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高海拔地區(qū)火電機組除塵器選型,布袋除塵器的選擇

來源：泊頭市康越環(huán)保發(fā)布時間：2017/2/10 16:57:40

摘要: 除塵器是火力發(fā)電廠的重要設備之一，合理選擇除塵器對電廠的環(huán)保達標有著重要的作用。華能西寧電廠海拔高度 2 360 m，對高海拔地區(qū)火電機組除塵器選型進行了探索性研究，針對高海拔地區(qū)的特性及其對除塵器的特殊要求進行了簡要分析，通過對旋轉電_式電除塵器和電袋復合除塵器進行了技術和經濟比較，對火電廠的除塵器選型給出了建議。

1、工程概況和依據(jù)：

1． 1、工程概況：

華能西寧熱電廠“上大壓小”新建工程位于青海省西寧市境內，廠址位于西寧市湟中縣西堡鄉(xiāng)堡子村南側，海拔高度約 2 360 m。一期工程建設 2 臺350 MW _臨界、一次中間再熱、間接空冷抽汽凝氣式機組，同步建設煙氣脫硫、脫硝裝置，鍋爐采用低氮燃燒技術。每臺爐配 1 臺四分倉回轉式空氣預熱器。三大風機采用單列配置，每臺爐配 1 臺 _容量的除塵器。除塵器出口粉塵濃度≤20 mg / m3 。

1． 2、燃料特性：

華能西寧熱電廠煤質分析結果如表 1 所示。

2、高海拔地區(qū)的特性及其特殊要求：

（ 1）隨著海拔高度的升高，大氣壓力降低，空氣密度及空氣含氧量逐漸減小，相同質量的空氣體積在高海拔地區(qū)要增大很多。西寧電廠海拔 2 360 m，氣壓為 77． 19 kPa，當?shù)乜諝饷芏燃s為 0． 978 kg / m3 ，除塵器入口煙氣量為 695． 13 m3 / s，入口煙塵濃度為25 662 mg / m3 ，入口煙溫為 137 。煙氣體積相當于原地區(qū) 350 MW 機組的 1． 31 倍。

	表 1	煤質分析結果

項目	設計煤種校核煤種		項目	設計煤種校核煤種

M _t / %	19 ． 30	13 ． 0	SiO ₂ / %	53 ． 02	54 ． 53
M _ad / %	2 ． 76	9 ． 72	Al ₂ O ₃ / %	30 ． 16	19 ． 08
A _ar / %	17 ． 62	19 ． 21	Fe ₂ O ₃ / %	8 ． 60	8 ． 56
^V daf ^{/ %}	38 ． 92	37 ． 53	CaO / %	3 ． 06	6 ． 04
C _ar / %	46 ． 20	53 ． 00	MgO / %	0 ． 71	1 ． 86
H _ar / %	3 ． 59	3 ． 07	Na ₂ O / %	0 ． 80	1 ． 05
N _ar / %	0 ． 56	0 ． 58	K ₂ O / %	0 ． 55	1 ． 27
O _ar / %	12 ． 03	10 ． 62	TiO ₂ / %	1 ． 19	1 ． 21
^S t ， ar ^{/ %}	0 ． 70	0 ． 52	SO ₃ / %	1 ． 65	5 ． 35
^Q net ， ar ^/	17 ． 2	19 ． 24	MnO ₂ / %	0 ． 009	0 ． 067
MJ·kg ^－ ¹	17 ． 2	19 ． 24	MnO ₂ / %	0 ． 009	0 ． 067
MJ·kg ^－ ¹

因此在除塵器選型時需特別關注煙氣量大所造成的影響，如選用電除塵器則其比集塵面積需較平原地區(qū)更大; 如選用電袋復合除塵器，則濾袋數(shù)量較平原地區(qū)也相應增加。高海拔地區(qū)的除塵器為_除塵效率，應增加比集塵面積，煙氣流量按照低

氣壓修正后，當時除塵器出口煙塵濃度限值為 30 mg / m ³ 時，比集塵面積不小于 110 m ² / （ m ³ / s ），當電除塵器出口煙塵濃度限值為 20 mg / m ³ 時，比集塵面積不小于 130 m ² / （ m ³ / s ） ^［ ² ^］。

西寧電廠除塵器采用單列配置，每臺爐配 1 臺 _ 容量的除塵器，相當于單臺 1 000 MW 等級機組的除塵器。

（ 2 ）高海拔地區(qū)由于空氣稀薄，氣壓低，使得空氣間隙的放電電壓下降，導致除塵電場的起暈電壓和擊穿電壓都隨著降低，_易產生強烈的火花放電。強烈的火花發(fā)電對_板、 _線具有_的清灰作用，可使被捕集的粉塵重返氣流，引起二次飛［ 4 ］揚。高海拔地區(qū)的電除塵器應通過合理配置_距和陰_線的形式、齒形、齒距等，達到減小電暈電流，削弱火花發(fā)電的強度，提高電場場強的目的。

