布袋除塵+濕式電除塵器改造應(yīng)用
2019-08-1018:16:00
本文是針對(duì)350MW燃煤機(jī)組煙塵超凈排放改造應(yīng)用實(shí)踐進(jìn)行的論述，介紹了原有布袋除塵器的情況以及存在的問(wèn)題，并圍繞布袋除塵器開(kāi)展改造方案的論證，提出了布袋除塵器加設(shè)濕式電除塵器與脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵的方案，介紹了濕式靜電除塵器原理以及應(yīng)用于本工程的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。工程改造后通過(guò)性能測(cè)試滿(mǎn)足性能值出口粉塵不大于5mg/m3，同時(shí)SO3的脫除效率為70.5%，滿(mǎn)足不小于70%性能要求。布袋除塵器加設(shè)濕式電除塵器與脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵實(shí)現(xiàn)超凈排放，取得了顯著的環(huán)保效益，也為其他機(jī)組的改造提供了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
引言
及地方政府連續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)環(huán)保政策及環(huán)境治理措施，(發(fā)改能源[2014]506號(hào))提出燃煤發(fā)電推廣應(yīng)用達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)的大氣污染物超低排放技術(shù)。(津發(fā)改價(jià)管[2014]272號(hào))實(shí)行排污費(fèi)階梯式差別收費(fèi)。鼓勵(lì)低排放、懲罰超標(biāo)排放，增強(qiáng)企業(yè)治污減排的積性。(發(fā)改價(jià)格[2014]536號(hào))燃煤發(fā)電機(jī)組排放污染物應(yīng)符合《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)規(guī)定的限值要求。
地方有嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)要求的，執(zhí)行地方排放標(biāo)準(zhǔn)。污染物排放濃度小時(shí)均值超過(guò)限值要求的沒(méi)收環(huán)保電價(jià)款，并處5倍以下罰款。分析上述環(huán)保政策，燃煤電廠(chǎng)實(shí)施主要污染物超低或近零排放已成趨勢(shì)。燃煤機(jī)組針對(duì)原有的環(huán)保設(shè)施如何合理地實(shí)施改造是集中面臨的問(wèn)題，不同地區(qū)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、不同的煤種、設(shè)備的型式、工程現(xiàn)場(chǎng)條件、設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀等都可能會(huì)對(duì)方案產(chǎn)生影響，近年來(lái)環(huán)保改造的工程實(shí)踐也在積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。
1機(jī)組原有除塵系統(tǒng)介紹
軍電350MW機(jī)組鍋爐除塵方式采用全布袋式除塵器，每臺(tái)機(jī)組配備兩臺(tái)布袋除塵器。外濾型式、自動(dòng)清灰型，每臺(tái)鍋爐配備2臺(tái)布袋除塵器，設(shè)備進(jìn)氣方式采用水平進(jìn)氣、水平出氣，每臺(tái)除塵器設(shè)4個(gè)灰斗，每臺(tái)爐布袋除塵器設(shè)8個(gè)倉(cāng)室。
處理煙氣量1936800m3/h，除塵器出口含塵濃度<30mg/m3，效率≥99.，設(shè)計(jì)過(guò)濾面積32386m2，過(guò)濾風(fēng)速正常運(yùn)行時(shí)<1.0m/min，本體阻力袋式除塵器投入運(yùn)行初期≤800Pa，布袋壽命終期≤1500Pa。
布袋除塵器運(yùn)行時(shí)，鍋爐尾部排煙經(jīng)各氣室擋板進(jìn)入布袋除塵器，煙氣中的煙塵被吸附在外濾式布袋的外表面，潔凈煙氣經(jīng)各氣室出口擋板進(jìn)入凈氣室，再經(jīng)吸風(fēng)機(jī)送入煙氣脫硫系統(tǒng)。
布袋清灰采用脈沖清灰方式。
布袋除塵器設(shè)計(jì)有旁路，當(dāng)鍋爐點(diǎn)火初期投油助燃，采取布袋除塵器旁路運(yùn)行方式。
2機(jī)組除塵系統(tǒng)存在的問(wèn)題
(1)布袋除塵器阻力大，布袋除塵器投入運(yùn)行后不久，就出現(xiàn)系統(tǒng)壓差較大的問(wèn)題，后采取縮短噴吹時(shí)間等多種運(yùn)行方式，依然無(wú)法解決問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)夏季影響機(jī)組負(fù)荷。
