布袋除尘器在电厂锅炉中的应用

周世嘉 曾健琴 王丰丰

（1抚顺市环境科学研究院 辽宁抚顺 113006 2中国石油天然气第八建设有限公司 辽宁抚顺 113006）

布袋除尘器在电厂锅炉中的应用

周世嘉1曾健琴2王丰丰1

（1抚顺市环境科学研究院 辽宁抚顺 113006 2中国石油天然气第八建设有限公司 辽宁抚顺 113006）

文章简要介绍了某电厂CFB锅炉采用的脉冲袋式除尘器的工作原理和技术工艺，阐述了该除尘工艺的技术特点。经实践，袋式除尘器具有除尘效率高、运行稳定、抗冲击负荷大、能满足电厂严格的排放标准等一系列优点，是电厂锅炉除尘工艺中高效除尘的一种重要手段。

煤矸石电厂；袋式除尘器；技术特点

1 引言

电力工业是国民经济的重要基础工业，也是国民经济发展战略中的支柱产业、先行产业、重点产业[1]。我国矿产资源中煤炭的性质、分布特点和储量决定了我国能源结构以火电为主，因此，燃煤锅炉在电厂的应用很普遍，而2003年《火电厂大气污染物排放标准》重新修订，对电厂烟尘排放提出更高要求[2]。因而，加强污染物排放的控制，已成为我国当今和未来相当长时期内要解决的重要问题之一[3]。

2 电厂锅炉简介

电厂锅炉是发电厂重要的能量转换设备，它是由锅炉本体和辅助设备两部分组成，其作用是将燃料的化学能转变为热能，并利用燃料产生的热能来加热锅内的水，使之成为符合相应参数、供汽轮机使用的过热蒸汽（具有满足相应要求的汽温和汽压）[4]。电厂锅炉主要有两类：循环流化床锅炉和煤粉炉，这两类锅炉是目前电厂所用的主要类型。流化床炉和煤粉炉的最大区别在于燃料燃烧方式，流化床锅炉是把固态的燃料流体化，使它具有液体的流动性质促成燃烧，而煤粉炉则只是把煤磨细成煤粉，然后用空气吹入炉膛燃烧。

电厂锅炉工作过程：首先，锅炉通过燃料的燃烧将燃料中的化学能释放，并通过受热面将热量传递给水，使水加热、蒸发、过热，转变为蒸汽；其次，汽轮机通过做功，将蒸汽的热能转变为高速旋转的机械能；最后，由汽轮机带动发电机将机械能转变为向外界输送的电能。

工艺流程，简述如下：

（1）原煤破碎→原煤干燥→煤粉磨制→输送煤粉→进炉燃烧；

（2）加热空气→燃料燃烧配风；

（3）锅筒中的锅水由省煤器受热面加热升温→由蒸发受热面(水冷壁）吸热将锅水直接转变为蒸汽或转变为汽水混合物→由过热器受热面将蒸汽进一步加热达到过热状态→过热蒸汽引入汽轮机做功；

（4）锅炉排渣、除尘器清灰、除灰、烟气排放。

3 方案设计

3.1 工程概况

某工程新建两台350MW亚临界参数CFB锅炉，燃用洗中煤和煤矸石，通过对混合前后煤质成分及燃料的热值分析，燃煤有以下特点：

（1）燃煤灰分含量较大，校核煤种约为53%，为典型的高灰分煤种。

（2）校核煤种含硫量约为0.28%，为低硫型煤。

由于燃煤灰分含量较大，加上炉内用于脱硫的粉末状石灰石后，经核算除尘器入口粉尘浓度高达50.88g/Nm3，本工程烟气中粉尘允许的排放浓度为50mg/Nm3，为此，除尘效率应达到99.902%，由于入口粉尘浓度较高，且煤种灰比电阻值较高，经分析采用电除尘器具有一定困难和不稳定性，因此本工程选用干式布袋除尘器。

3.2 设计依据[5～8]

（1）燃煤电厂锅炉烟气袋式除尘工程技术规范（DL/T1121-2009）

（2）锅炉大气污染物排放标准（GB 13271-2001）

（3）袋式除尘器安装技术要求与验收规范（JB/T 8471-2010）

（4）袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件(GB 12625-90)

3.3 设计原则

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定[9]：

（1）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，并确保处理后的尾气可以达标排放，具有显著的“高效、密封、强度、刚度”等技术特性；

（2）根据烟气的特性确定设备的结构形式以及输排灰等主要措施，应选择耐腐蚀的设备及材料，以延长设施的使用寿命；

（3）废气处理系统的设计考虑事故的排放、安全报警、设备备用等保护措施；

（4）设备的结构、主要部件必须考虑到制造、运输和现场施工的可能性，工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。

3.4 方案设计说明

通过对各类除尘器原理、运行费用、烟气及粉尘的性质等各方面综合考虑，选用气箱脉冲喷吹袋式除尘器进行设计计算，收尘器室数为7个，过滤面积为2720m2，型号为LCM2720。

3.4.1 除尘原理

含尘烟气进入布袋除尘器，经气流分布板均流、降速，颗粒较大的灰尘在重力的作用下直接落入灰斗，其余含尘烟气经过滤袋后，尘粒被阻隔在一侧，净化后的烟气由另一侧排放到大气中[10]。