（ 3 ）合理配置除塵器高壓電源的控制，實現(xiàn)較高的工作電壓及合理的火花率，從而提高除塵器效率。同時為_，高壓電源可優(yōu)先選用高頻電源。海拔高度高于 1 000 m 時，按 GB / 3859 ． 2 的規(guī) 定做相應修正。在海拔_過 1 000 m 的地點運行應降額使用設備容量。

（ 4 ）電氣設備的外絕緣應按不同海拔高度予以補償，增加絕緣，確保安全運行。高頻電源變壓器為油浸式，外部絕緣按海拔 1 000 m 以上時，以每上升 100 m 為_，每級加大空氣間隙 1% 進行設計，加大沿面泄露距離與對地放電距離，加大套管間與套管對地部件的空氣間隙尺寸，以克服空氣稀薄、氣壓低對變壓器外絕緣的穩(wěn)定性所造成的影響。同時考慮海拔高度對變壓器散熱的影響。海拔高于 1 000 m 時，空氣冷卻（自然對流或強迫）效率降低，［ 6 ］，溫升增加對變壓器散熱有_的影響。

（ 5 ）火電廠電除塵器及其附屬設備的運行、維護和管理應滿足《燃煤電廠電除塵器運行維護導則》（ DL / T 461 － 2004 ）的要求。高海拔地區(qū)的電除塵器進行冷態(tài)空載升壓試驗時，需進行大氣壓力修正。修正方法: 當海拔高于 1 000 m 時，海拔高度高，［ 7 ］升高 100 m 時輸出二次電壓值允許降低 1% 。

3 、除塵器方案：

3 ． 1、旋轉電_式電除塵器：

方案一為每臺爐配 1 臺 3 室 5 電場靜電除塵器，第五（末）電場采用旋轉電_，全部電場采用高頻電源。旋轉電_式電除塵器收塵機理與常規(guī)電除塵器相同，由前級固定電_電場（常規(guī)電場）和后級旋轉電_電場組成。旋轉電_電場中陽_部分采用回轉的陽_板和旋轉的清灰刷。附著于回轉陽_板上的粉塵在尚未達到形成反電暈的厚度時，_被布置在非電場區(qū)的旋轉清灰刷__，因而不會產生反電暈現(xiàn)象且無二次揚塵，顯著提高電除塵器的

		［ 8 ］	。旋轉電_式電除
除塵效率，降低粉塵排放濃度			。旋轉電_式電除
塵器主要技術參數(shù)見表 2 。
表 2	旋轉電_式電除塵器選型參數(shù)

項	目		內	容

除塵效率 / %			≥99 ． 925
本體阻力 / Pa			≤245
本體漏風率 / %			≤2
外形尺寸 / m × m × m			32 × 50 ． 64 × 35
有效斷面積 / m ²			1 × 738
長 / 高比			1 ． 2
室數(shù) / 電場數(shù) / 個 · 個 ^－ ¹			3 /5
比集塵面積 / m ² · （ m ³ ·s ） ^－ ¹			122 ． 74
驅進速度 / cm·s ^－ ¹			6 ． 61

煙氣流速 / m·s ^－ ¹		0 ． 94
總集塵面積 / m ²	前四電場 66 420 ; 末級電場 12 600
同_間距 / mm	前四電場 400 ; 末級電場 460
_配型式	前四電場 480C + ＲSB 芒刺線
_配型式	末級電場旋轉陽_板 + ＲSB 線
	末級電場旋轉陽_板 + ＲSB 線
整流變臺數(shù) / 臺		15
運行功率消耗 / kW		664

3 ． 2 、電袋復合除塵器：

方案二為每臺爐配 1 臺 3 室電袋復合除塵器，前面設置 2 個電場區(qū)，后設置 3 個布袋除塵區(qū)。電袋復合除塵器將電除塵與布袋除塵有機結合，在原有電除塵器的下游加一臺袋式除塵器，來捕集電除塵器未能捕集的微細煙塵，使排放濃度能滿足_環(huán)保排放標準的要求。其主要技術參數(shù)見表 3。

4、方案對比：

4 ． 1、技術比較：

根據(jù)煤質分析及灰成分分析對粉塵的收塵特性進行定性判斷的方法—除塵指數(shù)判別法，其判別分析結構如表 4。

表 3 電袋復合除塵器主要設計參數(shù)

表 3電袋復合除塵器主要設計參數(shù)

表 4除塵指數(shù)判別

	項目	判別指標 / %	設計和校核煤 / %	收塵性能

	低溫除	容易: ≥3	1 ． 51 （設計）
		尚可: 1 ～ 3		尚可
	塵指數(shù)		2 ． 91 （校核）
		難收塵: ≤1

低		容易: ≥1
溫	燃煤		0 ． 70 （設計）
		尚可: 0 ． 1 ～ 1		尚可
性	硫分		0 ． 52 （校核）
		難收塵: ≤0 ． 1
能