針對(duì)這種情況，為降低布袋除塵器運(yùn)行的壓差，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)允許的條件，對(duì)布袋除塵器進(jìn)行了小范圍的擴(kuò)容改造，在原有除塵器的兩側(cè)各增加兩個(gè)布袋除塵室，采用行噴吹方式；另外在原除塵器#1、#2、#7、#8氣室外各擴(kuò)充一個(gè)氣室，增加圓筒形濾袋1160條，增加過(guò)濾面積約4080m2，降低了濾袋的過(guò)濾風(fēng)速，又將原除塵器倉(cāng)室入口風(fēng)門(mén)的通流面積加大，改造后正常運(yùn)行工況布袋除塵器運(yùn)行的壓差依然比較高，在2000Pa左右。
(2)不能滿(mǎn)足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)布袋除塵器的除塵效率進(jìn)行了測(cè)試。
100%負(fù)荷率工況下，A側(cè)除塵器除塵效率為99.89%，出口粉塵濃度均值為35mg/m3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)，B側(cè)除塵器除塵效率為99.，出口粉塵濃度為23mg/m3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)。脫硫系統(tǒng)除塵效率為55.2%，煙囪入口粉塵濃度為13mg/m3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)。
2014年9月《煤電節(jié)能升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》，文件明確要求燃煤發(fā)電廠(chǎng)大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放限值，即超低排放，在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵排放濃度不高于10(5)mg/m3，即煙囪入口粉塵排放濃度控制在5mg/m3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)以下，因此仍需對(duì)除塵器進(jìn)行改造才能達(dá)到超低排放的要求。
3改造方案的確定
原除塵器采用的是純布袋除塵器，從測(cè)試情況看目前的布袋除塵器具有較高的除塵效率，本工程應(yīng)圍繞布袋除塵器開(kāi)展改造方案的論證。
(1)對(duì)布袋除塵器進(jìn)行改造，增加過(guò)濾面積，與脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵。現(xiàn)有的除塵器除塵效率已經(jīng)達(dá)到了99.，對(duì)布袋除塵器本體進(jìn)一步改造來(lái)提果不明顯，脫硫系統(tǒng)按照常規(guī)的除塵效率基本在50%，本工程通過(guò)了測(cè)試，除塵效率在55%左右，即使采用布袋增容改造+脫硫也無(wú)法達(dá)到5mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。
(2)布袋除塵器+增加二級(jí)除塵器與脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵，這種方案應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，目前國(guó)內(nèi)相對(duì)比較成熟的除塵技術(shù)應(yīng)用情況分析，只有在脫硫塔后面布置一個(gè)濕式電除塵器方可將煙囪入口的粉塵濃度控制在5mg/m3(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)以下。本工程確定改造方案為對(duì)原布袋除塵器進(jìn)行維護(hù)、檢修、換布袋，布袋除塵器除塵效率，在脫硫系統(tǒng)后面加設(shè)濕式電除塵器的形式。
a.濕式靜電除塵器簡(jiǎn)介：濕式靜電除塵器是目前國(guó)內(nèi)、為的除塵器。濕式電除塵器也是電除塵器的一種，是直接將水霧噴向電和電暈區(qū)，水霧在芒刺電形成的電暈場(chǎng)內(nèi)荷電后分裂進(jìn)一步霧化，在這里，電場(chǎng)力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對(duì)粉塵粒子起捕集作用，終粉塵粒子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下到達(dá)集塵而被捕集；與干式電除塵器通過(guò)振打?qū)迳系幕艺衤渲粱叶凡煌氖牵簼袷诫姵龎m器則是將水噴至集塵上形成連續(xù)的水膜，采用水清灰，無(wú)振打裝置，流動(dòng)水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。
