袋式除塵器在火電廠的應用分析
0 引言
我國火電裝機占電力總裝機的74 %,發電量占 81 %以上, 2003年火電燃煤8.5億t左右,約占我國燃煤量的53.8 %,造成嚴重的大氣污染。2003年底全國火電裝機容量已達到2.86億kW,為保證國民經濟快速發展和人民生活水準的提高,我國電力工業仍將高速發展,預計2010年將達到6億kW, 2020年將達到9億kW,而且火電仍會是主力。屆時火電燃煤將占全國燃煤70 %以上,治理煤煙污染力度必須大力增強才能適應“經濟、社會和環境協調發展”的要求。為了貫徹可持續發展方針,做到火電建設快速增長而污染得到有效控制,國家出臺了新的《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223- 2003,提高了煙塵、SO2排放標準要求。布袋除塵和電除塵器都屬高效除塵設備,國外電力行業(美、澳、南非、歐盟電廠)廣泛應用袋式除塵器。我國以煤炭作為主要能源,煤炭資源豐富,煤種很多,煙塵特性的差別很大,單靠電除塵器難以控制煙塵達標排放,將布袋除塵器引入電力行業意義重大。
1 燃煤電廠應用袋式除塵器的必要性
1.1 環保標準更加嚴格
2004年1月1日實施的《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2003規定新上火電項目煙塵排放濃度控制在50 mg/m3以下(以煤矸石為主要燃料的資源綜合利用火力發電鍋爐為200 mg/m3),一些城市和企業要求低于30 mg/m3,常規電除塵器難以達到或長期保持達標要求的較高的除塵效率,只有依靠增加電場數量或增加電場寬度達到環保要求的除塵效率,投資和運行費用都將大幅度上升,在經濟上不合算。而袋式除塵器除塵效率高,一般可達99.9 %以上,排放煙塵濃度< 50 mg/m3。
1.2 燃燒低硫煤使粉塵比電阻升高
為了減少SO2的污染,火電廠優先燃用對電除塵器不利的低硫煤(例如,號稱綠色煤炭的準格爾煤,不但低硫,而且高鋁、低鈉,給電除塵帶來極大的困難),這就使電除塵器的設計效率不能達到設計效率,排塵濃度顯著增加,滿足環保標準將更加困難。而袋式除塵器不受煙氣成分、含塵濃度、顆粒分散度、比電阻等粉塵性質的影響。
1.3 電除塵器對呼吸性粉塵難以捕集
常規電除塵器難以捕集呼吸性粉塵,袋式除塵器則可有效捕集。
1.4 公眾的環保意識增強
隨著國民經濟的發展,人們對城市環境質量的要求逐步提高,環保意識迅速增強。2008年奧運會在中國舉辦,世界對中國的環境給予更大的關注,特別是形勢要求采用效率更高的除塵技術。
1.5 技術成熟
發達國家30 a前將袋除塵用于燃煤電廠,并將許多電除塵改造成為袋除塵,技術完全成熟。
2 袋式除塵器特點
a)適應能力比較強。袋式除塵器不受煙氣成分、含塵濃度、顆粒分散度、比電阻等粉塵性質的影響;鍋爐負荷的變化、煙氣量的波動對袋式除塵器的影響也很小。
b)除塵效率高,細粒塵捕集率一般可達
c)占地面積比相同除塵效率電除塵器占地面積要小的多。
d)檢修工作方便,可以在不停爐的前提下,實現袋式除塵器的內部檢修,極大地提高了除塵器的運行可靠性。缺點是要換濾袋,維護較操心。其濾袋破損的原因及防治措施見表1。
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e)在捕集粉塵的同時,采取輔助措施還可以有效地脫除超細顆料和重金屬As, Se, Hg及其他有毒、有害氣體,具有協同脫除效應。
f)結構簡單,操作維護方便,主要的清灰過程均可由程序控制自動完成,從而大大降低運行和維護成本。
3 我國袋式除塵器技術水平
3.1 主機方面
各類袋除塵技術我國都已具備,形成多種系列產品,排塵濃度普遍低于30 mg/m3~50 mg/m3,其至低于5 mg/m3(垃圾焚燒發電廠),絕大多數部門 (建材、冶金、化工)廣泛使用袋除塵產品,獲得良好效果。
3.2 濾料方面
