【來訊】電袋復合除塵器實現超低排放的設計探討
2019-08-1316:53:12
隨著我國大氣污染形式的日益嚴峻，環保部與質檢總局聯合發布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)于2012年1月1日開始執行，新建火電廠煙氣含塵排放濃度執行30mg/m3標準，地區執行20mg/m3標準。近兩年，一些省市甚至提出超低排放概念，即燃煤電廠排放需達到燃機排放標準，因此要求除塵器的出口煙氣含塵排放濃度在10mg/m3以下，有的甚至在5mg/m3以下。要達到上述排放要求，除塵器本體設計的優化、安裝質量的把控顯得尤為重要。
(轉載自“柚動在線”)
2 電袋復合除塵器本體設計優化
嚴苛的排放要求，給電袋復合除塵器的設計帶來了不小的挑戰，尤其是在濾料的選擇、過濾風速的確定以及結構設計的優化等方面尤為突出。
2.1 濾料選擇
濾袋是電袋復合除塵器的核心部件之一。為了使電袋復合除塵器能除塵，濾料的選擇至關重要。濾料粉塵泄漏則直接影響電袋復合除塵器的除塵效率，而造成濾料粉塵泄漏有幾個方面的原因，首先為濾袋本身原因：如過濾精度不高、中縫縫線處的針孔過大;其次為機械安裝原因：花板與殼體焊接密封性不好、旁路風門關閉不嚴等。因此要達到低排放首先應把握好濾袋的制作質量問題。菲達公司對幾個低排放的電袋復合除塵器典型案例的使用濾料進行了統計，其結果如下表1：
表1中可以看出，在設計排放要求遠高于目前的環保要求的情況下，針刺濾料未經過處理，仍可達到小于10 mg/Nm3以下的排放濃度，這說明針刺氈濾料本身具有好的過濾精度。根據菲達公司對濾料檢測的存檔數據顯示，在規定的試驗條件下，以上濾料老化后煙塵排放濃度均小于0.5 mg/Nm3。
表1中幾個項目的濾袋在縫線處均未進行涂膠處理，而濾袋縫線處的針孔對排放有較大影響，我公司對不同濾袋生產廠家的濾料樣品按VDI3926標準進行了過濾性能測試，結果顯示，當縫線處的針孔處理較好時，濾料本身的過濾精度沒有太大的變化;但當縫線處的針孔處理不好形成較大的針眼時，排放濃度從濾料本身的0.27mg/m3增大到62.7 mg/m3。濾袋縫線處針孔如圖1所示。
圖1 濾袋縫線處針孔
因此，要達到低排放，首先應選擇的濾料，并對濾袋的縫線好進行涂膠處理，以針孔造成粉塵泄漏的隱患。
2.2 過濾風速的選擇
過濾風速是電袋復合除塵器的一個重要參數。過濾風速越大，粉塵越易穿過濾袋，導致粉塵排放增加，同時過濾風速的增加，會使清灰頻率增加，這也會導致粉塵排放增加。雖然過濾風速的取值越低對除塵器越有利，但也會增加除塵器投資及以后的換袋成本，降低設備的性價比。建議當出口排放要求小于10mg/Nm3時，過濾風速小于1.05m/min;當出口排放要求小于5mg/Nm3時，過濾風速小于1.0m/min。
2.3 電場設置
對于電袋復合除塵器來說，煙塵排放濃度主要靠后級布袋來。從理論上講，袋式除塵器可以理解為“恒定排放”的除塵器，即濃度的高低與出口排放無多大關系，根據菲達的試驗數據，袋式除塵器排放濃度的增加與清灰頻率的增加有直接聯系，但在濾袋有良好過濾性能的前提下，清灰頻率的影響也是不大的。本文調研分析了9個電袋復合除塵器項目的相關數據，如下表2。
