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1除尘器改造工程可行性研究报告(沙洲电厂)1.电除尘器改造的必要性在新的、更严的环保排放标准要求和高灰分燃煤的使用等不利因素影响下，现有电除尘器无法达到2014年7月1日起实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中允许烟尘浓度≤20mg/Nm3的要求，必须进行全面科学改造。2.电除尘器改造的可行性分析2.1.电除尘器改造方案论证的设计资料2.1.1设计资料依据（1）原设计参数（2）相关测试报告（3）入炉煤质工业分析2.1.2部分参数确定（1）BMCR工况下单台除尘器处理烟气量：1746360Nm3/h（考虑今后煤质变化及锅炉漏风影响预留10%裕量，设计烟气量按1940400Nm3/h取值）（2）进口烟尘浓度：10~20g/Nm3（3）处理烟气温度：110~145℃（4）燃煤含硫量：0.45%～1.2%（5）烟尘排放浓度≤20mg/Nm3（6）除尘效率≥99.93%（7）漏风率≤2%（8）本体阻力≤1200Pa（布袋除尘器、电袋复合除尘器）；或≤245Pa（电除尘器）注：1.处理烟气量和烟气温度参考试验实测数据。2.进口烟尘浓度参考实测值和目前燃煤分析估算。若临时出现高浓度烟尘，相对布袋除尘器、电袋复合除尘器来讲影响最小，略为增加吹灰次数就可；电除尘器2将可能因为进口浓度的增高而增大烟尘排放浓度，对阻力没有影响。3.燃煤含硫量参考近2年的燃煤分析数据，其中在选型电除尘器时需按不利除尘的低硫煤考虑；选型电袋复合除尘器和布袋除尘器时需考虑高硫煤对滤袋的影响。4.除尘器本体阻力是按不同除尘器的特点和系统阻力要求确定的。5.其它燃煤、飞灰、和烟气参数参考相关内容。2.2.对电除尘器进行扩容改造2.2.1电除尘器工作原理和特点电除尘器是依靠气体电离，烟尘粒子荷电，带电粒子在电场力的作用移动到收尘极板，从而被收集在收尘板上，在合理的振打周期、振打力作用下，被收集在收尘板上的烟尘成片状掉入收灰斗（见图2-1）。图2-1电除尘工作原理因此，电除尘器对于处理高硫、高水分煤，比电阻在1011Ω·㎝以下的烟尘时，以其阻力低，适应烟气变化能力强，维护工作量少等特点，得到了广泛应用。但是电除尘器的最大缺点是对煤种变化较敏感，除尘效率受烟尘比电阻影响大、不稳定。处理低硫，高比电阻烟尘高时除尘效率低；特别是灰中的Al2O3和SiO2的含量较高，而K2O和Na2O含量低，电除尘器几乎很难收集。电除尘器效率计算公式（Deutsch公式）：η=1-e–ωf………………………………（1）式中：ω—驱进速度（带电粒子在电场力作用下流向极板的速度），cm/s；f—比集尘面积（单位烟气量对应收尘极板的面积），m2/m3/s；f=QA………………………………（2）3式中：A—收尘板面积，m2；Q—烟气量，m3/s；Deutsch修正公式如下：kQAke)/(1………………………（3）式中：k为常数。选择不同的k值，)(fk曲线有不同的形态。公式（1）表明：电除尘器效率与驱进速度、比集尘面积的大小有关。在电除尘器尺寸一定的前提下，比集尘面积愈大、驱进速度愈大除尘效率愈高。从公式（2）可看出在烟气量一定的条件下，要提高电除尘器的效率，必须增加收尘极板的面积以增大比集尘面积。驱进速度与烟尘的物理、化学特性、烟气特性及电场的供电特性等有关，不同的煤种及锅炉具有不同的取值范围。因此，电除尘器自身的工作原理决定了其除尘效率易受到煤种和烟尘理化性质的影响，特别是在烟尘排放标准提高到≤30mg/Nm3的背景下，烟尘理化性质对除尘效率的影响显得更为突出。首先燃煤中的Sar、水分和灰分对电除尘器性能的影响较大，特别是Sar影响非常大。含Sar量较高的煤，改善烟尘的表面导电性，使烟尘比电阻降低，可增大ω，有利于烟尘的收集；反之则不利收尘。燃煤中Sar对比电阻的影响见图2-2。