燃煤鍋爐機(jī)組電改袋工程成功案例分析

倪建東，徐 劍，楊發(fā)云，陳志偉，陳鳳利，陶 暉

（1.寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海 201900；2.寶鋼股份自備電廠，上海 201900；3.張家港新中環(huán)保股份有限公司，江蘇 張家港 215600；4.撫順天宇濾料有限公司，遼寧 撫順 113122）

燃煤鍋爐機(jī)組電改袋工程成功案例分析

倪建東1，徐 劍1，楊發(fā)云2，陳志偉3，陳鳳利4，陶 暉1

（1.寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司，上海 201900；2.寶鋼股份自備電廠，上海 201900；3.張家港新中環(huán)保股份有限公司，江蘇 張家港 215600；4.撫順天宇濾料有限公司，遼寧 撫順 113122）

以寶鋼電廠3#機(jī)組電改全袋工程為例，論述了該成功工程的特點(diǎn)，介紹了袋式除塵器及濾料的比選過程、結(jié)構(gòu)型式和設(shè)計(jì)參數(shù)，總結(jié)了除塵系統(tǒng)所具有的技術(shù)特色和投運(yùn)后所取得的效果，該案例對袋式除塵器在電站鍋爐的推廣應(yīng)用具有參考意義。

電改袋工程;袋式除塵器;行噴脈沖;梯度結(jié)構(gòu)濾料

1 工程概況

寶鋼電廠3#機(jī)組發(fā)電容量350MW，配四電場電除塵器，系引進(jìn)日本三菱重工成套設(shè)備，1999年投運(yùn)。由于機(jī)組設(shè)備的老化以及燃煤條件和燃燒工況的變化，電除塵器實(shí)際排放濃度200～250mg/Nm3，嚴(yán)重超標(biāo)。為適應(yīng)新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，2007年立項(xiàng)改造，2008年確定除塵、脫硫、脫硝一體化改造方案，將原電除塵器改造為中壓行噴脈沖袋式除塵器，2009年6月16日竣工投運(yùn)。改造后的袋式除塵器外觀見圖1。

圖1 寶鋼電廠3#機(jī)組袋式除塵器外觀

2 工程特點(diǎn)

（1）燃燒工況復(fù)雜多樣，有全燒煤，也有摻燒高爐煤氣（BFG），煙氣參數(shù)多變，并且變化幅度較大，詳見表1。

表1 燃燒工況及煙氣參數(shù)

（2）除塵與脫硫、脫硝一體化處理，采用Mobotec爐內(nèi)噴鈣脫硫、低氮燃燒脫硝技術(shù)。為控制煙氣溫度，并提高二次脫硫效果，在空氣預(yù)熱器出口設(shè)有噴霧冷卻增濕裝置（IDH）。

（3）原風(fēng)機(jī)利舊改造，限定電改袋后除塵器阻力不得超過1200Pa。

（4）采用嚴(yán)格的考核標(biāo)準(zhǔn)：1）粉塵排放濃度≤20mg/Nm3；2）除塵器漏風(fēng)率≤2%；3）濾袋使用壽命≥25,000h。

3 袋式除塵器型式及其濾料比選

3.1 袋式除塵器型式

在技術(shù)交流及調(diào)研考察階段，有關(guān)袋式除塵器的選型歸納形成4種型式，即低壓回轉(zhuǎn)脈沖袋式除塵器、中壓行噴脈沖袋式除塵器、分室定位反吹袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器。結(jié)合寶鋼電廠3#機(jī)組的實(shí)際情況，經(jīng)過多次專題研討論證，采用逐步排除法，最終確定選用中壓行噴脈沖袋式除塵器。

3.2 濾料

（1）常規(guī)和覆膜。鑒于我國覆膜濾料產(chǎn)品的質(zhì)量、價格及其在電站鍋爐使用效果的實(shí)際狀況，決定選用超細(xì)面層（占30%）針刺氈，并經(jīng)熱定型及PTFE乳液滲膜處理，使不覆膜濾料具有近似于覆膜濾料的表面過濾性能。

（2）均質(zhì)與梯度結(jié)構(gòu)。在縱向采用細(xì)旦、中旦、粗旦PPS纖維網(wǎng)疊合形成梯度結(jié)構(gòu)，見圖2。透氣率控制在60～90L/dm2. min。

圖2 濾料梯度結(jié)構(gòu)剖面

（3）采用加強(qiáng)型PTFE長絲基布，提高PPS針刺氈的抗張強(qiáng)度及其對溫濕度波動的適應(yīng)能力，延長使用壽命。

（4）最終確定選用濾料的型號為：PPS/PTFE581CS30。

4 袋式除塵器的結(jié)構(gòu)及其主要技術(shù)參數(shù)

