0 引言

我國火電裝機占電力總裝機的74 %,發(fā)電量占 81 %以上, 2003年火電燃煤8.5億t左右,約占我國燃煤量的53.8 %,造成嚴重的大氣污染。2003年底全國火電裝機容量已達到2.86億kW,為保證國民經濟快速發(fā)展和人民生活水準的提高,我國電力工業(yè)仍將高速發(fā)展,預計2010年將達到6億kW, 2020年將達到9億kW,而且火電仍會是主力。屆時火電燃煤將占全國燃煤70 %以上,治理煤煙污染力度必須大力增強才能適應“經濟、社會和環(huán)境協(xié)調發(fā)展”的要求。為了貫徹可持續(xù)發(fā)展方針,做到火電建設快速增長而污染得到有效控制,國家出臺了新的《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223- 2003,提高了煙塵、SO2排放標準要求。布袋除塵和電除塵器都屬高效除塵設備,國外電力行業(yè)(美、澳、南非、歐盟電廠)廣泛應用袋式除塵器。我國以煤炭作為主要能源,煤炭資源豐富,煤種很多,煙塵特性的差別很大,單靠電除塵器難以控制煙塵達標排放,將布袋除塵器引入電力行業(yè)意義重大。

1 燃煤電廠應用袋式除塵器的必要性

1.1 環(huán)保標準更加嚴格

2004年1月1日實施的《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2003規(guī)定新上火電項目煙塵排放濃度控制在50 mg/m3以下(以煤矸石為主要燃料的資源綜合利用火力發(fā)電鍋爐為200 mg/m3),一些城市和企業(yè)要求低于30 mg/m3,常規(guī)電除塵器難以達到或長期保持達標要求的較高的除塵效率,只有依靠增加電場數(shù)量或增加電場寬度達到環(huán)保要求的除塵效率,投資和運行費用都將大幅度上升,在經濟上不合算。而袋式除塵器除塵效率高,一般可達99.9 %以上,排放煙塵濃度< 50 mg/m3。

1.2 燃燒低硫煤使粉塵比電阻升高

為了減少SO2的污染,火電廠優(yōu)先燃用對電除塵器不利的低硫煤(例如,號稱綠色煤炭的準格爾煤,不但低硫,而且高鋁、低鈉,給電除塵帶來極大的困難),這就使電除塵器的設計效率不能達到設計效率,排塵濃度顯著增加,滿足環(huán)保標準將更加困難。而袋式除塵器不受煙氣成分、含塵濃度、顆粒分散度、比電阻等粉塵性質的影響。

1.3 電除塵器對呼吸性粉塵難以捕集

常規(guī)電除塵器難以捕集呼吸性粉塵,袋式除塵器則可有效捕集。

1.4 公眾的環(huán)保意識增強

隨著國民經濟的發(fā)展,人們對城市環(huán)境質量的要求逐步提高,環(huán)保意識迅速增強。2008年奧運會在中國舉辦,世界對中國的環(huán)境給予更大的關注,特別是形勢要求采用效率更高的除塵技術。

1.5 技術成熟

發(fā)達國家30 a前將袋除塵用于燃煤電廠,并將許多電除塵改造成為袋除塵,技術完全成熟。

2 袋式除塵器特點

a)適應能力比較強。袋式除塵器不受煙氣成分、含塵濃度、顆粒分散度、比電阻等粉塵性質的影響;鍋爐負荷的變化、煙氣量的波動對袋式除塵器的影響也很小。

b)除塵效率高,細粒塵捕集率一般可達

c)占地面積比相同除塵效率電除塵器占地面積要小的多。

d)檢修工作方便,可以在不停爐的前提下,實現(xiàn)袋式除塵器的內部檢修,極大地提高了除塵器的運行可靠性。缺點是要換濾袋,維護較操心。其濾袋破損的原因及防治措施見表1。

e)在捕集粉塵的同時,采取輔助措施還可以有效地脫除超細顆料和重金屬As, Se, Hg及其他有毒、有害氣體,具有協(xié)同脫除效應。

f)結構簡單,操作維護方便,主要的清灰過程均可由程序控制自動完成,從而大大降低運行和維護成本。

3 我國袋式除塵器技術水平

3.1 主機方面

各類袋除塵技術我國都已具備,形成多種系列產品,排塵濃度普遍低于30 mg/m3~50 mg/m3,其至低于5 mg/m3(垃圾焚燒發(fā)電廠),絕大多數(shù)部門 (建材、冶金、化工)廣泛使用袋除塵產品,獲得良好效果。

3.2 濾料方面

耐高溫濾料有了很大發(fā)展, PPS濾料長期工作溫度190℃,耐水解和耐酸、堿腐蝕性能好,適于在燃煤煙氣環(huán)境中使用,還有P-84等濾料也適于凈化鍋爐煙氣,濾料的加工及后處理技術也發(fā)展迅速,使濾料能夠適應各種復雜的煙氣條件,延長濾袋的使用壽命, 濾袋縫制技術也有很大進步,已同國外標準接軌,我國濾袋壽命3 a和4 a以上較普遍。

