重力惯性袋式复合除尘技术



重力惯性袋式复合除尘技术

顾建清

（江苏新中环保股份有限公司，江苏 张家港 215600）

摘 要:介绍了重力惯性袋式复合除尘器的机理，以及复合式除尘器在电力行业大型燃煤机组烟气治理应用中的突破。新除尘方式综合了重力惯性除尘和布袋除尘的收尘优点，通过前级重力惯性捕集大量颗粒粉尘，再通过后级布袋除尘捕集细微粉尘，实现了重力惯性除尘和布袋除尘有机结合的构思，是一项复合除尘创新技术。

关键词:重力惯性除尘；布袋除尘；复合除尘技术；经济高效

1　前言

目前，我国的电力结构以燃煤发电为主，大量燃煤烟尘排放造成了严重的环境污染，特别是其中的可吸入粉尘，对人类健康造成了长期持续的危害。国内现有的燃煤电厂中，锅炉配套的除尘设备以静电除尘器为主，截至2013年底仍占总容量的80%左右。随着国家发布的《大气污染防治行动计划》及新的《火电厂大气污染物排放标准》（其中规定：自2014年7月1日起现有火力发电锅炉烟尘排放浓度≤30mg/Nm3，重点地区≤20mg/Nm3）的出台实施。原静电除尘设备已不能达到新排放标准的要求，因此提高除尘技术，减少烟尘排放，大量静电除尘器改造势在必然。

本文介绍的重力惯性袋式复合除尘器以其简洁独特的构造，充分发挥了重力惯性除尘和布袋除尘的优点，同时有效克服了电袋复合除尘的气流均布问题。该复合除尘方式大大提高了整机的综合除尘性能，是继电袋复合除尘技术之后，又一项成功开发应用、更经济的高效复合除尘技术，是当前工业烟气治理的先进技术之一。

2　电除尘器存在的问题

电除尘器的原理是利用高压电场使浮游在气体中的粉尘颗粒荷电，并在电场的驱动下做定向运动，从而从气体中分离出来。其特点为：

（1）电除尘器本体压力损失小，一般小于200Pa，最大350 Pa；

（2）单机处理烟气量大；

（3）耐高温，可在400℃以下运行（特殊设计）；

（4）主要部件使用寿命长，维护简便。

电除尘器的主要缺点为：

（1）除尘性能受粉尘物理和化学特性影响很大，对于高比阻粉尘、细微粉尘及高黏性粉尘等应用效果不理想；

（2）常规电除尘捕集细微粒子能力较低，对于小于10微米（PM10）的尘粒，其捕集率为60%左右，而对于PM2.5的微尘，其捕集率更低。

3　电袋复合除尘器存在的问题

电袋复合除尘器通过近几年的推广应用是目前比较成熟的除尘复合技术之一，但也存在不足：

（1）气流分布较难满足要求。静电除尘器和袋式除尘器不是简单的结合，气流均布影响电除尘效率，也会影响滤袋的使用寿命，大型电除尘的最佳方式是烟气流动平进平出，而袋式除尘器的最佳方式是下进风。所以电袋除尘器的气流分布问题尚待深入分析研究；

（2）运行检修维护费用高，滤袋平均在3年左右需全部更换；

（3）对锅炉运行烟气的湿度及含氧量要求高：烟气中的含水含油量大时易糊袋。烟气中过高的氧含量随着浓度增高、温度上升、作用时间的延长，会使滤料的强度降低较快，进而会减少其使用寿命；

（4）滤袋破损日常维护更换困难，在线检修、更换滤袋的环境恶劣，对检修人员的人身安全保障困难；

（5）荷电粉尘对布袋除尘的影响问题，也值得研究。

4　重力惯性袋式复合除尘器的技术路线

4.1 技术路线

国内企业早在2010年就提出了将重力惯性尘与布袋除尘的优点结合为重力惯性袋式复合除尘器的构思：充分利用重力惯性除尘器适合处理大烟气量，最大限度发挥其特长，在新型除尘器中一级布置为重力惯性除尘，在大量粉尘被一级重力惯性除尘器捕集后，二级采用拦截式的高效布袋除尘器，此时滤袋的粉尘负荷已大大降低，阻力减少、清灰周期延长，布袋除尘器的缺点被弥补，而布袋除尘的高效率、对粉尘特性要求低等一系列优点得到了发挥。