4.1 除塵器結(jié)構(gòu)型式

利用原電除塵器2臺3通道模式，改造為A、B側(cè)6列24室行噴脈沖袋式除塵器，每側(cè)設(shè)2路旁通煙道工藝流程見圖3。

圖3 寶鋼電廠3#機(jī)組袋式除塵系統(tǒng)流程

除塵器縱向袋室按階梯形布置，在入口喇叭管內(nèi)設(shè)有第一道多孔均流板，第二道槽形導(dǎo)流板，實(shí)現(xiàn)三維布風(fēng)，按正面1/6、側(cè)面1/3、底部1/2的比列分配流量；除塵器各通道進(jìn)出口設(shè)有切換閥及補(bǔ)償器，可實(shí)現(xiàn)離線檢修；灰斗及輸灰設(shè)備利舊。除塵器構(gòu)造示意見圖4。

圖4 寶鋼電廠3#機(jī)組袋式除塵器構(gòu)造圖

4.2 除塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)及配套件（見表2）

5 除塵系統(tǒng)特點(diǎn)

5.1 噴霧冷卻增濕裝置

利用鍋爐空氣預(yù)熱器（AH）與袋式除塵器（BF）之間的有限空間設(shè)置噴霧冷卻增濕箱（IDH）及其導(dǎo)流片和調(diào)節(jié)閥。

噴霧冷卻增濕箱的功能：

（1）平衡空氣預(yù)熱器出口煙道橫向溫度分布不均問題。在水平方向設(shè)9根噴霧立管，按溫度高低每根立管上下設(shè)4～9只兩相流噴嘴，使增濕箱出口分配到3列袋室通道的煙氣溫度盡可能均勻一致。

（2）補(bǔ)償因不同燃燒工況造成的預(yù)熱器出口煙氣溫度大幅度波動問題。選用兩相流可調(diào)噴嘴，用壓縮空氣霧化冷卻水，用多位測溫探頭及專用控制儀，嚴(yán)格控制除塵器入口煙氣溫度：在最大混燒高爐煤氣（工況三）時，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)噴霧使其煙氣溫度≤160℃；在全燃煤（工況一）時，實(shí)現(xiàn)弱噴霧，使其煙氣溫度≥110℃，滿足脫硫要求并不結(jié)露。

用導(dǎo)流片和調(diào)節(jié)閥向除塵器的3列袋室通道均勻分布煙氣流，在設(shè)計(jì)階段用流體動力模擬，初步確定導(dǎo)流片的形狀及其布置，在調(diào)試階段再局部修改導(dǎo)流片，使分配到3列袋室通道的煙氣量盡可能均勻一致。

表2 除塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)及配套件規(guī)格

5.2 引風(fēng)機(jī)的改造

電改袋后，系統(tǒng)阻力增加700～800Pa，引風(fēng)機(jī)需作相應(yīng)改造。本機(jī)組原設(shè)引風(fēng)機(jī)3臺（2用1備），流量120×104m3/h，全壓3332Pa，電機(jī)裝機(jī)功率1560kW。按實(shí)測，該風(fēng)機(jī)尚有300～400Pa富余壓頭，差值不多。為此確定僅更換風(fēng)機(jī)葉輪，并對葉輪形狀稍作改變。經(jīng)計(jì)算電機(jī)功率也夠，不必更換。這是最為經(jīng)濟(jì)有效的處理方法。

5.3 國產(chǎn)脈沖閥試驗(yàn)

該項(xiàng)目除塵器招標(biāo)文件規(guī)定使用GOYEN進(jìn)口脈沖閥，為扶持國產(chǎn)脈沖閥的開發(fā)與推廣應(yīng)用，業(yè)主同意在最不利的中間通道袋室安裝38只國產(chǎn)DMF-Y-76型脈沖閥，進(jìn)行同工況實(shí)際運(yùn)行考驗(yàn)。

6 運(yùn)行效果

該項(xiàng)目竣工投運(yùn)以來，除塵器經(jīng)受了全燃煤、最大混燒高爐煤氣、機(jī)組滿負(fù)荷發(fā)電、煙氣噴霧冷卻加濕、鍋爐水冷壁爆管等多種工況的考驗(yàn)，一直穩(wěn)定運(yùn)行。除塵器入口溫度保持在120℃～160℃之間，除塵器上限阻力維持在900Pa以下，清灰噴吹周期控制在100～180min，煙塵排放濃度小于20mg/Nm3。委托實(shí)測電改袋前后的運(yùn)行參數(shù)對比見表3。