图2-2燃煤中Sar对比电阻的影响烟尘中的氧化钠（Na2O）和氧化钾（K2O）对烟尘的荷电起很大作用；特别是氧化钠（Na2O）可增加飞灰体积导电，使比电阻下降，有利于除尘。氧化钠对烟尘4排放浓度的影响参见图2-3。图2-3烟尘中氧化钠对烟尘排放浓度的影响而烟尘中的三氧化二铝（Al2O3）多数为粒径≤5μm的微细烟尘（也称飘尘），这种烟尘比电阻极高（1013Ω-㎝），荷电困难，在电场内易产生反电晕，破坏了电场的正常工作；另外三氧化二铝极轻，在电场内极易造成二次飞扬，电除尘器很难收集。有研究资料表明：对于粒径≥20μm的烟尘收集效率可达99.7%以上，对于粒径≤10μm的烟尘收集效率约94.5%，对于粒径≤5μm的烟尘收集效率仅为90%。除尘器烟尘粒径与除尘效率的关系见图2-4。图2-4除尘效率与烟尘粒径的关系因此，在控制烟尘排放浓度100mg/Nm3左右时，选用电除尘器不但设备投资小、运行费用低，最为经济。而对收集微细烟尘效率很低且能耗较高。5目前欧美仍在大量使用电除尘器，一个关键的问题是：燃煤稳定，且燃煤的配烧中不仅考虑锅炉的效率，而且要考虑除尘和脱硫的要求。稳定的燃煤不仅可以使电除尘器设计有针对性、减少偏差；而且可以准确深入研究其特性，优化运行，并结合其各自特点综合应用各种有利的电除尘器新技术（如：高频电源、优化控制、预荷电、双区供电、烟气调质、转动电极等）。而目前在国内则因燃煤的多变导致电除尘器设计和实际除尘效果不能达到最佳状态，烟尘排放浓度不稳定；特别是新的排放标准执行后，很难长期稳定达到排放标准要求。2.3电除尘器改造新技术应用分析近几年来国内外在电除尘器的应用上采用了许多新技术，在一定的条件下可提高除尘效率、降低烟尘排放浓度。在此对其主要技术和特点进行介绍并结合本工程改造实际情况进行应用分析2.3.1电除尘器优化供电主要有新型电源（包含有：高频电源、三相电源、脉冲电源、中频电源和恒流源）、双区供电和优化控制，其主要作用是根据电除尘器特征和烟尘、烟气条件而有针对性的进行供电优化，尽可能的提高电除尘器的有效供电，以提高除尘效率。如：为提高电场平均电压以有效增加电场强度而采用的新型电源，将荷电和收尘过程完全分开而进行的优化供电和为有效供电及克服反电晕而进行的优化控制等。优化供电的技术完全可以在电除尘器和转动电极电除尘器上应用。其提效改善系数约为：1～1.2。2.3.2预荷电（烟道凝聚器）含尘气体进入除尘器前，先对其进行分列荷电处理，使相邻两列的烟气烟尘带上正、负不同极性的电荷，然后，通过扰流装置的扰流作用，使带异性电荷的不同粒径烟尘有效凝聚，形成大颗粒后进入除尘设备。因此在一定范围内可提高电除尘器效率；但是目前应用效果不稳定，尚没有大型机组成功应用的工程实例。2.3.3烟气调质借助飞灰表面毛细孔的孔壁场力、静电力等作用，加入调质剂被吸附并凝结在这些毛细孔内，继而扩展到整个飞灰表面，形成一层水膜；飞灰表层所含的可溶金属离子，将溶于形成的液膜中，而变得易于迁移；在电场力作用下，溶于膜中的离子以膜为媒介，快速迁移，传递电荷。可以提高烟尘荷电和电场力的效果，以提高除尘效率。6烟气调质主要有化学调质剂（常用的化学调质剂有SO3、NH3、氯化物、铵的化合物、有机胺、碱金属盐等）和水基调质剂。其中，SO3以其优良的调质效果，应用较广泛。烟气调质能有效地降低烟尘比电阻，提高电除尘器对高比电阻烟尘的除尘效率。在燃煤稳定、比电阻较高，且经过理论分析和实际实验验证有效后，应用效果较好。但是它的应用仍有一定的局限性，不是所有的工况都适合使用，易会受烟气条件和烟尘性质的影响和制约；且投资较高、系统结构较复杂，运行不正常时，可能腐蚀设备，且会带来一定量的二次污染。因此在目前燃煤不稳定的情况下建议不采用。2.3.4转动电极电除尘器转动极板电除尘器的工作原理与传统电除尘器一样，仍然是依靠静电力来收集烟尘，属于高效电除尘技术的一种，见图2-5所示。一般是将末级电场的阳极板改造成可以回转的形式，将传统的振打清灰改造为旋转刷清灰，当极板旋转到电场下端的灰斗时，清灰刷在远离气流的位置把极板上的烟尘刷除，达到比常规电除尘器更好的清灰效果。