從表2可以看出，電袋復合除塵器的布袋區的入口粉塵濃度與出口排放濃度關系不大，如天津陳塘熱電廠，為半干法后的電袋復合除塵器，布袋區入口達100 g/Nm3，但出口排放濃度仍小于5mg/Nm3;印度電廠的幾臺135MW機組，在同樣的工況條件下，選擇了同樣的設計參數，同樣的濾料，但出口排放低至2.48mg/Nm3，高至18.58 mg/Nm3。分析排放較高的幾臺除塵器，其主要原因是由于在安裝過程中，凈氣側與塵氣側的花板焊接存在泄漏點。
電袋復合除塵器的電場數設置，其主要作用是降低袋區的入口濃度以降低設備阻力以有利于節能降耗、降低清灰頻率、降低當設備存在泄漏點時的出口煙塵排放濃度。為了增加電袋復合除塵器的性，建議采用二個電場設置，從節能降耗方面考慮，比集塵面積無須設置過高，按30m2/(m3/s)左右就可以滿足。
2.4 結構設計的優化
要實現低排放，除了選擇高過濾精度的濾料、合適的過濾風速外，除塵器的結構設計優化亦相當重要，應盡量減少破袋的發生。
2.4.1 氣流分布技術優化
電袋復合除塵器由靜電除塵區域和過濾除塵區域構成。氣流分布設計是電袋復合除塵器中的關鍵技術。在靜電除塵區域，要求氣流盡可能的呈水平流動，合理的流速及氣流均勻性是靜電除塵的重要因素之一。煙氣在經過靜電除塵區域后進入過濾除塵區域，過濾除塵區域由上下兩部分組成，上部分是間隔布置的濾袋，下部分是煙氣流通的通道。一部分氣流水平進入上部，其余部分氣流則繞過袋底進入煙道：如果氣流速度在水平方向的分量過大，則勢對濾袋形成沖刷，導致濾袋磨損，壽命變短;而如果氣流速度在垂直方向的分量過大，則氣流上升速度過大導致清灰時從濾袋表面脫落的粉塵沉降困難，產生粉塵不會沉降而被濾袋重新吸附的“二次吸附”現象，造成清灰困難，嚴重時導致整臺電袋復合除塵器失效。特別是對200MW及以上機組的電袋復合除塵器，其集塵高度通常在15m左右，而濾袋的長度一般為8.5m左右，采用常規布置方式，就會在過濾區產生很大的無效空間，既浪費材料，也影響前級電除塵器的氣流分布均勻性。
因此在過濾區采用菲達發明的電袋復合除塵器氣流分布技術----錯層布置方式，既可以提高電除塵區的除塵效率，減少袋除塵區的粉塵二次吸附，又可以高速氣流對濾袋的沖刷作用，實現除塵器的低阻、長期穩定運行。
2.4.2 旁路煙道的優化
對于要求超低排放的電袋復合除塵器，旁路風門是排放超標的一個隱患，若安裝不當或制作不平整，很容易造成粉塵的泄漏。設置旁路煙道的初設本意是希望在點爐或鍋爐發生故障時旁通含油、高溫或高濕煙氣，保護濾袋。但在實際運行過程中，由于環保要求的提高，相當多的項目已取消旁路系統，只要做好預涂層等防護措施，達到30000小時的濾袋壽命是沒有問題。因此，建議取消旁路系統。
3 安裝質量的把控
從數十年除塵器應用經驗來看，其安裝質量直接決定設備性能和運行，要實現電除塵器的設計意圖，是除塵器達到預定的除塵效果，除了有優良的設計，良好的制作等外，還有一套嚴格的安裝調試規范和程序，除塵器整體性能的實現。后期的檢測試驗對電袋復合除塵器尤為重要，比如只要花板上有一處漏焊，就會引起排放濃度超標。因此，在安裝過程中留有足夠的時間對除塵器進行熒光粉檢漏試驗，認真、仔細地檢查花板的每一條焊縫，特別是與殼體的立柱、橫梁的角落部位，很容易漏焊，應關注。
4 小結
為使電袋復合除塵器到達超低排放的要求，本文通過實際工程案例，以電袋復合除塵器本體設計優化和安裝質量把控兩方面分別進行闡述，得出以下結論：
1) 雖然濾料本身的過濾精度較高，但濾袋縫線的針孔會影響出口的排放濃度，建議對針孔進行涂膠處理，并應注意涂膠質量。
2) 重視電袋復合除塵器本體的安裝質量，安裝質量的好壞直接關系到能否實現除塵器的超低排放。
