我国是煤炭消费大国,每年消耗原煤约21.5亿t,约70%被燃煤电厂使用。我国能源结构决定了以煤炭为主的火力发电格局。煤炭燃烧会产生大量的粉尘颗粒,其中细微粉尘PM2.5会引起心肺呼吸道疾病,同时也会引起灰霾天气,导致大气能见度下降。
目前我国电除尘器的生产规模和使用数量均居世界首位,电除尘技术接近世界先进水平。锅炉袋式除尘器的技术核心在于滤料,随着材料科技的不断进步,袋式除尘技术得到广泛应用。电袋复合除尘技术是基于静电除尘和袋式除尘两种成熟的除尘理论,由我国自行研发提出的新型除尘技术,近几年已在多家电厂成功应用。
1、静电除尘技术
静电除尘器(ESP)的主要工作原理是在电晕极和收尘极之间通上高压直流电,所产生的强电场使气体电离、粉尘荷电,带有正、负离子的粉尘颗粒分别向电晕极和收尘极运动而沉积在极板上,使积灰通过振打装置落进灰斗。
由于静电除尘器基于荷电收尘机理,静电除尘器对飞灰性质(成分、粒径、密度、比电阻、黏附性等)十分敏感,特别对高比电阻粉尘、细微烟尘捕集困难,运行工况变化对除尘效率也有较大影响。另外其不能捕集有害气体,对制造、安装和操作水平要求较高。
对现有静电除尘器提效改造技术有三种可行方向:改进静电除尘器(包括静电除尘器扩容、采用电除尘新技术及多种新技术的集成)、电袋复合除尘技术、湿式电除尘技术。
2、袋式除尘技术
袋式除尘器的主要工作原理包含过滤和清灰两部分。过滤是指含尘气体中粉尘的惯性碰撞、重力沉降、扩散、拦截和静电效应等作用结果。布袋过滤捕集粉尘是利用滤料进行表面过滤和内部深层过滤。清灰是指当滤袋表面的粉尘积聚达到阻力设定值时,清灰机构将清除滤袋表面烟尘,使除尘器保持过滤与清灰连续工作。
袋式除尘器较大缺点是受滤袋材料的-,在高温、高湿度、高腐蚀性气体环境中,除尘时适应性较差。运行阻力较大,平均运行阻力在1500Pa左右,有的袋式除尘器运行不久阻力便超过2500Pa。另外,滤袋易破损、脱落,旧袋难以有效回收利用。
美国环保署的环境技术认证(ETV)项目对ePTFE覆膜滤料做过的性能检测发现滤料覆膜可一定程的地控制PM2.5和消除有害气体,此项目对袋式除尘技术的发展有较好的引导作用。改进袋式除尘器可从三个方面进一步研究:滤料覆膜,滤料的改进创新,旧袋的有效回收利用。
3、电袋复合除尘技术
电袋复合式除尘器的工作过程是,含尘烟气进入除尘器后,70%~80%的烟尘在电场内荷电被收集下来,剩余20%~30%的细烟尘被滤袋过滤收集。电袋复合式除尘器兼容了静电除尘器和袋式除尘器的优点,较好的弥补了两者的不足,除尘机理科学合理。
电袋复合式除尘器主要有臭氧腐蚀、运行阻力较高、投资大、占地面积大等缺点,滤袋寿命短及换袋成本高仍是其重要问题。
电袋复合式除尘器的改进有三个方面:优化静电除尘单元和袋式除尘单元的长时间协同作用以及相对结构布置,消除静电除尘单元产生的臭氧,滤料的技术创新。
4、燃煤锅炉烟气协同治理技术
以超净电袋复合除尘为核心的超低排放协同治理技术,采用前脱硝(SCR)+降温(FGC)+电袋复合除尘(ESP+BF)+湿法脱硫(WFGD)+升温(FGR)的协同治理组合工艺,是燃煤锅炉烟气超低排放协同治理的创新型配置。
以循环流化床脱硫与袋式除尘为核心的超低排放全干法协同治理技术的原理是:循环流化床(CFB)锅炉燃料在炉内多次循环,同时采取二次配风、欠氧燃烧,以及喷钙脱硫等措施,可燃用无烟煤、贫煤、煤研石,属于节能环保型锅炉,大都匹配300MW以下发电机组,在中小型电厂及供热中心占相当大份额。我国现有CFB锅炉3000余台,总装机6300MW。CFB锅炉尾部烟气具有颗粒物浓度较高、SO2和NOx含量较低的特点,适宜使用以循环流化床脱硫与袋式除尘为核心的全干法协同治理超低排放技术。