当常规电除尘器的末级电场阳极板积灰较难清除、或电场内反电晕严重、烟尘二次飞扬严重等情况出现时，该技术能提高电除尘器的除尘效率，降低排放浓度，有资料介绍一个转动极板电场可以达到1.5到2个电场效果。该技术在国内已经有工程应用实例，但是该技术降低烟尘排放的能力有限，缺点仍然是对煤种适应性差，据对国内火电厂已投运的转动极板电除尘器了解和调研，实测除尘器出口烟尘排放浓度未达到≤30mg/m3排放要求。图2-5转动极板电除尘器结构2.3.5低温电除尘器7目前讲的低温电除尘器主要有两种，一种是日本的低低温电除尘器一种是国内刚开始试用的降温电除尘器。（1）低低温电除尘器低低温电除尘器工艺的核心是在电除尘器之前布置一套MGGH（热媒体烟气加热器），由于GGH进行热交换，电除尘器运行温度降低了90℃左右，低于以前的130℃～150℃，使烟尘的比电阻和烟气量降低，电除尘效率得到提高。但是该技术需对空预器后面的烟风系统进行全面改造调整，工程量大，国内没有应用实例。而除尘器内部的防结露问题、清灰问题以及二次扬尘（低温下易二次飞扬）等问题都有待解决。（2）降温电除尘器降温电除尘器是在燃煤锅炉汽机系统中，采用汽机冷凝水与热烟气通过换热装置进行气液热交换，烟气换热后进入电除尘器，运行温度由通常的低温（120℃～170℃）下降到低低温（90℃～120℃左右)，烟气流量也得以降低，烟尘比电阻也有所降低，使电除尘效率得到提高。目前该技术刚开始在135MW机组应用，其效果及换热装置的可靠运行还有待于考察验证。2.3.6电除尘器综合改造效果结论以上新技术尽管在一定条件下可以提高除尘效率、降低烟尘排放浓度。但是其提效均有限，按其提高的除尘效率可按增加的等效比集尘面积计算，目前还很难超过20m2/m3/s。而目前改造需要增加的比集尘面积很大，不能满足要求。2.4电除尘器改为布袋除尘器2.4.1布袋除尘器特点布袋除尘器实为过滤式除尘器，含尘气流均匀进入到布袋除尘器的各室，经滤袋过滤后，烟尘粘附在滤袋的外表面，随着灰尘粘附厚度的增加，滤袋内外差压达到预先设定值时，脉冲清灰系统启动，对滤袋逐行进行清灰，烟尘落入灰斗。被过滤后烟气由滤袋内部经净气室、引风机、烟囱排入大气，见图2-6所示。8AABBA-A放大B-B放大进风口出风口卸料口图2-6布袋除尘器工作过程布袋除尘器的最大优点是：除尘效率不受烟气成份、烟尘浓度、颗粒分散度及烟尘比电阻等烟气烟尘性质的影响，对微细烟尘捕集率一般可达99.9%以上，安装运行良好的设备排放浓度20mg/Nm3甚至更低。特别是用于收集高比电阻烟尘及微细烟尘，对于电除尘器来说难以收集去除的烟尘时，布袋除尘器具有明显的技术优势。2.4.2布袋除尘器改造方案布袋除尘器设计参数见表2-1表2-1布袋除尘器设计参数表（一台炉）序号项目单位参数1每台炉配置的除尘器数目套22最大处理烟气量Nm3/h19404003除尘器允许入口烟气温度℃≤1604除尘器最大入口烟尘浓度g/m3305保证效率%≥99.936出口烟尘浓度mg/Nm3干烟气≤207本体漏风率%≤28除尘器的气布比m/min0.8129仓室数个810滤袋数量条1478411过滤面积m26316512滤袋规格Φmm×mm160×850013滤袋材质可采用PPS，如采用PPS/PTFE(基布)性9序号项目单位参数能更佳。14滤布缝制工艺PPS缝制15滤布纺织工艺针刺16滤袋间距mm23017滤袋滤料单位重量g/m255018滤袋滤料厚度mm1.819滤袋产地进口纤维20滤袋允许连续正常使用温度℃≤16021滤袋瞬时最高工作温度℃19022袋笼材质20#23袋笼规格￠mm×mm155×848524袋笼防腐处理工艺有机硅喷涂25袋笼固定及密封方式不锈钢弹簧涨圈26脉冲阀规格3寸淹没式24DV27脉冲阀数量只140828机械开阀时间Sec0.129脉冲阀产地进口30清灰方式在线31喷吹气源压力MPa0.4~0.532气源品质烟尘粒径≤1um、含油量≤0.