項目背景

金堂電廠一期工程建設(shè)2伊600MW亞臨界燃煤機組，2004 年11 月開工，1號機組2007 年5 月17 日順利通過168小時試運行。2 號機組于2007 年9 月24日順利通過168 小時試運行，10 月6 日投入商業(yè)運行。

2012 年12 月5 日，環(huán)保部發(fā)布了我國《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》。這一由環(huán)保部、國家發(fā)改委、財政部印發(fā)并獲國務(wù)院批復(fù)的文件要求，今后對13 個大氣污染防治重點區(qū)域(簡稱“三區(qū)十群”)，將嚴(yán)格限制高污染項目，這些區(qū)域內(nèi)火電廠的煙塵排放需執(zhí)行特別排放限值。該文件中，成都全市域被納入重點區(qū)域，而金堂電廠地址為成都市金堂縣淮口鎮(zhèn)，位于重點區(qū)域之中?；痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 13223-2011)第4.4 條要求：重點地區(qū)的火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C組執(zhí)行表2 規(guī)定的大氣污染物特別排放限值。該限值具體為：煙塵20mg/m3。

金堂電廠一期2伊600MW 亞臨界汽輪發(fā)電機組，原執(zhí)行的是火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 13223-2003)，煙塵排放是按50mg/m3 控制的，已不能滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求。為滿足煙塵排放要求，金堂電廠對一期2伊600MW 燃煤機組除塵器進(jìn)行了電袋復(fù)合式除塵器改造，提高其排放效率以達(dá)到特別排放限值。

設(shè)備概況

金堂電廠1、2 號機組采用的是東方 鍋爐(集團(tuán))股份有限公司生產(chǎn)的600MW鍋爐，型號為：DG2028/17.45原II5 型，亞臨界、自然循環(huán)、前后墻對沖燃燒汽包爐，單爐膛、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、露天布置、全鋼構(gòu)架懸吊結(jié)構(gòu)。每爐配2 臺靜葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機，2 臺天潔集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的雙室五電場電除塵器，除塵效率99.8豫。

改造前電除塵器性能參數(shù)(見表1)。

電除塵器改造方案的選擇

3.1 電除塵器及其技術(shù)特點

3.1.1 電除塵器工作原理

電除塵器主要由收塵極(陽極板)、放電極(陰極線)、高壓直流供電裝置、振打裝置和外殼等組成。其工作原理是利用高壓靜電使塵粒荷電，荷電后的塵粒在單向電場(70耀100千伏)作用下向陽極板運動，并積聚在陽極板上，通過振打方式使陽極板上的灰層脫落至灰斗，從而達(dá)到收塵的目的。

3.1.2 電除塵器的優(yōu)點

(1)壓力損失小，運行阻力小于300Pa，比布袋除塵器低1200Pa 左右。

(2)技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。

(3)經(jīng)久、耐用，特別是可用于高溫、高壓和高濕的場合，并能連續(xù)運轉(zhuǎn)。

3.1.3 電除塵器的缺點

(1)設(shè)備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設(shè)備，通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70耀100KV，能耗高。

(2)不具備在線檢修功能，一旦設(shè)備較大故障，只能停爐檢修，且維護(hù)工作量較大。

(3)對于收塵困難的煙塵，除塵效率得不到保證，隨著運行時間的延續(xù)，除塵效率下降較快。

(4)除塵效率受飛灰粒徑分布影響較大。

(5)除塵效率受煤的成分、飛灰成分及特性影響較大。

3.2 布袋除塵器及其技術(shù)特點

3.2.1 布袋除塵器工作原理

煙氣在引風(fēng)機的作用下，含塵煙氣從鍋爐預(yù)熱器出口經(jīng)煙道系統(tǒng)先進(jìn)入除塵器的進(jìn)風(fēng)總管中，然后通過進(jìn)風(fēng)總管中導(dǎo)流裝置使進(jìn)風(fēng)量均勻后通過進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入各室灰斗，粗塵粒沉降至灰斗底部，細(xì)塵粒隨氣流轉(zhuǎn)折向上進(jìn)入過濾室，粉塵被阻留在濾袋表面，凈化后的氣體經(jīng)濾袋口(花板孔上)進(jìn)入清潔室，由出風(fēng)口經(jīng)排氣閥至出風(fēng)總管排出，而后再經(jīng)引風(fēng)機排至大氣。

