嵌人式电袋复合除尘器在燃煤机组中的应用

引言

当前空气污染已成为世界性问题 , 导致空气污染的主要因素之一就是工业生产燃烧煤等物质产生大量的粉尘 ,直接或间接地排放至空气中 。PM2.5是指空气中粒径小于或等于2.5 um的颗粒 , 是造成人体肺部疾病的主要原因之一 , 也是致癌物质和基因病毒诱变物质。

我国环保部要求 ,2018年前全国范围内的火电厂粉尘排放达到10 mg/m3 的排放标准 , 这对常规电除尘技术 、布袋除尘技术、电袋复合除尘技术是新一轮的挑战 。

1 嵌入式电袋复合除尘技术的研发及应用

(1)1995年10月 ,美国能源与环境研究中心(简称EERC)建立了一个嵌入式电袋小型实验平台 ,等效功率为0.006 Mw ,烟气量为5.7 m3/min 。1998年3月 ,EERC在美国Bigstone电厂建立了一套嵌入式电袋技术实验装置 ,等效功率为2.5 Mw ,烟气量为255 m3/min 。 实验装置证明了滤袋在高过滤风速3 . 7 m/min下运行的可靠性 。

(2)2002年10月 ,美国Bigstone电厂建立了一套商业化的嵌入式电袋复合除尘器 ,如图1所示 ,全功率为460 Mw , 总共4 834条滤袋 ,滤袋长7 m,直径152.7 mm。在过滤风速3.6 m/min下 , 除尘效率达到99.99% ,运行初期良好 ,但在持续运行中 ,发现运行阻力高达2 100 Pa , 滤袋需每年更换以满足对运行阻力的要求 。2002年底 , 意大利sACCI水泥厂也建立了一 套50 Mw机组的电袋除尘器 ,烟气量为337 980 m3/h ,过滤风速为2.6 m/min , 除尘效率达到99.99% ,但也遇到了运行阻力过大的问题 。

图1 嵌入式电袋示意图

(3)2010年11月 , 福建龙净环保股份有限公司引进美国 EERC嵌入式电袋专利 ,研发出新型的FEH型嵌入式电袋复合除尘器 , 提出通过设置前级电场区预先除掉80%左右的粉尘 ,利用双排或多排滤袋相嵌入的电袋复合除尘技术作为后级 ,可以更好地对粉尘进行捕集 。并已在国内申请发明专利并获得授权 ,发明专利名称为一种前级带电场区的双排滤袋嵌入式电袋复合除尘器 ,专利号为201110457964.5 。

(4)2013年9月 ,FEH型嵌入式电袋复合除尘器采用双排滤袋嵌入结构 , 成功应用于燕山钢铁50 Mw#6机组中 , 并成功投运。其烟气量为380 640 m3/h ,入口粉尘浓度为32 g/Nm3 , 滤袋过滤风速为1.8 m/min ,滤袋数量825个 , 出口粉尘浓度为4.6 mg/Nm3 ,运行阻力935 Pa , 除尘效率达99.985%。

(5)2018年12月 ,FEH型嵌入式电袋复合除尘器采用三排滤袋嵌入结构 ,成功应用于中煤大屯350 Mw机组中 , 并成功投运。其烟气量为1 910 957 m3/h ,入口粉尘浓度为46.3 g/Nm3 ,滤袋过滤风速度为1.5 m/min ,滤袋数量4 970个 , 出 口粉尘浓 度为5.5 mg/Nm3 ,运行阻力892 Pa , 除尘效率达99.988%。

2FEH型嵌入式电袋复合除尘器结构及原理

2. 1 结构

FEH型嵌入式电袋复合除尘器主要是把除尘区分为前级电场区和后级嵌入式电袋除尘区 ,前级电场区为常规的电除尘结构:后级嵌入式电袋除尘区是把两排或多排滤袋嵌入至两块收尘孔板之间 ,在孔板外围设置放电电极 , 构成外电除尘区和内滤袋过滤区 ,如图2所示 。

图2 FEH型嵌入式电袋复合除尘器结构图

2.2 原理

烟气从进口喇叭进入除尘器后 , 首先经过前级电场区 ,放电电极高压放电 ,粉尘被荷上负电 ,80%粉尘被阳极板所捕集 。然后烟气进入后级嵌入式电袋除尘区 ,烟气先经过嵌入式电场区 ,粉尘又被进一 步荷电 , 部分粉尘被收尘孔板所捕集 , 然后烟气穿过孔板进入滤袋区 ,剩下的粉尘基本上被滤袋过滤捕集 。 当滤袋积灰到一定厚度时 , 开启滤袋上部的脉冲清灰装置 , 使滤袋表面的粉尘脱落 , 部分粉尘穿过收尘孔板被重新吹入吹嵌电场区 ,板被重荷电 ,板电场捕集 。