濕式靜電除塵脫除的對(duì)象是粉塵和霧滴。能克服傳統(tǒng)干式電除塵技術(shù)的反電暈、二次揚(yáng)塵等瓶頸，具有高的除塵效率，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)內(nèi)相關(guān)單位的試驗(yàn)結(jié)果：濕式電除塵器對(duì)酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的細(xì)微粉塵有良好的脫除效果，所以，可以使用濕式電除塵器來(lái)控制電廠(chǎng)的SO3酸霧、PM2.5，并且還具有聯(lián)合脫除多污染物，如“汞”的效果。
b.濕式靜電除塵系統(tǒng)的性能指標(biāo)：在鍋爐為BMCR工況，燃煤為設(shè)計(jì)煤種，入口含塵濃度(石膏+粉塵)20mg/m3，入口霧滴濃度35mg/m3條件下：
濕式電除塵器出口煙塵(塵+石膏)排放濃度：≤5mg/m3；
出口液滴排放濃度：<5mg/m3；
液滴脫除效率不低于75%；
除塵效率：≥75%；
PM2.5脫除效率：≥70%；
SO3脫除效率：≥70%；
濕式電除塵器本體(不包括煙道)阻力：<300Pa；
漏風(fēng)率：≤1%；使用壽命30年。
c.濕式除塵器的布置方式：濕式除塵器有垂直獨(dú)立布置、水平煙氣流獨(dú)立布置、垂直煙氣流與脫硫塔整體式布置等布置方式。本機(jī)組同期進(jìn)行脫硫增容改造，脫硫改造方案確定新增二級(jí)吸收塔，由于新建塔作為二級(jí)吸收塔，濕式除塵器采用塔頂式布置，直接布置在新建二級(jí)吸收塔上部，從改造工程量、施工工期、投資運(yùn)行成本等方面都是佳的。
4改造后的監(jiān)測(cè)與試驗(yàn)：
工程改造完成后從運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，達(dá)到了預(yù)期的效果，為了進(jìn)一步驗(yàn)證工程的實(shí)際效果，分別委托有關(guān)單位進(jìn)行了性能考核試驗(yàn)和環(huán)境監(jiān)測(cè)試驗(yàn)，具體試驗(yàn)情況如下：
1.性能檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果：
經(jīng)過(guò)連續(xù)3天的性能測(cè)試，濕式電除塵器在100%運(yùn)行工況下，入口煙塵濃度平均為21.4mg/m3，出口煙塵濃度為2.0mg/m3，實(shí)測(cè)除塵效率為90.78%，滿(mǎn)足性能值出口粉塵不大于5mg/m3，除塵效率不小于75%的性能要求；
除塵器本體阻力平均為175Pa，滿(mǎn)足性能值不大于300Pa的要求；
濕式除塵器入口SO3濃度為24.7mg/m3，出口SO3濃度為7.29mg/m3，SO3脫除效率為70.5%，滿(mǎn)足不小于70%性能要求；
只有霧滴脫除效率56%，未能達(dá)到不低于75%的性能要求。
2.環(huán)境監(jiān)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果：中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站針對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了連續(xù)5天的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，煤質(zhì)選取的近兩年環(huán)保指標(biāo)差煤質(zhì)、設(shè)計(jì)煤質(zhì)、近期常用煤質(zhì)三種分別進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示濕式除塵器后凈煙氣煙塵排放小時(shí)平均濃度均低于1mg/m3，對(duì)于布袋除塵器后，煙氣脫硫前的煙塵濃度進(jìn)行了兩組測(cè)試，結(jié)果分別是12.3mg/m3，10.5mg/m3，測(cè)試結(jié)果表明，該機(jī)組煙氣經(jīng)布袋除塵器后煙塵濃度較低，再經(jīng)過(guò)脫硫和濕式電除塵后，監(jiān)測(cè)期間煙塵濃度達(dá)到了相當(dāng)?shù)偷呐欧潘健?/p>
5小結(jié)
本工程對(duì)于350MW燃煤機(jī)組實(shí)施了對(duì)原布袋除塵器進(jìn)行維護(hù)、檢修、換布袋，布袋除塵器除塵效率，在脫硫系統(tǒng)后面加設(shè)濕式電除塵器的改造后，使煙囪入口粉塵排放濃度達(dá)到了5mg/m3以下，同時(shí)控制了SO3酸霧的排放，濕除布置在二級(jí)塔頂部，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，且廢水返回脫硫漿液池，無(wú)需設(shè)獨(dú)立的堿水系統(tǒng)和廢水回收處理系統(tǒng)，工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，節(jié)省投資和運(yùn)行成本。工程改造后煙塵排放濃度小于5mg/m3，SO3的脫除效率為70.5%，布袋除塵器加設(shè)濕式電除塵器與脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵實(shí)現(xiàn)超凈排放，取得了顯著的環(huán)保效益，也為其他機(jī)組的改造提供了應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。