3.2.2 布袋除塵器的優(yōu)點

(1)除塵效率可高達(dá)99.99%，可以永jiu保證粉塵排放濃度在50mg/Nm3 以下，甚至可以小于20mg/Nm3。

(2)適應(yīng)能力強，排出的濃度不受粉塵比電阻、濃度、粒度等性質(zhì)的影響。

(3)除塵器分室可輪換檢修，而不影響鍋爐的運行。因此，對鍋爐設(shè)備可用率的影響接近為零。

3.2.3 布袋除塵器的缺點

(1)設(shè)備阻力大，本體阻力在1200耀1500Pa，本體阻力比電除塵器高1200Pa左右。

(2)布袋易老化，換袋成本較高。

(3)對煙氣溫度較敏感，需要注意控制煙氣溫度不超過濾料所能耐受的程度，同時不低于酸露點。

3.3 電原袋除塵器及其技術(shù)特點

3.3.1 電原袋除塵器工作原理

電原袋復(fù)合型除塵器是通過電除塵與布袋除塵的有機結(jié)合的一種新型的、高效的除塵器。尤其適應(yīng)高灰濃度煙氣除塵，并滿足現(xiàn)行國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。電原袋復(fù)合型除塵器由兩個單元組成，即電除塵單元和布袋除塵單元。一般情況下，電除塵單元布置一個電場。這種電原袋復(fù)合型除塵器前電后袋，既發(fā)揮了電除塵器可將煙氣中80%~90%的粉塵收集，使進(jìn)入濾袋的濃度大大降低，濾袋的阻力降低、清灰周期加大，從而延長布袋的壽命。又發(fā)揮了布袋除塵器對煤種不敏感，微細(xì)粉塵收集效率高(99.9%以上)等優(yōu)點，能確保達(dá)到50mg/m3，甚至小于20mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.2 電原袋除塵器的特點

(1)電原袋除塵器的效率不受高比阻細(xì)微粉塵影響，不受煤種、煙灰特性影響，排放濃度容易實現(xiàn)在50mg/Nm3，也能達(dá)到20mg/Nm3以下，且長期穩(wěn)定。

(2)運行阻力比純布袋除塵器低500Pa，但比電除塵器阻力高900Pa。

(3)在相同運行條件下電原袋的使用壽命比純布袋除塵器的壽命延長2耀3年。

3.4 改造方案的選擇

通過以上三種方案的對比，國電成都金堂電廠原有4 臺電除塵器改造有三種方案可供選擇。第1 種是在原有電除塵器基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，如把原有電除塵器電源改成高頻電源，加大電除塵器的集塵極面積等;第2 種是把電除塵器全部改成袋式除塵器;第3 種是把電除塵器改造成電袋復(fù)合型除塵器。第1 種方案在原有電除塵器的基礎(chǔ)上加大集塵極面積，改電除塵器電源為高頻電源，雖然能改善電除塵器的除塵效率，但不能根本改變電除塵器的固有缺陷，且金堂電廠已于2011 年進(jìn)行了高頻電源改造，除塵效率有所提高，但仍無法達(dá)到煙塵臆20mg/m3的標(biāo)準(zhǔn);如在原有電除塵器的基礎(chǔ)上加大集塵極面積，金堂電廠無法滿足場地要求;第2 種方案是把電除塵器內(nèi)部的電極全部拆除掉，徹底更換成濾袋，變成完全的袋式除塵器。這種方案雖然能達(dá)到國家的排放臆20mg/m3 要求，但設(shè)備阻力增加較大、投資維護(hù)成本較高且不利于利用原有靜電除塵器的相關(guān)設(shè)施，浪費很明顯，只有袋式除塵器的優(yōu)點，沒有了電除塵器的優(yōu)勢;第3 種方案是保留原有電除塵器的第yi、二電場，把其他三個電場改成袋式除塵器，其優(yōu)點是：充分運用了原有電除塵器的資源，70%粉塵在電除塵中得以清除，這就大大減輕后面袋式除塵器的除塵負(fù)擔(dān)，清灰頻率大大降低，提高了濾袋的使用壽命;減少了改造工作量;因經(jīng)過電場的粉塵多少帶些同性電荷，附著在濾袋上比較松弛，相對而言粉塵堆積時空隙率較大，煙氣通過時阻力較小，因而耗電低，易清灰。

電除塵器改造方案的實施

金堂電廠分別于2013、2014 年對2號、1 號爐電除塵器進(jìn)行了電袋復(fù)合式除塵器改造。改造利用了原電除塵器殼體及支架，保留了原電除塵器的一、二電場，進(jìn)行利舊檢修，拆除了原除塵器三、四、五電場的陰陽極和振打系統(tǒng)，并在原三、四、五電場安裝濾袋，在煙氣室頂部加裝凈氣室改為布袋區(qū)。具體改造安裝方案及性能數(shù)據(jù)如下：

