火力发电厂除尘系统的电袋复合改造及应用

摘 要：当前，我国环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制，部分区域和城市大气灰霾现象突出，许多地区主要污染物排放量超过环境容量。作为电力生产企业，本着国家十二五环保规划“预防为主，防治结合”的基本原则，切实有效削减PM2.5等细颗粒烟尘排放量是治理电煤排放污染的根本途径。为了降低成本和稳定提高除尘效率，提出电袋负荷一体化技术，将电除尘器和袋式除尘器结合，前电后袋，综合各自的优点，相互取长补短，从而有效地保证达到粉尘排放标准。

关键词：环保；除尘；改造

静电除尘器是目前电厂锅炉广泛使用的除尘设备，但是由于煤种及粉尘特性的变化，使电除尘器不能保持较高的除尘效率，使用四电场电除尘器进行除尘，其效率也很难达到99%以上，达不到国家及地方日益严格的排放标准，决大多数火电厂都面临着烟气排放含尘量超标的问题，使得电厂不得不考虑使用袋式除尘器。但袋式除尘器要求的运行工况条件较多，且目前滤袋价格相对较高，使用寿命短，要求周期性更换，因此在成本和运行维护工作量方面还存在着问题。

1 电厂主流除尘技术对比

1.1 电除尘技术的特点

电除尘技术的原理是在高压电场的作用下将气体电离，是尘粒荷电，在电场作用下，实现粉尘的捕集。其优点有：（1）除尘效率较高；（2）本体阻力低；（3）高温对电除尘器影响小。但也存在一定的局限性：（1）除尘效率与集尘面积呈指数函数关系，要达到较高的排放标准，必须增大集尘面积，从而导致占地面积大、钢材耗量大；（2）除尘效率对粉尘的特性较为敏感，对超细颗粒的捕集能力有限，最适宜收集电阻率（比电阻）为104～1011Ω・cm，对低硫煤及高电阻率的粉尘适应性差；（3）除尘效率受诸多因素，如烟温、烟气流速、飞灰特性、含硫量、入口浓度等的影响，波动较大；（4）随着运行年份的增加，除尘器效率逐年下降；（5）电除尘器本体功耗高；（6）不能在线检修，且检修环境较差。

1.2 布袋除尘技术的特点

布袋除尘器也称过滤式除尘器，其原理是利用纤维编织物制作的袋子来捕集烟气中的固体颗粒。其优点有： （1）除尘效率高，一般都可以达到50mg/m3（标态）以下，甚至可以达到25mg/m3（标态）以下；（2）结构简单，操作维护方便；（3）对粉尘特性不敏感，不受电阻率的影响；（4）烟气量及粉尘浓度的变化不影响出口排放浓度，只影响清灰频率；（5）除尘效率随着运行年份的增加反而升高，直至滤袋失效而换袋；（6）能在线检修，且检修换袋在大气环境中进行，检修环境较好。其存在的主要问题有：（1）本体阻力比电除尘器高1200～1500Pa；（2）对烟气温度较敏感，一般要求在160℃的烟气温度下运行，烟气温度太高将影响滤袋的使用寿命和成本；（3）烟气成分对滤袋的使用寿命影响较大，清灰可使滤袋发生激振，过滤时风速和粉尘颗粒会导致滤袋磨损，均对滤袋的使用寿命产生影响，导致运行出现糊袋、烧袋、漏袋和腐蚀、磨损等问题；（4）滤袋成本较高。

1.3 电袋复合除尘技术

电袋复合式除尘技术是一种将电除尘技术和布袋除尘技术有机结合的高效、新型除尘技术，它采用常规静电除尘器的第一电场作为一级除尘单元，除去烟气中的粗颗粒烟尘，然后利用布袋作为二级除尘单元，除去剩余的微细颗粒。

通过运行情况分析，分体式电袋除尘器一般在小型机组、燃油或混烧机组级采用干法脱硫时采用较好，而燃煤机组及大型火力发电厂普遍采用一体式电袋复合式除尘器的设计理念。因为一体式电袋除尘器的阻力较低，并且空间布置较为紧凑，烟气分布比较均匀，可以处理较大的烟气量，满足大容量、高负荷机组的排放标准。

1.3.1 电袋复合除尘器原理

电袋复合除尘技术有机结合了电除尘和袋除尘的优点，烟气先通过前级电除尘区，其中大部分烟尘通过电除尘方式被收集下来，未被捕集的已荷电粉尘，再均匀进入后级布袋除尘区，从而达到净化的目的。通过电场对粉尘的荷电效果，产生一种新的过滤机理。

电袋复合除尘技术充分利用了电除尘器一级电厂捕集粉尘绝对量大和荷电粉尘的过滤除尘机制优势，使得袋式除尘区的滤袋粉尘负荷大大降低、阻力减少、清灰周期延长，滤袋寿命可达4年以上，充分利用了电除尘技术的优势，克服了袋式除尘器的固有缺点，发挥了袋式除尘效率高、对粉尘特性要求低等优点，从而使除尘系统总体性能达到最优。

1.3.2 电袋除尘器的主要技术特点

（1）综合采用静电和过滤除尘机理科学，结构紧凑，除尘总体费用低

对于常规静电除尘器，烟气中的80%～90%的粉尘是在一级电场中实现，其他几个电场仅用来除去其余10%～20%的粉尘，这样不仅占地面积大，而且设备初始投资大。由于电场多，因此耗能大、运行费用高。而电袋复合除尘器在一级电场的后部装设滤袋，较好地解决了剩余粉尘的去除问题。

（2）不受粉尘特性的影响，除尘长期高效、稳定

常规电除尘器受粉尘特性的影响很大，除尘效率极不稳定。电袋复合除尘器发挥了布袋除尘器对粉尘特性适应范围广的特点，在滤袋使用范围内，除尘不受煤种、烟气工况、飞灰特性的影响，除灰长期高效、稳定，排放浓度在50mg/m3（标态）以下，甚至更低20mg/m3（标态）以下，从而解决了制约除尘效率的因素，在整体上提高了除尘效率。

（3）运行阻力低，降低能耗

由于电除尘区的预收尘作用（电区收集了80%以上的粉尘），进入袋区的粉尘量少且“蓬松”，颗粒之间排列有序，粉尘层孔隙率高、透气性好，在运行过程除尘器可以保持较低的运行阻力（正常为800Pa以下，常规布袋除尘器为1500Pa左右）。

由于袋区阻力降低，清灰周期延长，布袋区的能耗比布袋除尘器低很多，其节省的能耗超过了电区高、低压电控设备的能耗，因此电袋复合式除尘器与布袋除尘器相比具有显著的节能功效。