槽型挡板在对烟气起到惯性除尘作用外，还对烟气进行了再次分配，约20%的少量烟气水平进入袋除尘室，侧向与滤袋接触；约80%的大量烟气被折转向下引导至二级低压脉冲布袋除尘室的底部，使烟气从滤袋底部空间向上抬升，透过滤袋完成粉尘捕集后进入到高净气室，再通过出口管排出。实现布袋除尘最理想的除尘方式，达到最佳的除尘效果。

新型除尘器的布置方式、占地位置应与常规除尘方式相当，设备的性能价格比应当得到提高。

新型除尘器的除尘效率等性能指标有明显的优势，并保证做到了长期稳定、高效运行、检修维护工作量小、运行费用低。

4.2 除尘机理

由于重力惯性除尘收集粉尘总量的40%～70%，大大降低了烟气中粉尘的负荷，烟气中大量的颗粒粉尘得以去除，减少烟气中的颗粒粉尘对布袋的直接冲刷，有效避免了对布袋的损害，延长了布袋的使用寿命。滤袋的负荷减轻加上槽型挡板对烟气的分配导流，大大提高了滤袋除尘效率。

4.3 应用实践

2010年国内推出了第一台重力惯性袋式复合式除尘器，并在郑州裕300MW机组电站锅炉除尘改造工程中成功投入工业运行。2012年，这种新型除尘器应用于沙洲电力630MW机组电站锅炉除尘改造工程，突破了电力行业600MW以上机组的实例，使这一技术的应用实践领域不断拓宽。

5　在电力行业600MW以上机组电站锅炉除尘改造工程的应用

5.1 在电力行业应用技术上应解决的主要问题

（1）有效减轻滤袋负荷，提高布袋运行效率，进一步降低出口排放；

（2）减少大颗粒粉尘对布袋的直接冲刷，降低布袋破损，有效延长布袋的使用寿命；

（3）处理好气流分布问题，确保布袋最佳的运行功效，提高除尘效率；

（4）解决不停机检修的问题；

（5）克服电袋复合电晕放电必定会产生臭氧对PPS布袋的腐蚀问题，因此要解决锅炉出现各种异常故障时的滤袋保护问题；

（6）滤袋破损日常维护更换方便，改善在线检修、更换滤袋的环境，保障检修人员的安全。

5.2 示范项目的应用实例

张家港沙洲电力有限公司处于长三角地区，环保要求高，社会关注度高。为达到排放要求，有效改善周边的空气环境，有效削减烟尘排放，特别是提高对细微粉尘PM2.5的去除能力，同时减少改造时间，减少投资，业主张家港沙洲电力有限公司经过多方论证后，决定采用重力惯性袋式复合除尘器。

该企业630MW机组电除尘改造工程的工程参数为：1）锅炉类型为SG1913/25.40型超临界参数、变压运行、螺旋管圈直流炉；2）锅炉最大连续蒸发量1913t/h；3）处理烟气量214万Nm3/h；4）入口粉尘浓度30g/Nm3；5）原有除尘器为双室四电场电除尘器；6）除尘器改造目标出口粉尘浓度≤20mg/Nm3。

改造方案：

（1）将原电除尘器内部的阴极线、阳极板及振打装置等设备全部拆除，第一电场前端空间改造为重力沉降+挡板惯性除尘室，使一级除尘达到40%～70%的效率，第一电场后端部分及其余三个电场改造成布袋除尘的方式，保留原有进口喇叭、灰斗、壳体，仅对其进行修复并对出风口喇叭进行改造；选用先进、节能、环保的控制系统，具备进出口烟气温度、湿度、烟气含氧量、喷吹压力、滤袋差压检测及除尘器运行阻力等运行工况监控功能。

