电袋复合除尘器提效改造方案及应用实例分析

0引言

近些年来,随着经济不断发展,我国对环保的重视度越来越高,因而对火力发电行业特别是火电配套设备提出了低碳节能要求。现行烟尘超净排放的工艺路线,无论选择哪一条,保证除尘器超净排放且稳定运行始终是关键环节。而要保证除尘器的运行稳定,检修维护尤为重要,因此对运行多年的除尘器进行提效改造成为首选方案。本文以电袋复合除尘器为例,探讨提效改造方案的关键技术及相关成功应用实例。

1电区提效改造方案

电袋复合除尘器的电场区采用荷电收尘的原理,是收集烟气粉尘的关键区域,80%以上的粉尘都在这里去除^[1],通常情况下需要通过定期检修维护来保证电场区的正常运行。运行多年后的除尘器因工况变化,阴极系统裹灰严重,电场高压放电收尘受阻,除尘效率降低,此时亦无法通过清灰来保证电场的长期稳定运行。为了提高电场除尘效率,确保电场的经济合理性、技术可靠性等,一种可靠的电场提效改造方案应运而生,即通过结合电场常规检修和阴极换型+电源升级的方案,实现电场区的长期高效除尘、稳定运行及低碳节能。

1.1电场常规检修

平时运行过程中,可以通过除尘器电场区的运行情况来确定常规检修的内容范围。通常应包括阴阳极振打系统检查及损坏件更换、进口气流均布板检查及修复、绝缘子检查及清灰、阳极板清灰、阳极板校正及阴极换型后的阴阳极极距调校等。必要的电场常规检修,有利于阴极换型工作开展,避免因常规问题导致电场运行异常。

1.2阴极换型

目前,行业内运行的除尘器电区采用较多的阴极线形式有针刺线、RS芒刺线及大三角芒刺线。本文阐述的阴极换型,主要采用大三角芒刺线。和针刺线、RS芒刺线相比,大三角芒刺线具有芒刺更长、更宽、更尖锐,起晕电压低,电晕十分强烈,且不易包灰等特点;大三角芒刺线其线体通常采用φ8实体圆钢Q235A,不仅截面积大,而且受力均衡,安装焊接工艺比RS芒刺线的螺纹连接更可靠牢固,不易断线、掉线。其实物图如图1和图2所示。

阴极换型成大三角芒刺线后,电场阴极振打只需较小的振打力即可获得很好的清灰效果。大三角芒刺线可以增强荷电,提高粉尘的荷电率和荷电量,增加工作电流30%以上,同时减小袋区压差,第一电场大三角芒刺线主要收集大部分(约75%)的粗颗粒粉尘,剩余荷电粉尘进入第二电场或布袋除尘区,更容易荷电、捕捉、收集。且因为经过了第一电场的过程,更不容易裹灰,对于电区的二次电流提升整体效果就会很明显,可延长滤袋使用寿命,减小风机能耗,有效提高电袋复合除尘器的整体效率。

1.3电源升级

高压供电电源作为除尘器电场区的主要配套设备,其性能直接影响电区的除尘效率及能耗指标^[2],因此高压供电电源无论采用何种原理,都必须适应除尘器的工况要求,应在确保除尘效率的前提下,寻求能耗最优并实现低碳环保。电源升级为变频电源则能达成相应目标。

变频电源在除尘方面的优势包括:

1)其可配套工频变压器或中频变压器运行;

2)工作频率在50~500 Hz范围内任意可调,可自适应负载阻抗;

3)功率输出方式多样,在纯直流供电方式或者间歇供电方式下均可采用调频调压方式或调幅调压方式;

4)电源效率及功率因数均可达90%以上。

变频电源主回路原理框图如图3所示。

2袋区提效改造方案

电袋复合除尘器的袋区是实现除尘器出口粉尘低排放或超净排放的终端^[3]。袋区的滤袋型式和过滤面积,是影响除尘器出口排放的关键。袋区阻力过大,改变反吹方式或加大反吹无济于事,滤袋糊袋板结是主因。停机检修可采取刷袋方式来改善袋区的运行阻力,但只能实现短期效果,治标不治本;也可直接换袋,但价格昂贵。经济效果评价较优的技术方案是采用滤袋换型或袋区扩容的方案进行提效改造。