影响布袋除尘器除尘效率的关键是滤料性能和清灰方式[11]。滤布材料是布袋除尘器的核心部件，其性能优良与否决定了布袋除尘器应用是否成功，除了需要特定的致密度和透气性外，还应具有良好的耐腐蚀性、耐热性及较高的机械强度[12]。清灰方式有振动式、声波式、气环反吹式、脉冲式等，其中脉冲式是目前应用最广的清灰方式。

本项目，为了确保除尘器除尘效果稳定，我们设置了定时定阻两种脉冲式清灰系统，该系统的运行由可编程逻辑控制器（PLC）来完成。整个过程如下：PLC按一定的宽度和时间间隔发送脉冲信号，控制脉冲阀进行相应操作，气体呈脉冲状态由脉冲阀喷向净气室进入滤袋，气体在滤袋内瞬间膨胀，由其内部排向外部，将积附在滤袋外表面的粉尘清除。在清灰过程中，每喷吹一次的脉冲时间一般为0.1～0.2秒，调整脉冲间隔和脉冲时间，可使除尘器阻力保持在限定范围内。脉冲时间长，脉冲间隔短，则除尘器阻力下降，反之则上升。

旁路保护就是在布袋除尘器的进出口烟道上设旁路阀门。当烟温超过除尘滤袋所能承受的温度范围时，或除尘布袋压差大于设定值而又降不下来时，旁路阀门自动打开，布袋除尘器的进出口阀门关闭，烟气直接经过引风机排到烟囱。旁路阀有内置式和外置式两种。内置式旁路阀是在经过布袋除尘器本体的进出口烟道上设置的，结构紧凑。本除尘器设有旁路阀，且采用温度自动控制，泄漏率为零，具有开关灵活、控制可靠，具有防止积灰影响阀门关闭不严或打不开的技术措施。

3.4.2 除尘器规格型号及技术参数

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3.4.3 除尘器结构及特点概述

脉冲反吹布袋除尘器由滤袋组件、导流装置、脉冲喷吹系统、除灰系统、控制系统、离线保护系统、箱体等组成。整个设备由以下部分构成：

（1）除尘器主体：箱体、骨架、滤袋、气缸及阀门、含净气室、灰斗等；

（2）喷吹清灰系统：压力传感器、脉冲阀及其他管路。

（3）电控系统：可编程序控制柜（PLC）。

（4）防雨：顶部为坡度设计，清灰系统安有防护罩，顶盖内设密封胶条。

本除尘器结构采用国际先进结构型式之一。较国内传统的上进气式、管道外露式结构[13,14]，具有以下显著特点：

（1）除尘效率高并且稳定。在一定范围内，除尘器出口烟尘浓度不随入口烟气量和烟气浓度变化，能够使烟尘排放浓度长时间保持在较低水平，满足新标准要求。

（2）采用上进气方式，粗颗粒粉尘可以直接沉降于设备预收尘室的灰斗中，可起到预收尘作用，只有细小粉尘接触滤袋，这样避免了大颗粒粉尘对滤袋的冲击和损坏。此外，进气管道内设均流板，可使烟气均匀进入各气室，防止个别单元因进气量大而使滤袋加速磨损。

（3）结构比较简单，操作及维护方便，可实现在线控制；设备占地面积小。滤袋可从除尘器顶部取出，滤袋的安装、更换非常轻松、方便，极大的减少了工人的劳动强度及日常维护量。

4 结语

脉冲布袋式除尘器具有效率高、本体耗电量低、适应煤种广、电气系统简单、检修维护费用合理等优点。该除尘器研制成功后在某电厂使用了1年，使用情况表明该除尘器运行平稳可靠，含尘气体排放浓度达到了国家排放标准。随着制造水平的提高，布袋除尘器在火力发电厂中将有更广阔的应用前景。

[1]董淑铃.大型袋式除尘器在燃煤火力发电厂锅炉尾气治理中的应用[J].黑龙江科技信息,2011,22:49.

[2]施侠,陶雷行,王峰等.布袋除尘器及在燃煤机组除尘器改造中的应用[J].上海电力,2006,6:608-610.

[3]李林方.火电厂烟气脱硫技术的模糊综合评判[D].重庆大学硕士学位论文,2006.

[4]郝永沛.现代电厂锅炉原理及设备问题研究[J].科技致富向导,2011,11:30.

[5]DL/T 1121-2009燃煤电厂锅炉烟气袋式除尘工程技术规范.

[6]GB 13271-2001锅炉大气污染物排放标准.

[7]JB/T 8471-2010袋式除尘器安装技术要求与验收规范.

[8]GB 12625-90袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件.

[9]王可琛,郭晓玲.CFB锅炉节能降耗改造及其应用效果[J].应用能源技术,2012,7:31-35.

[10]余成印,陈莉.布袋除尘器在大型电厂中的应用与选型[J].内蒙古电力技术,2011,29(4):7-9.

[11]赵欣华,梁冬.布袋除尘器技术在火电厂锅炉烟气除尘的应用[J].黑龙江电力,2005,4,27(2):154-157.

[12]袁春笋.布袋除尘器在75 t/h燃煤锅炉上的应用[J].上海电力,2006,6:611-612.

[13]王海涛,高华东,张殿印.高炉煤气干法除尘技术的发展[J].中国环保产业,2011,8:16-20.

[14]王增贵.锅炉排烟量超标的分析与措施[J].设备管理与维修,2001,2:36-38.

周世嘉（1984-），男，辽宁省抚顺市人，助理工程师，硕士。主要从事环境科研、环境影响评价工作。