圖1冷卻水低品位余熱綜合利用系統(tǒng)原理圖
冷卻水低品位余熱綜合利用運(yùn)行方案:
(1)擠出機(jī)螺筒冷卻水余熱綜合利用
?、俣?，70℃擠出機(jī)螺筒冷卻水余熱優(yōu)先制備生活熱水，多余熱水進(jìn)入采暖熱水換熱器，與空調(diào)水系統(tǒng)熱交換(空調(diào)水系統(tǒng)供回水設(shè)計(jì)溫度50/40℃)后的冷卻水溫度為45℃，再進(jìn)入冷卻塔，將富裕熱量散發(fā)至大氣中，水溫降至40℃，滿(mǎn)足設(shè)備工藝運(yùn)行要求;
?、谙募尽⑦^(guò)渡季，70℃擠出機(jī)螺筒冷卻水進(jìn)入生活熱水交換器，將自來(lái)水加熱至60℃生活熱水，滿(mǎn)足企業(yè)員工生活熱水需求，富裕余熱經(jīng)冷卻塔散發(fā)至大氣中，水溫應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)備工藝運(yùn)行要求;
(2)擠出機(jī)齒輪箱冷卻水余熱綜合利用
?、俣?，70℃擠出機(jī)齒輪箱冷卻水進(jìn)入采暖熱水換熱器，與空調(diào)水系統(tǒng)熱交換(空調(diào)水系統(tǒng)供回水設(shè)計(jì)溫度50/40℃)后的冷卻水溫度為45℃，再進(jìn)入冷卻塔，將富裕熱量散發(fā)至大氣中，水溫降至40℃，滿(mǎn)足設(shè)備工藝運(yùn)行要求;
?、谙募尽⑦^(guò)渡季，擠出機(jī)齒輪箱冷卻水直接經(jīng)冷卻塔將余熱散發(fā)至大氣中，水溫降至40℃，滿(mǎn)足設(shè)備工藝運(yùn)行要求;
(3)料條水槽冷卻水余熱綜合利用
?、俣?，料條水槽冷卻水與空調(diào)水系統(tǒng)熱交換(空調(diào)水系統(tǒng)供回水設(shè)計(jì)溫度50/40℃)后的冷卻水溫度為45℃，再進(jìn)入冷卻塔，將富裕熱量散發(fā)至大氣中，水溫降至35℃，滿(mǎn)足設(shè)備工藝運(yùn)行要求;
?、谶^(guò)渡季，料條水槽冷卻水經(jīng)埋地管換熱器，加熱埋地管水系統(tǒng)，將余熱散發(fā)到土壤中，地源熱泵系統(tǒng)的熱不平衡，富裕余熱經(jīng)冷卻塔散發(fā)至大氣中，水溫降至35℃，滿(mǎn)足設(shè)備工藝運(yùn)行要求。
冬季，企業(yè)工業(yè)設(shè)備停止運(yùn)行(無(wú)工業(yè)余熱)時(shí)段，由地源熱泵系統(tǒng)滿(mǎn)足企業(yè)供暖需求。
冷卻水工業(yè)余熱綜合利用節(jié)能量
企業(yè)年用生活熱水量15000噸。項(xiàng)目所在地室外年平均溫度15℃，由于自來(lái)水溫度接近室外溫度，自來(lái)水年平均溫度取值15℃。加熱生活熱水使用的年用工業(yè)余熱量=水比熱x水溫差x年用水量x水密度。結(jié)合上文中的數(shù)據(jù)，企業(yè)利用工業(yè)余熱加熱生活熱水的年余熱回收量2821.50GJ。
企業(yè)所在地采暖季為121天，供熱回收的工業(yè)余熱量=Σ(水比熱x冷卻水溫差x小時(shí)冷卻水流量x每天運(yùn)行小時(shí)數(shù)x采暖季運(yùn)行天數(shù)x水密度x需要系數(shù)x平均負(fù)荷系勤一加熱生活熱水使用的年用工業(yè)余熱量x121/365。
結(jié)合上文中的數(shù)據(jù)，企業(yè)利用工業(yè)余熱采暖的年余熱回收量73414.31GJ。散發(fā)到土壤中的余熱無(wú)法量化，只能根據(jù)上一年度的地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行情況以及實(shí)時(shí)土壤溫度，自動(dòng)控制散發(fā)到土壤中的余熱。地源熱泵系統(tǒng)的熱不平衡，降低冬季地源熱泵運(yùn)行能耗。但是又不能補(bǔ)熱過(guò)多，導(dǎo)致夏季制冷能耗增加。
企業(yè)采用的冷卻塔為閉式，余熱利用改造后，進(jìn)入冷卻塔的冷卻水溫度較改造前大幅度降低，利用冷卻塔自身的換熱器可以直接將冷卻水溫度降至工藝需求溫度，而不用開(kāi)啟風(fēng)扇和噴淋泵，顯著降低冷卻塔耗電量。但是，冷卻塔的散熱效果與室外空氣的溫度、濕度、日照、風(fēng)速密切相關(guān)，無(wú)法量化此部分節(jié)電量。綜上，冷卻水工業(yè)余熱綜合利用后，可量化工業(yè)余熱回收量76235.81GJ，占企業(yè)工業(yè)余熱總量的29.54%。此外，還可以降低企業(yè)地源熱泵系統(tǒng)、冷卻塔的年用電量。
6結(jié)語(yǔ)
本文分析了我國(guó)工業(yè)余熱利用現(xiàn)狀，分析了工業(yè)余熱可回收潛力，特別是低溫工業(yè)余熱的回收潛力。結(jié)合某企業(yè)采用的溫度低于70℃的冷卻水低溫余熱回收、利用技術(shù)案例，分析了低溫余熱利用的可行性及節(jié)能效果，計(jì)算了其可量化回收量。案例結(jié)果表明，結(jié)合具體工程情況，采取合理的方案，可以回收低溫余熱，并降低電力等其它能源的消費(fèi)，使企業(yè)的整體能耗降低，減少企業(yè)邊界的溫室氣體排放量。