	煤灰	容易: ≥1	0 ． 80 （設計）
		尚可: 0 ． 1 ～ 1		尚可
	Na ₂ O		1 ． 05 校核）
		難收塵: ≤0 ． 1


	高溫除	容易: ≤15	17 ． 15 （設計）
		尚可: 15 ～ 40		尚可
高	塵指數(shù)		17 ． 89 （校核）

		難收塵: ＞ 40
溫

性		容易: ＜ 85
能	SiO ₂ +		83 ． 18 （設計）
		尚可: ＜ 90		容易
	Al ₂ O ₃		73 ． 61 （校核）
		難收塵: ＞ 90

從表 4 可知，設計煤種和校核煤種的飛灰化學成分適合使用靜電除塵器除塵。比電阻處于“能用靜電除塵器具有_的運行范圍，適合靜電除塵器運行的粉塵”。

上述兩種不同的除塵器方案進行技術比較，比較結果見表 5。方案一電除塵器主要技術特點: 具有常規(guī)電除塵器的優(yōu)點同時，保持陽_板_清潔，避免反電暈，_限度減少二次揚塵，顯著降低出口排放; 減少煤、灰成分對除塵性能影響的敏感性，增加 ESP 對不同煤種的適應性。方案二電袋復合除塵器主要技術特點: 除塵效率不受煤種、飛灰成分變化的影響，出口粉塵濃度低且穩(wěn)定。

方案一電除塵器缺點: 煤種、飛灰成分變化對除塵效率有_影響，占地面積較大。方案二電袋復合除塵器缺點: 阻力大; 對煙氣溫度、煙氣成分較敏感; 舊濾袋無法達到資源化利用，造成二次污染。

表 5 技術特點比較

項	目	方案一	方案二

除塵效率 / %		≥99 ． 925	≥99 ． 925
平均壓力損失 / Pa		200 ～ 300 Pa	＜ 1 000 Pa
_終壓力損失 / Pa		200 ～ 300 Pa	＜ 1 200 Pa
引風機壓力 / Pa		8 866	9 946
引風機軸功率 / kW		5 530	6 220

運行管理	較簡單	較復雜
運行可靠性	高	若濾袋破損，
運行可靠性	高	效率急劇下降
		效率急劇下降
維護工作	維護簡便	維護工作量大
運行影響因素	煤種、飛灰成分等	煙氣溫度、煙氣成分等

從表 5 可知，兩種方案都能達到除塵器出口含塵濃度≤20 mg / m³ 的要求。旋轉電_電除塵器運行阻力小，運行管理簡單，對煙溫的變化承受能力強，維護簡便，無二次污染，但占地面積大，一旦煤質變化大，可能無法滿足排放標準。電袋復合除塵器占地面積小，適應變化煤種，但運行阻力大，引風機的壓頭升高，軸功率增大，運行管理復雜，若袋子一旦破損，則運行效率急劇下降，滿足不了排放要求。在高海拔地區(qū)由于煙氣量明顯高于平原地區(qū)機組，換下的濾袋較平原地區(qū)要多，二次污染更嚴重。

4 ． 2 、經濟性比較：

除塵設備的費用包括設備費用、年平均運行費用（含電耗費用、維護費用）。通常以除塵器設備的設備費用和壽命期內的年平均運行費用作經濟性比較。旋轉_板式電除塵器的電力消耗主要為引風機、高壓整流設備等的功耗，電袋復合除塵器的電力消耗主要為引風機、高壓整流設備、空壓機及冷凍干燥機等的功耗。電費按 0． 4 元 / （ kW·h），運行時間按 7 500 h / a 計。

除塵器設計壽命按 30 a 計，電除塵器其易損件壽命按 1 ～ 2 個大修周期（平均約 6 ～ 10 a）計，易損件每 10 a 的更換費用按電除塵器設備費用 20% 計。電袋復合除塵器中的濾袋壽命按 4 a，籠骨、脈沖閥壽命按 10 a 計。兩種方案的經濟性比較見表 6。

表 6 設備費用及年運行費用

項	目	方案一	方案二

設備費用 / 萬元		2 840	2 875
導致引風機的功率消耗 / kW		247	822
空壓機功率消耗 / kW		0	132
冷凍干燥機功率消耗 / kW		0	8
除塵器運行功率消耗 / kW		664	210
年電耗費用小計 / 萬元		273	352
易損件的更換費用 / 萬元		120	35
濾袋、籠骨的更換費用 / 萬元		0	230
年平均運行費用合計 / 萬元		393	617

從表 6 可見，方案一的設備費用低、電耗小，年平均檢修、維護費用低，實現(xiàn)了節(jié)能減排。旋轉電_電除塵器年平均運行費用較電袋復合除塵器可節(jié)約224 萬元，運行經濟性較好。

5、結語：

（ 1 ）西寧電廠地處高海拔地區(qū)，對除塵器的選型有特殊要求。高海拔地區(qū)煙氣量大，除塵器應增加比集塵面積。高海拔地區(qū)_易產生強烈的火花放電，引起二次揚塵，應合理配置_距和陰_線的形式、齒形、齒距。高海拔地區(qū)的電氣設備選型及運行維護應按照相關規(guī)范要求進行大氣壓力的修正。