3.3 自動控制技術

我國袋式除塵器自控技術研究、開發(fā)和應用工作已三十余年, 1985年將PLC用于袋除塵系統(tǒng)自動控制,其后的近20 a中不斷改進和完善,是袋除塵在復雜條件下可靠運行的保障。

3.4 袋除塵器的應用

袋除塵在各行業(yè)(鋼鐵、有色、建材、化工、動力行業(yè))得到普遍應用,保證了袋除塵長期可靠而穩(wěn)定的運行,積累了豐富的技術和經驗,可為鍋爐煙氣凈化提供借鑒。

80年代到1995年國內火電廠(內江電力修造廠、淮南發(fā)電廠、南定熱電廠、普坪村發(fā)電廠、巡檢司發(fā)電廠、楊樹浦電廠)布袋除塵器由于設計、運行還是沒有吃透引進技術的要點,運行阻力過大,濾袋破損嚴重,除塵效率不能達設計要求且維護量大, 使袋除塵器成為火電廠的禁區(qū)。而在國外,上世紀的最后20 a中,特別是美、加、澳等國大型布袋除塵器在火電廠應用迅速拓展,并且從反吹型向低壓脈沖型、長袋外濾型轉變,濾布壽命達到了3 a~ 4 a,確保排放濃度在30 mg/m3以下。

2001年后為適應不同煤種的需要,通過技術引進袋式除塵器再一次在國內嘗試。2001年后國內用袋除塵器的電廠有內蒙古豐泰電廠、河南焦作電廠、北京第二熱電廠、赤峰富龍熱電股份公司富龍熱電廠等,運行狀況良好,其除塵效率達99.7 %以上。濾袋破損嚴重是袋式除塵器不能有效推廣的主要原因,只要找到濾袋失效原因及防治措施,并進行正確選型、精心設計、加工和安裝,對于燃用不適宜電除塵器除塵煤種的鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐以及環(huán)境質量要求較高地區(qū)的電廠是可以應用的。

4 電除塵器與布袋除塵器的技術經濟比較

電除塵器的優(yōu)點是能夠以較小的能量除去絕大部分的灰塵,相對來說運行比較可靠;缺點是受煤種影響大、收細塵無把握。電除塵高壓供電的能耗較高;熱風吹掃和陰、陽極振打有一定電耗。   布袋除塵器的優(yōu)點是粗細塵全收,對煤種不敏感。缺點是濾袋、濾料不耐高溫和氧化,運行維護比較操心;袋除塵的設備阻力較高,消耗于風機的電耗相對較高;袋除塵運行電耗相當于或稍高于電除塵。

準格爾煤是典型的低硫(0.43 %),高鋁(灰中的AI2O3達51.72 %),低鈉(灰中Na2O僅有 0.02 %)煤,對電除塵器來說屬于最困難的煤種。由于其儲量很大,而且是“綠色”煤炭(低硫),今后將有許多大機組燃用。表2以內蒙古豐泰電廠、準格爾電廠為例進行比較。由表2可以看出以下幾點 a)豐泰電廠的布袋除塵器在最困難煤種下,可以有把握地保證排放濃度小于50 mg/m3,確實是高標準環(huán)保的有力武器。準格爾電廠的電除塵器在最困難煤種下,以150 m2/m3/s的比收塵面積達到了 110 mg/m3的排放,證明了電除塵器對付最困難煤種也是有能力的。

b)按目前的價格計算,布袋除塵器的投資高于電除塵器,這是按除了濾布之外其它部件全部國產化來計算。至于運行維護費,對于困難煤灰,而且排放在110 mg/m3以下,電除塵器稍高。布袋除塵器的運行維護費用主要消耗在阻力大和濾布更新上,而電除塵器運行費主要消耗在困難煤種所需要的特大電暈功率上,當然還有望通過進一步優(yōu)化電氣運行參數(shù),達到在不降低除塵效率的前提下降低電耗。如果濾布壽命延長到3 a以上,或者電除塵器處理的是一般的燃煤飛灰,電暈功率在正常范圍,二者的運行維護費均可進一步降低。對于一般煤種,電除塵器的總運行費比布袋除塵器要小。

c)就運行維護來說,布袋除塵器定期更換濾袋以及防上濾袋受意外高溫、高氧的侵害是比較操心麻煩的事。

5 結束語

鑒于豐泰電廠、焦作電廠布袋除塵器成功的實例,在新的排放標準下,對于燃用不適宜電除塵器除塵煤種的鍋爐、循環(huán)流化床鍋爐以及環(huán)境質量要求較高地區(qū)的電廠布袋除塵器將上升到火電廠除塵的主導地位,在經濟上也比電除塵器有利。

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