4.1 電袋復(fù)合式除塵器改造方案

4.1.1 借助現(xiàn)有電除塵器的殼體條件，改造工程在原電除塵器框架和基礎(chǔ)上進(jìn)行，對原來電除塵器底部圈梁以下部分結(jié)構(gòu)保持不動，側(cè)墻基本不動，但對有腐蝕的部位需要進(jìn)行加固或換新處理。

4.1.2 保留原一、二電場，拆除原電除塵器三、四、五電場部分，拆除頂部的高壓變壓器及其附屬設(shè)備，拆除原來電除塵器頂部的吊裝設(shè)備，拆除電除塵器內(nèi)部的陰極框架和陽極板排，拆除原來電除塵器內(nèi)部的管撐，保證除塵器內(nèi)部中空，并打掃干凈。

4.1.3 在原電除塵器兩室之間加裝中間隔板，形成2個獨立的除塵室。改造原來電除塵器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并安裝固定花板。

4.1.4 在原三、四、五電場的梁的頂部加立柱和側(cè)墻形成凈煙氣室，凈煙氣室的末端是出氣口，凈氣室前墻設(shè)有檢修通道、檢修門和運行中進(jìn)行檢查觀望的視窗。觀察視窗分投影燈視窗和人觀察視窗，方便運行中工作人員可以在任何時候在除塵器外面對除塵器內(nèi)部運行情況進(jìn)行觀察。

4.1.5 采用固定行噴吹袋式除塵器。在順氣流方向上分為4個獨立的除塵室，單臺除塵器總過濾面積為54656m2。

4.1.6 在每一個除塵室的進(jìn)、出口煙道上都裝有百葉窗式的擋板門。

4.1.7 在運行過程中，煙氣中的粉塵進(jìn)入除塵器后順著氣流的方向進(jìn)入濾袋間，設(shè)計中采用較低的入口流速不僅加快了粗顆粒的預(yù)分離，同時也保證了在煙氣進(jìn)入濾袋之前的整體流量的預(yù)分配，煙氣從外到內(nèi)穿過濾袋進(jìn)行過濾，清潔煙氣從濾袋排放出來，粉塵被阻擋在濾袋外側(cè)。隨著濾袋外表面積灰的增多，濾袋內(nèi)外的壓差逐漸增加。當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時，PLC 控制系統(tǒng)發(fā)出指令，脈沖閥的膜片自動打開，儲氣罐中的一定量的壓縮空氣通過噴嘴噴入濾袋內(nèi)，進(jìn)行在線自動清灰，濾袋上滯留的灰塵顆粒就被清除，灰塵不斷地落入灰斗，達(dá)到除塵的目的。

4.1.8 布袋除塵器采用低壓中風(fēng)量脈沖壓縮空氣清灰。

4.1.9 袋式除塵器的安裝：安裝工作的流向為先內(nèi)后外，先下后上，先結(jié)構(gòu)后電氣的施工程序進(jìn)行組織施工。其施工順序如下：中隔板安裝-出口喇叭口封堵-花板梁改造及安裝-花板安裝-凈煙室安裝-噴吹系統(tǒng)安裝-進(jìn)出口擋板門安裝-濾袋安裝-袋籠安裝-儀器儀表安裝-預(yù)涂灰系統(tǒng)安裝-緊急降溫裝置安裝-儀器儀表安裝-樓梯平臺安裝。

4.2電袋復(fù)合式除塵器的設(shè)備組成

固定管噴式脈沖布袋除塵器由本體(包括支柱、扶梯、平臺)、導(dǎo)流系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)(包括儲氣罐、管路等)、控制系統(tǒng)(包括儀器儀表、PLC柜、MCC 柜、現(xiàn)場操作柜)等組成。

4.2.1 除塵器本體：包括用于支撐設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)支柱以及箱體、灰斗，平臺、欄桿、爬梯及手(氣)動閥門的檢修平臺等。

4.2.2 導(dǎo)流系統(tǒng)：在電區(qū)與袋區(qū)間加裝氣流分布裝置。

4.2.3 過濾系統(tǒng)：包括安裝在多孔板(花板)上的由濾袋和袋籠所組成的濾灰系統(tǒng)?；ò逵糜谥邢潴w(含塵空間)和上箱體(凈氣室)的分隔，同時也作為濾袋、袋籠的檢修平臺。