耐高溫濾料有了很大發展, PPS濾料長期工作溫度190℃,耐水解和耐酸、堿腐蝕性能好,適于在燃煤煙氣環境中使用,還有P-84等濾料也適于凈化鍋爐煙氣,濾料的加工及后處理技術也發展迅速,使濾料能夠適應各種復雜的煙氣條件,延長濾袋的使用壽命, 濾袋縫制技術也有很大進步,已同國外標準接軌,我國濾袋壽命3 a和4 a以上較普遍。
3.3 自動控制技術
我國袋式除塵器自控技術研究、開發和應用工作已三十余年, 1985年將PLC用于袋除塵系統自動控制,其后的近20 a中不斷改進和完善,是袋除塵在復雜條件下可靠運行的保障。
3.4 袋除塵器的應用
袋除塵在各行業(鋼鐵、有色、建材、化工、動力行業)得到普遍應用,保證了袋除塵長期可靠而穩定的運行,積累了豐富的技術和經驗,可為鍋爐煙氣凈化提供借鑒。
80年代到1995年國內火電廠(內江電力修造廠、淮南發電廠、南定熱電廠、普坪村發電廠、巡檢司發電廠、楊樹浦電廠)布袋除塵器由于設計、運行還是沒有吃透引進技術的要點,運行阻力過大,濾袋破損嚴重,除塵效率不能達設計要求且維護量大, 使袋除塵器成為火電廠的禁區。而在國外,上世紀的最后20 a中,特別是美、加、澳等國大型布袋除塵器在火電廠應用迅速拓展,并且從反吹型向低壓脈沖型、長袋外濾型轉變,濾布壽命達到了3 a~ 4 a,確保排放濃度在30 mg/m3以下。
2001年后為適應不同煤種的需要,通過技術引進袋式除塵器再一次在國內嘗試。2001年后國內用袋除塵器的電廠有內蒙古豐泰電廠、河南焦作電廠、北京第二熱電廠、赤峰富龍熱電股份公司富龍熱電廠等,運行狀況良好,其除塵效率達99.7 %以上。濾袋破損嚴重是袋式除塵器不能有效推廣的主要原因,只要找到濾袋失效原因及防治措施,并進行正確選型、精心設計、加工和安裝,對于燃用不適宜電除塵器除塵煤種的鍋爐、循環流化床鍋爐以及環境質量要求較高地區的電廠是可以應用的。
4 電除塵器與布袋除塵器的技術經濟比較
電除塵器的優點是能夠以較小的能量除去絕大部分的灰塵,相對來說運行比較可靠;缺點是受煤種影響大、收細塵無把握。電除塵高壓供電的能耗較高;熱風吹掃和陰、陽極振打有一定電耗。 布袋除塵器的優點是粗細塵全收,對煤種不敏感。缺點是濾袋、濾料不耐高溫和氧化,運行維護比較操心;袋除塵的設備阻力較高,消耗于風機的電耗相對較高;袋除塵運行電耗相當于或稍高于電除塵。
準格爾煤是典型的低硫(0.43 %),高鋁(灰中的AI2O3達51.72 %),低鈉(灰中Na2O僅有 0.02 %)煤,對電除塵器來說屬于最困難的煤種。由于其儲量很大,而且是“綠色”煤炭(低硫),今后將有許多大機組燃用。表2以內蒙古豐泰電廠、準格爾電廠為例進行比較。由表2可以看出以下幾點 a)豐泰電廠的布袋除塵器在最困難煤種下,可以有把握地保證排放濃度小于50 mg/m3,確實是高標準環保的有力武器。準格爾電廠的電除塵器在最困難煤種下,以150 m2/m3/s的比收塵面積達到了 110 mg/m3的排放,證明了電除塵器對付最困難煤種也是有能力的。
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b)按目前的價格計算,布袋除塵器的投資高于電除塵器,這是按除了濾布之外其它部件全部國產化來計算。至于運行維護費,對于困難煤灰,而且排放在110 mg/m3以下,電除塵器稍高。布袋除塵器的運行維護費用主要消耗在阻力大和濾布更新上,而電除塵器運行費主要消耗在困難煤種所需要的特大電暈功率上,當然還有望通過進一步優化電氣運行參數,達到在不降低除塵效率的前提下降低電耗。如果濾布壽命延長到3 a以上,或者電除塵器處理的是一般的燃煤飛灰,電暈功率在正常范圍,二者的運行維護費均可進一步降低。對于一般煤種,電除塵器的總運行費比布袋除塵器要小。
c)就運行維護來說,布袋除塵器定期更換濾袋以及防上濾袋受意外高溫、高氧的侵害是比較操心麻煩的事。
5 結束語
鑒于豐泰電廠、焦作電廠布袋除塵器成功的實例,在新的排放標準下,對于燃用不適宜電除塵器除塵煤種的鍋爐、循環流化床鍋爐以及環境質量要求較高地區的電廠布袋除塵器將上升到火電廠除塵的主導地位,在經濟上也比電除塵器有利。
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