3 FEH型嵌入式电袋复合除尘器的技术性能分析

入吹嵌电袋复合除尘器需要解决以下技术问题:

(1)过滤阻力的控制 。 从美国Bigstone电厂和意大利 sACCI水泥厂的应用来看 ,入吹嵌电袋除尘器使用初期都能保持良好的性能和合适的阻力 ,但随着时间的增加 ,往往出现阻力明显上升问题 。

(2)过滤风速的选取 。过滤风速与过滤阻力直接相关 ,如何平衡两者的关系是一个难点 。而过滤风速又与设备成本直接相关 ,决定了本项技术是否具有生命力和推广前景 。

(3)气流分布问题 。 入吹嵌电袋结构紧凑 , 内部流场复杂 。因此 ,如何实现气流分布合理是关键 ,它不但影响收尘效率 ,而且影响滤袋阻力和滤袋寿命 。

(4)前级电场和后级入吹嵌电场除尘效率问题 。如何通过设置前级电场和后级入吹嵌电场 , 以及前级电场和后级入吹嵌电场预先除掉多少比例的粉尘 , 以减少滤袋的负荷 , 是提升除尘效率的关键 。

(5)收尘孔8开孔率问题 。收尘孔8开孔率直接影响到后级入吹嵌电场的收尘面积和脉冲清灰:粉尘穿过收尘孔8的情况 ,直接影响了电场的除尘效率及二次扬尘的情况 。

(6)滤料选型问题 。对于滤料材质的选型 ,决定了过滤效果和过滤阻力 。

FEH型入吹嵌电袋复合除尘器具有如下特点:

(1)运行阻力较小 , 除尘效率高 。通过设置前级电场可以预先除掉80%左右的粉尘 ,后级入吹嵌电场又可以进一 步强化除尘效果 ,使得只有少部分粉尘经过滤袋过滤除尘 , 同时后级入吹嵌电场也可以进一步强化粉尘荷电效果 ,且板滤袋捕集的粉尘由于都带负电 ,基于同性相斥的原理 ,会在滤袋表面形成蓬松的粉尘层 。这种粉尘层结构更有利于清灰和减少阻力 , 同时提高除尘效果 ,可以使除尘器阻力有效控制在 I 000 Pa内 , 除尘效率达到99.97%以上 。

(2)研究表明 , 当收尘极8开孔率为30%时 ,可以很好地满足收尘极8比集尘面积的需要 ,满足脉冲清灰时50%以上的二次扬尘的颗粒会板被重新吹入吹嵌电场区 ,实现被重荷电和板捕集的目的 。

(3)滤袋采用PPs+PTFE覆膜滤料 ,可以有效保证滤袋的过滤性能 ,寿命可以达到5年以上 。

(4)成本低 。相较于常规"前电后袋"嵌的电袋复合除尘器 , 由于用双排入吹嵌电袋结构替代了布袋结构 ,减少了滤袋的数量 ,滤袋寿命更长 ,维护成本更低 。过滤风速高 ,可以降低设备成本 。研究表明 ,过滤风速达到3.6 m/mim ,入吹嵌电袋表现出良好的性能。

(5)适应性好 。除尘效率不受粉尘比电阻的影响 ,可以适应所有煤种 。

4FEH型嵌入式电袋复合除尘器的应用实例

20I4年6月 ,对燕山钢铁5#炉 、6#炉进行测试 , 5#炉为常规电袋复合除尘器 ,6#炉为FEH型入吹嵌电袋复合除尘器。测试结果如表1所示。

测试结果表明:FEH型入吹嵌电袋复合除尘器的除尘效率高于常规电袋复合除尘器 ,且对PMI0、PM2 .5的捕集效果远优于常规电袋复合除尘器 ,运行阻力略大于常规电袋复合除尘器 。

5 结语

FEH型入吹嵌电袋复合除尘器结合了电除尘和布袋除尘的优点 , 除尘效果好 ,可以有效防止二次扬尘 ,特别对PM2.5等细微颗粒具有很好的捕集效果 。其成本和维护费用低 ,但由于其采用入吹嵌结构 ,使得烟气流向复杂 ,过滤风速高 ,运行阻力略高于常规电袋复合除尘器 。FEH型入吹嵌电袋复合除尘器采用先进高效的除尘技术 ,可以满足当前粉尘排放标准(I0 mg/m3) ,具有广阔的市场前景 。