袋式除尘器的发展及其在燃煤电厂中的应用

1、各国燃煤电厂烟尘排放标准比较燃煤电厂对除尘器类型的选择与本国的烟尘排放标准密切相关，随着烟尘排放标准的日趋严格,对除尘器类型的选择逐步由机械除尘器,文丘里水膜除尘器到高效的静电除尘器,再到袋式除尘器。

中国GB13223-1991《燃煤电厂大气污染物排放标准》是1991年颁布,1992年开始实施的，1996年修订了该标准,代之以GB13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》,对1997年1月1日以后的新扩改建电厂,烟尘排放标准值为200～600mg/m3，国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2003年12月23日发布了《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003),并于2004年1月1日开始实施。随着燃煤电厂烟尘排放标准的进一步严格,将有越来越多的电厂选择高效的袋式除尘器。

袋式除尘器属过滤式除尘器的一种,是治理大气污染的高效除尘设备。其最大的优点是除尘效率高,通常在实验室里测试效率可高达99。9999%,在实际应用中除尘效率也能达到99。99%。经袋式除尘器过滤后的烟气含尘浓度一般都低于30mg/m3,有的甚至在10mg/m3以下,并且袋式除尘器还能有效捕集对人体危害最大的5μm以下的超细微小颗粒(即呼吸性粉尘)，由于袋式除尘器具有除尘效率高,不受粉尘和烟气特性影响,运行稳定的优点,近年来被广泛应用于钢铁,有色冶金,水泥,烟草和垃圾焚烧等行业。

2、袋式除尘器发展概况

中国袋式除尘器的发展经历了3个阶段。第l阶段。在20世纪50年代主要是采用原苏联型式的产品,60年代前后中国有少数几个设计研究单位在仿照美国,日本等国的脉冲型,机械回转反吹扁袋型除尘器的基础上开始生产自己的产品。

第2阶段，1973年以后,国内开始出现了一批袋式除尘器的生产企业。到了80年代,一些设计院,科研单位和大专院校在学习,引进,消化,移植宝山钢铁厂从日本引进的大型反吹风布袋除尘器后,结合国内各行业的需要和生产厂家一道开发,研制,生产了大型反吹风布袋除尘器,开发了分室反吹风袋式除尘器和长袋低压脉冲袋式除尘器,每小时处理风量100万～291万m3,滤袋长度达10m。在80年代,大型反吹风袋式除尘器是钢铁行业首选的大容量烟气净化设备,但在随后的使用中逐渐暴露出一些问题,主要是由于其反吹清灰方式为柔性清灰方式,虽对滤袋损伤较小,但在粉尘粘性较大,浓度较高时,阻力上升较快,在一定外部条件下容易糊袋。

第3阶段。进入90年代以来,随着大型脉冲喷吹袋式除尘器的研制成功,袋式除尘器的发展上了一个新的台阶。大型脉冲清灰袋式除尘器相对大型反吹清灰除尘器的最大优点在于清灰效果更好,运行更加可靠,而且还可以延长滤袋的使用寿命。

3、布袋除尘器原理及系统组成简介

工作原理

袋式除尘器主要是利用滤料(织物或毛毡)对含尘气体进行过滤,以达到除尘的目的。过滤的过程分2个阶段,首先是含尘气体通过清洁的滤料,此时起过滤作用的主要是滤料纤维的阻留。其次,当阻留的粉尘不断增加,一部分粉尘嵌入到滤料内部,一部分覆盖在滤料表面形成粉尘层,此时主要依靠粉尘层过滤含尘气体。含尘气体进入除尘器后,气流速度下降,烟尘中较大颗粒直接沉淀至灰斗,其余尘粒从外至内穿过滤袋进行过滤,清洁烟气从滤袋内侧排放,飞灰被阻留在滤袋外侧。随着积灰的不断积累,除尘滤袋内外侧的压差逐步增加,当压差达到设定值时,脉冲阀膜片自动打开,脉冲空气通过喷嘴喷入滤袋,滤袋膨胀,从而使附着在滤袋上的粉尘脱落,达到除尘的效果。