（2）为异常情况保护滤袋，在进口烟道内设置喷雾降温方法及设置预涂灰装置。

除尘器主要技术性能参数为：1）最大处理烟气量336万m3/h；2）保证除尘器出口烟尘浓度≤20mg/Nm3；3）除尘器本体总阻力≤1200Pa；4）除尘器本体漏风率＜1.5%。

该台复合式除尘器于2013年3月在机组正式投入运行，2013年3月张家港沙洲电力有限公司委托西安热工研究院有限公司对除尘器进行性能测试，实测600MW负荷时出口粉尘排放浓度为17.3mg/Nm3，本体漏风率为1.4%，系统阻力为929Pa。运行一年后，南京电力设备质量性能检验中心对除尘器热态性能进行了测试，结果为：除尘器出口质量浓度＜15mg/Nm3，本体漏风率为＜1.5%，系统阻力＜1000Pa。复合式除尘器的运行参数稳定，阻力在设计值范围内，除尘效率令人满意。整个除尘系统的电耗也比常规布袋除尘器明显减少，其综合性能表明，这种新型除尘设备具有非常独到的特点和应用价值，尤其对于改造提效优势明显。

6　重力惯性袋式复合除尘器的应用前景

重力惯性袋式复合高效除尘器作为提高除尘效率和有效控制细微粒子粉尘的新一代节能环保产品，显示出了强大的生命力。随着环保要求的提高以及强化细微粒子控制的要求，新上项目的烟气治理及相当一部分正在运行的电除尘器都需要提高除尘效率、减少排放。采用重力惯性袋式复合除尘技术，比单纯改造成袋式除尘器或电袋复合除尘设备具有更好的技术可靠性及经济性。尤其对高比电阻粉尘、低硫煤粉尘及脱硫后的烟气粉尘的控制，采用重力惯性袋式复合除尘技术进行技术改造更具技术优势和经济优势。

7　结语

重力惯性袋式复合除尘器是一种新型高效率、可靠的除尘器，该产品将重力惯性除尘和布袋除尘两种成熟技术有机结合在一起，取长补短，充分发挥了重力惯性除尘在前部能大量收尘及布袋除尘对粉尘粒度和比电阻不敏感、排放浓度低的优点，是能满足更加严格排放标准的新一代除尘设备。

重力惯性袋式复合除尘器的结构合理，可完全利用原有设备，无须另行扩充场地，性能优良，运行维护简单经济，满足了国家标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的要求，并无二次污染，可应用于电力行业电除尘改造和新建电厂烟气治理，尤其是对于老式电除尘器的提效改造更具优势（基本保持原有占地位置，排放浓度达到小于20mg/Nm3的标准）。该产品的成功开发使我国电力行业锅炉烟气的治理又多了一项新的先进治理技术。

参考文献：

[1]黄炜，等.电-袋复合式除尘器的突破[G].第十一届全国电除尘学术会议论文集，2007，2.

[2]翟鸿平，等.燃煤电厂电除尘器与电袋除尘器综合分析[C].全国燃煤电厂袋式、电袋复合式除尘技术研讨会，2010.

[3]陈志伟.多种形式袋式除尘器结构特点与使用分析[G].电站锅炉袋式除尘器和电袋复合式除尘器研讨交流会论文集，2009.

Inertia-gravity Bag Compound Filter Technology

GU Jian-qing

(Jiangsu Xinzhong Environmental Protection Co., Ltd, Zhangjiagang Jiangsu 215600, China)

Abstract:The paper introduces the mechanism of the inertia-gravity bag compound filter and its breakthrough applications in smoke-gas treatments of big-sized coal-fired generating sets of the power industry. The new precipitation mode integrates the dust recovery advantages of inertia-gravity filter and bag filter through capturing a large number of dust particulates by inertia-gravity filter before and fine dust by bag filter after. This is a new technology innovation which has realized the organic combination of inertia-gravity filter and bag filter.

Keywords:inertia-gravity filter; bag filter; compound filter technology; economy and high efficiency

文章编号:1006-5377（2015）09-0040-03

文献标志码:A

中图分类号:X701