4.2.4 清灰系統(tǒng)：包括安裝在頂部防雨裝置中的噴吹氣包、電磁脈沖閥以及安裝在上箱體中的噴吹管路等。

4.2.5 保護(hù)系統(tǒng)：包括預(yù)噴涂裝置，檢漏裝置等。

4.2.6 壓縮空氣系統(tǒng)：包括由空壓機、儲氣罐、壓縮空氣管道、減壓閥、壓力表等組成的除塵器清灰系統(tǒng)。

4.2.7 控制系統(tǒng)：包括在線檢測裝置等儀器儀表及以PLC 可編程控制器為主體的除塵器主控柜、MCC 柜、上位工控機、現(xiàn)場操作柜、檢修電源箱、照明系統(tǒng)等。

4.3電袋復(fù)合式除塵器的設(shè)備概況

4.3.1 改造后電袋復(fù)合式除塵器結(jié)構(gòu)(如示意圖)。

5.1 除塵器改造前堯后的煙塵排放狀況

由于改造前金堂電廠電除塵器出入口未設(shè)置粉塵濃度儀，故僅以2011年2號爐電除塵器電源改造后熱態(tài)性能測試報告、電袋改造后除塵器出口排放濃度及改造前、后脫硫出口煙塵排放數(shù)據(jù)對比，對電袋復(fù)合式除塵器改造的效果進(jìn)行簡要介紹，具體如下：

(1)電袋復(fù)合式除塵器改造前后煙塵排放濃度及本體阻力對比(見表2)。

(2)改造前后脫硫出口粉塵排放對比(見表3)。

5.2 運行中存在的主要問題

5.2.1預(yù)涂灰管道設(shè)置不合理，容易堵塞，且預(yù)涂灰時間較長，情況嚴(yán)重時粉塵可能在除塵器入口擋板門前堆積，造成煙道堵塞。

5.2.2 改造后除塵器本體阻力較設(shè)計值增加較多(金堂電廠設(shè)計約1000Pa，實測本體阻力約1600Pa)，高負(fù)荷時濾袋壓差增加迅速超過設(shè)計值，尤其是煤質(zhì)較差時更為明顯。

5.2.3、機組運行過程中清灰脈沖閥故障難以判斷，脈沖閥故障區(qū)域的濾袋得不到有效吹掃，導(dǎo)致袋區(qū)壓差增長迅速，造成局部濾袋吹掃頻繁，未吹灰區(qū)域濾袋掛灰重量超標(biāo)，影響濾袋使用壽命。

5.2.3、百葉窗式進(jìn)出口煙氣擋板門難以密封嚴(yán)密，葉片易沖刷，無法實現(xiàn)隔絕煙氣，保證設(shè)備在線檢修的功能，且為防止誤操作，預(yù)涂灰灰完畢后需將擋板門斷電。

結(jié)論及建議

目前，電袋除塵器運行工況良好，未發(fā)現(xiàn)破袋、掉袋情況，引風(fēng)機選型滿足運行工況要求。電袋復(fù)合式除塵器解決了電除塵器受煤種限制，使除塵器長期保持低煙塵排放、高除塵效率運行，并且采取電袋除塵器改造節(jié)能效果顯著，本次2號爐電袋復(fù)合式除塵器改造是成功的。根據(jù)2 號鍋爐電袋除塵器運行現(xiàn)狀，提出如下建議：

6.1 由于預(yù)涂灰管道采用母管制，會造成管道過長，隔離閥前后易堵灰，且預(yù)涂灰時間較長。因此，建議每個煙道設(shè)置一根預(yù)涂灰管道，并在管道上設(shè)置吹掃風(fēng)，避免預(yù)涂灰管道堵塞，縮短預(yù)涂灰時間。

6.2由于改造后除塵器本體阻力一般較設(shè)計值增加較多，因此，建議選擇改造方案時，對引風(fēng)機進(jìn)行性能測試，保證引風(fēng)機預(yù)留有足夠的裕量。

6.3 鑒于百葉窗式擋板門的密封性能不能實現(xiàn)零泄漏，除塵器入口煙塵濃度高，擋板門葉片易受到?jīng)_刷，不能真正實現(xiàn)在線檢修，建議除塵器進(jìn)出口擋板門，選用插板式。

6.4 由于鍋爐啟動前對布袋除塵器進(jìn)行預(yù)涂灰可有效保護(hù)布袋，因此，不建議設(shè)置煙氣旁路，避免因旁路內(nèi)漏造成出口粉塵濃度超標(biāo)。

6.5 為保證吹灰氣源壓力的穩(wěn)定，保證吹灰效果，建議設(shè)置獨立的壓縮空氣系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)等，并配置有備用空壓機。