系统组成

袋式除尘器主要由四大系统组成,分别是清灰系统,控制系统,检修系统,安全保护系统(包括锅炉点火投油,低负荷运行投油稳燃时投入预涂灰系统,保护滤袋;烟温超过设定值时,启动紧急喷水系统,降低烟温,保护滤袋。其中清灰系统是袋式除尘器的消化器官,袋式除尘器的运行效果在很大程度上取决于清灰机构及其控制系统。

3.3袋式除尘用过滤材料

滤袋是袋式除尘器的核心部件。滤料的品种和质量,除尘布袋的结构和缝制水平是衡量袋式除尘器技术水准的一个重要因素。目前国内生产的袋式除尘用滤料品种主要有208涤纶绒布,729聚酯机织布,针刺毡,聚四氟乙烯覆膜滤料。针刺毡类过滤材料主要用于脉冲清灰型袋式除尘器,机织过滤布主要应用于反吹风类大型袋式除尘器,近年来中国脉冲除尘器的发展速度明显高于反吹风类除尘器的发展速度。由于袋式除尘器在应用中经常遇到处理高温烟气,故袋式除尘器使用耐高温滤料在高温条件下的应用是一个研究热点。

4、袋式除尘器在燃煤电厂中的应用

随着国家粉尘排放标准的提高,在燃煤电厂烟气处理中,静电除尘器因其除尘效率受粉尘性质的影响较大,因而难以保证长期,稳定高效地运行。而随着袋式除尘技术的发展,袋式除尘器适应性强,除尘效率高,运行稳定,可靠且不受锅炉燃烧工况和粉尘特性影响的优点逐渐显示出来,越来越多的新建,扩建,改建火电厂开始选用袋式除尘器来处理锅炉烟气。

4.1袋式除尘器在电厂中应用的技术特点

(1)烟气温度

在考虑一定安全系数的条件下,要根据常规条件下的烟气温度合理地选择滤料,同时也应考虑事故条件下,因高温而造成的滤料失效。烟气中是否存在正在燃烧的颗粒物也是必须注意的问题,若存在,可以通过加长烟气连接管或在烟气连接管较短且没有足够空间加长的情况下设置必要的阻火装置等方式加以解决。

(2)烟气特性

电厂的烟气一般都具有酸碱腐蚀性,因此应根据烟气的腐蚀性强度选择适宜的滤料,同时也应考虑烟气通道内的防腐措施。此外,

还应采取相应的措施避免烟气中含有的油雾,细微絮状物等粘性物质附着在滤料上造成滤料堵塞。

(3)袋式除尘器预除灰

在机组启动或低负荷稳燃时需要使用燃油,因此,为了避免不完全燃烧的油烟粘袋造成滤袋堵塞,故在袋式除尘器投入使用前,应对新布袋进行预除尘(喷粉煤灰)或设置旁通,而对老布袋则不用清灰,以保证其具有一定的灰尘层。

(4)袋式除尘器停机

若停机时间短,则不应为滤袋清灰,而需注意除尘器的保温;若停机时间长,则应为所有滤袋清灰,并利用引风机将袋式除尘器内残留的酸性气体清除干净。

4.2袋式除尘器应用于国内燃煤电厂过程中存在的问题

袋式除尘器在中国的燃煤电厂中的应用起步于上世纪70年代,但是在随后的应用中出现了很多问题,使得袋式除尘器的应用一直不是很理想。存在的主要问题有:

(1)设备阻力损失较大

由于设计的原因,在除尘器的实际使用时所处理的烟气量大大超过了设计烟气量,使得烟道流速和过滤速度大幅度增加,阻力上升。另外由于清灰效果不佳,也导致阻力上升。

(2)滤袋破损

由于磨损,机械损伤,烟气超温,烟气中酸性气体的腐蚀,以及滤袋的质量不好,制造不佳,安装不规范等都易导致滤袋的破损。

(3)花板积灰

由于滤袋的破损,滤袋的连接短管和花板之间密封不好等原因导致花板不同程度的积灰,从而影响到袋式除尘器的运行。

5、结语

虽然目前静电除尘器仍占据中国燃煤电厂烟尘控制主流设备的位置,但随着烟尘排放标准的提高以及电厂脱硫技术的发展,以及袋式除尘技术和滤料技术的发展,袋式除尘器必将以其特有的优势在城市燃煤电厂除尘设备改造以及部分新建,扩建电厂除尘领域中占有越来越多的份额。