2.1滤袋换型方案

火电行业电袋除尘器配套的滤袋型式通常可分为常规布袋和覆膜布袋,其区分的临界点为要求除尘器出口超净排放(10 mg/Nm³),而覆膜布袋常用于除尘器出口为超净排放的项目。滤袋换型方案多用于超净改造项目, 目的是实现出口超净排放。

2.2袋区扩容方案

袋区过滤面积偏小,则可能导致过滤风速偏大,后期袋区阻力过大,进而导致袋区破袋或风机出力不足,导致锅炉无法正常带载等一系列问题。这时就需要对袋区进行扩容处理,通常采用袋区预留区增加滤袋方案、除尘器后墙板扩容增加滤袋方案等。袋区扩容后,袋区整体空间加大,滤袋数量增加,过滤风速降低,从而降低了除尘器进出口压差,提高了袋区粉尘的过滤效率,可有效降低袋区阻力,起到保护滤袋的作用,实现除尘器长期稳定运行,保证出口超净排放的效果。

3 电区提效改造应用实例分析

华能某发电有限责任公司#5炉电袋除尘器技改项目,电场区为双室四电场结构,板极距400 mm,极线为针刺线。提效改造方案是将原8台1.0 A/72kv工频电源更换为同容量的变频电源,配套中频变压器,电场阴极针刺线全部更换为大三角芒刺线,同时进行本体检修。

完成检修十阴极换型十电源升级的提效改造方案后,电区各电场参数对比情况如表1所示。

电场稳定运行一段时间后,通过开启智能变频功能,实现电源与除尘器电场阻抗的动态匹配,变频电源输出二次电压值有一定提高,放电闪络时二次运行参数稳定,无明显变化^[4]。

经测试,电场输入电晕功率提高60%,电晕电压由50 kv提高至58 kv,除尘器出口粉尘排放稳定在6mg/Nm3,满足10 mg/Nm3排放标准限值规定。电场运行输出功率相同时,变频电源比单相工频电源节电约23%[4],实现了除尘器电场运行的低碳节能。

4袋区提效改造应用实例分析

安徽某发电有限责任公司1#电袋除尘器滤袋扩容改造项目,原设计过滤风速 (≤1.09 m/min)过高且滤袋接近寿命期,造成本体阻力大。现要求保持原基础尺寸,除尘器长度及宽度不变,利用原设计改造拆除空置的第二电场的空间增设布袋区,合计增加2080条布袋,保证#1机BMCR工况烟气量下过滤风速≤0.925 m/min,除尘器本体总阻力1100 pa(滤袋寿命终期)。

改造后工艺结构示意图如图4所示。

本项目于2022年11月完工投运,经测试,#1机 BMCR工况烟气量下过滤风速0.895m/min,除尘器本体运行阻力平均520 pa , 除尘器出口排放7mg/Nm3 (<10mg/Nm³)。运行一年后,于2023年12月测试,除尘器本体运行阻力平均790 pa,实现了除尘器稳定低阻运行。扩容改造前后除尘器运行阻力数据跟踪如表2所示。

5 结束语

电袋复合除尘器技术应用在我国已有20年左右历史, 目前已较为成熟。诸多火电锅炉机组配套的电袋复合除尘器经过多年运行后,通常会出现电场区除尘效率降低或布袋区运行阻力高的问题。本文介绍的电袋复合除尘器电区改造方案、袋区改造方案的成功运用,实现了电袋复合除尘器电场低碳节能运行及除尘器稳定低阻运行,可为电袋复合除尘器的技改提供技术指导,必将成为电袋复合除尘器提效改造的主流方案之一。

[参考文献]

[1] 阙昶兴.FE型电袋复合除尘器在大型燃煤机组上的应用[J].中国环保产业,2011(5):50—53.

[2]邓立锋.电袋复合除尘器在提效改造中的要点分析[J].科学中国人,2016(14):5—6.

[3] 陈奎续.电袋复合除尘器在提效技改工程中的应用及分析[J].科技传播,2012(7):44—46.

[4] 陈颖,谢小杰,黄炬彩.变频电源在非电行业除尘器应用分析[C]//第十七届中国电除尘学术会议论文集,2017:540—543.

《机电信息》2025年第13期第14篇