體頂部構(gòu)件和電場(chǎng)內(nèi)部件；3）在第一電場(chǎng)位置重新設(shè)計(jì)布置電場(chǎng)內(nèi)部件和相應(yīng)的電控、振打、頂部起吊裝置；4）拆除出口喇叭；5）對(duì)輸灰系統(tǒng)及其電控部分進(jìn)行改造。

（3）新建部分：1）在改造后的殼體結(jié)構(gòu)頂部新增一套圈梁，為頂部結(jié)構(gòu)和部件提供支撐布置平臺(tái)；2）在改造后的第一電場(chǎng)之后新增內(nèi)旁路系統(tǒng)；3）在殼體內(nèi)部袋室空間之前布置一套氣流分布與導(dǎo)流裝置，利用CFD軟件建模計(jì)算來(lái)決定具體布置情況（見圖3）；4）在新增圈梁上布置袋除塵部分的凈氣室、分氣箱、出口煙道、頂部保溫、披屋等部件；5）在除塵器頂部布置一套氣路系統(tǒng)；6）對(duì)新增部件的外露部分進(jìn)行保溫和外護(hù)。

圖3 氣流分布與導(dǎo)流裝置設(shè)計(jì)CFD軟件模擬計(jì)算圖（截面圖之一）

3.3 改造效果

電除塵器的改造工作順利完成后，隨主機(jī)運(yùn)行良好。改造后的電袋復(fù)合除塵器的排放濃度長(zhǎng)期保持在30mg/Nm3之內(nèi)，除塵器總阻力保持在低于1000Pa的水平，噴吹周期保持在120min左右。除塵器已投運(yùn)超過(guò)兩年時(shí)間，至今無(wú)故障、無(wú)破袋。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)電除塵器改造市場(chǎng)非常廣闊，由于環(huán)保的需要，電改袋或電改電袋是大勢(shì)所趨。與袋除塵器相比，電袋復(fù)合除塵器因投資少、運(yùn)行阻力低等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注和認(rèn)可。電袋復(fù)合除塵器技術(shù)對(duì)設(shè)計(jì)人員也提出了更高的要求，設(shè)計(jì)人員需要熟練掌握電除塵器和袋除塵器兩種技術(shù)，對(duì)除塵器各部分的組成和相互間的配合與影響要有充分的理解，并對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)的其余部分如引風(fēng)機(jī)、輸灰系統(tǒng)等也應(yīng)有一定的了解。在實(shí)際工程中，技術(shù)人員要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，注重除塵器的各設(shè)計(jì)要點(diǎn)，與制造、安裝等相關(guān)人員共同努力，爭(zhēng)取做出運(yùn)行能耗更低、除塵效率更高的除塵設(shè)備，為除塵技術(shù)的發(fā)展以及全社會(huì)的節(jié)能、減排做出貢獻(xiàn)。

[1]黎在時(shí).電除塵器的選型安裝與運(yùn)行管理[M].北京：中國(guó)電力出版社， 2005，6.

[2]王俊民.電除塵工程手冊(cè)[K].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007，8.

[3]姚群.袋式除塵系統(tǒng)能耗剖析[C].全國(guó)袋式除塵技術(shù)研討會(huì)論文集，2009，4.

Design Features of EBC and Case Project Introduction

LU Xu-sheng, MING Ping-yang
(Wuhan Longking Co., Ltd, Wuhan 430065, China)

EBC is a new technology in dust collecting field which applied widely in recent years, it’s a combined filter of ESP and FF, two type traditional high efficient dust collecting equipments. This paper focuses on several design features of the technology of EBC which should be focused on or may be easily ignored. We also introduced a case project which transformed an ESP to an EBC, the EBC has been successfully applied for more than two years, and the details of the transformation process and the applying effects are presented in this paper.

EBC; design features; inner bypass; case project

X701.2

A

1006-5377（2011）08-0034-04