表3 寶鋼電廠3#機(jī)組除塵改造前后運(yùn)行參數(shù)對比

（1）IDH及其導(dǎo)流調(diào)節(jié)裝置對本項(xiàng)目的正常投運(yùn)起著關(guān)鍵作用。對不同燃燒工況的鍋爐煙氣參數(shù)，以及預(yù)熱器出口煙氣的溫度和煙氣流分布起了有效的調(diào)節(jié)均衡作用，可確保袋式除塵器6列通道袋室的溫度、流量、阻力基本均勻一致，并在設(shè)定范圍內(nèi)。圖5為2011年6月27日從CRT畫面實(shí)攝的各通道煙氣溫度、出口含塵濃度和阻力的記錄。

圖5 除塵系統(tǒng)CRT畫面

（2）2010年4月2日發(fā)現(xiàn)袋室阻力升高，并伴有溫度、濕度異常變化。先采用縮短清灰周期（至30min）方法維持袋室阻力小于1200Pa，后因問題越來越嚴(yán)重，4月4日停機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)3U水冷壁7處爆管，最大孔10×22mm，濾袋表面有糊袋現(xiàn)象。經(jīng)搶修補(bǔ)焊，恢復(fù)運(yùn)行，濾袋日漸烘干，塵餅脫落。歷時二周左右，袋室阻力與清灰周期恢復(fù)正常。在這個過程中濾料的超細(xì)面層和梯度結(jié)構(gòu)起著重要作用。

（3）本項(xiàng)目的爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)并不成熟。投運(yùn)后經(jīng)多次測試改進(jìn)，脫硫效率僅為40%～50%，不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，2009年底停運(yùn)，2010年采用袋式除塵器后石灰-石膏濕法脫硫方案進(jìn)行二次改造。在爐內(nèi)噴鈣脫硫停運(yùn)后，進(jìn)入袋式除塵器的SO2濃度達(dá)到400～700ppm，濾袋經(jīng)受了酸性氣體的考驗(yàn)。說明采用PPS梯度纖網(wǎng)和PTFE高強(qiáng)基布制成的針刺氈濾料是合適的。

2011年2月底，脫硫二次改造竣工投運(yùn)，由于前袋的高效除塵，進(jìn)入后脫硫的煙氣濃度低于20mg/Nm3，使?jié)穹摿蛩捌銰GH通常存在的一系列疑難問題得到有效緩解，大大減輕了維護(hù)管理工作量，脫硫石膏的品質(zhì)得以顯著提升。

（4）10,208條φ165×8550（PPS+PTFE）混合纖維針刺氈濾袋連續(xù)運(yùn)行29個月后，沒有破損。經(jīng)取樣檢測，各項(xiàng)指標(biāo)基本正常，現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù)良好，估計(jì)其壽命至少可達(dá)三年以上。

（5）38只DMF-Y-76型國產(chǎn)脈沖閥已連續(xù)運(yùn)行兩年多，未發(fā)生過任何故障，清灰效果良好，完全可以取代進(jìn)口脈沖閥。

（6）電改袋后，系統(tǒng)運(yùn)行阻力提高560Pa，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗增加約200kW。但由于省去了原電除塵器四電場高壓供電負(fù)荷，并且維護(hù)檢修工作量大量減少，因此節(jié)能、節(jié)資效益十分顯著。

Successful Practice of Bag Filter Reformed from ESP for Baosteel Power Plant 3# Unit

NI Jian-dong1, XU Jian1, YANG Fa-yun2, CHEN Zhi-wei3, CHEN Feng-li4, TAO Hui1(1. Baosteel Engineering & Technology Group Co., Ltd, Shanghai 201900;
2
. Baosteel Co., Ltd Power Plant, Shanghai 201900;3. Xinzhong Environmental Protection Co., Ltd, Jiangsu Zhangjiagang 215600;4. Tianyu Filter Material Co., Ltd, Fushun Liaoning 113122, China)

The paper summarized the characters of bag filter reformed ESP for baosteel power plant 3# unit. Introduces the optimum selected process、structure type and design data of the bag filter and filter materials, sums up the technological characteristic and applying effects for the dust removal system, and the success of the engineering for the bag filter removal ESP shows the reference action on extended application of the bag filter in power plant boiler.

engineering of bag filter reformed from ESP; bag filter; line blow pulse jet; gradient composite filter materials

X701.2

A

1006-5377（2012）01-0024-04