我国煤电烟囱是高架点污染源,中小锅炉是低架面污染源,其烟尘、SO2、NOx、汞等污染物的排放量分别占国内排放总量的30%~45%,造成严重的区域性空气污染。长期以来,我国电站燃煤锅炉电除尘器独领-,中小型锅炉大都被湿式电除尘器统治,20世纪才开始使用袋式除尘器,并启动脱硫、脱硝治理。据西安热工院对55台燃煤锅炉的调研,多数烟囱出口处形成“ 石膏雨“ 。PM2.5细颗粒物和SO2、NOx等气态前体物造成雾霆频发,严重影响人们的生活质量和“ 美丽我国“的建设。面对我国日趋严重的大气污染形势,各有关部门及企业组织研讨,推出多种“ 燃煤电厂超低排放协同治理技术路线“ 实施示范工程。
锅炉脉冲袋式除尘器是锅炉及工业生产中常用的配套设备,锅炉除尘器改造的功能是将锅炉燃料,燃烧排放烟气中的颗粒烟尘加以清除,从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量,这是改善环境污染,提高空气质量的重要环保设备。
煤烟粉尘由进口进入每个单元的过滤室,通过烟气分布装置引流,全方面进入过滤室;烟气中的粉尘在进风通道里经物力沉降直接进入集尘器内,细微粉尘气流引导依附在除尘布袋外,而洁净气体经除尘布袋、上箱体、排风管排出。
锅炉除尘器改造过滤室里布袋出口都配备一根喷吹管,管侧面正对除尘布袋中心有一喷吹口,每个喷吹管上都有一个电磁脉冲阀与气包相连。开始清灰时,首先开启阀门,经压缩的空气从喷口喷入滤袋内部,带动布袋抖动并形成反吹气流,清除粘在布袋外的细微粉尘,完成清灰。
锅炉除尘器改造时注意的事项:
1.除尘器溢水槽及以上部位全部拆除,更换溢水槽。将除尘器溢水槽由敞开式改为密闭式,密闭式溢水槽不象敞开式水槽,由于局部损坏,容易被引风机吸空,以杜绝因局部开裂漏风造成引风机带水问题。
2.对溢水槽的供水方式进行了彻底的改造,由原来的独头进水改为环形管多点均匀进水,确保溢流槽内水位水平,形成稳定而均匀的水膜。
3.在文丘里喉管部位加装不锈钢喷头,加接一趟二寸矿井水管给喷头加压供水,使烟尘在进入简体前小颗粒得到彻底的去除。
锅炉除尘器改造要点:除尘器也是常用的布袋除尘器之一,是根据铸造厂砂准备及砂处理车间工序复杂,物料输送量大,工艺设备多,扬尘点多的特点,研发生产的一款适合铸造厂砂处理车间的反吹风布袋除尘器。
锅炉除尘器改造的优点于一体,密封性好,回转灵活,更换除尘滤袋方便,除尘效果大于99.9%,尘排放浓度低于国家标准。
锅炉单机脉冲除尘器要注意主机设备的负荷变化,它会对布袋除尘器的性能产生影响。
锅炉除尘器改造所具备的特点:
1、清灰的上风:采用目前长提高前辈的离线三状态(过滤、清灰、静止)清灰方式,避免了清灰时的“再吸附”现象,使清灰可靠。
2、预收尘机构的上风:不但大大进步,除尘器进口的尘浓度,而且克服了尘直接冲洗轻易磨损滤筒的缺点。
3、枢纽元件的上风:对影响主要机能的枢纽元件(如脉冲阀)采用入口件,其易损件膜片的使用寿命超过100万次。
4、分列喷吹清灰技术上风:一个脉冲阀可同时喷吹一列(每列滤筒数目多为12个),这样的设计可大大地减少脉冲阀的数目。
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