据统计,2017年全国能源消费总量为44.9亿吨标准煤,煤炭消费占能源消费比重为60.4%。在全国338个地级以上城市中,99个城市达到环境空气质量标准,占城市总数的29.3%;239个城市环境空气质量超标,占70.7%。中国的能源结构仍然以煤炭为主,这加剧了空气污染的程度。
其中,灰尘和酸雨的危害更大。因此,做好燃煤锅炉的脱硫除尘工作,控制燃煤烟尘排放,对改变环境,特别是大气环境污染具有重要作用。目前,燃煤锅炉脱硫除尘技术主要有湿法脱硫、干法脱硫和干湿综合脱硫。不同的脱硫除尘方法在燃煤锅炉烟气脱硫除尘的应用中有不同的特点和应用。
一、低压脉冲布袋式除尘器烟气导向装置
为均匀进入袋室,采用灰斗上部进风口,布袋式除尘器烟气流动路径管道风速分段设计。除尘器进风口采用气流阻塞导向式烟气导向装置,充分利用气体的自然分布原理,保证各机组与各机组各点之间进风口的均匀性,充分提高过滤面积利用率。通过控制进入布袋室的风向,控制二次粉尘的产生,提高除尘效率。
含尘气体通过烟气导流装置进入各机组的过滤室。由于设计的各个部分都预留了足够合理的间隙,因此对除尘器的滤袋间距也进行了专门设计。气流经过导风装置后,根据阻力分布和导流原理自然分布,使整个过滤室内的气流和各空间的阻力均匀分布。合理的烟气流量可大大减少袋室的紊流,防止二次扬尘。
为了确定导烟装置的合理性,利用计算机对导烟装置进行了仿真设计。它类似百叶式,能起到机械除尘的作用。对烟气除尘效果好,不会堵塞。试验结果表明,经调整后,该除尘器的气流分布达到美国RMS标准水平。
进气导流系统在较小的程度上降低了箱体、滤室和系统的阻力,尽可能减少了粉尘在进气系统中的沉积,避免了除尘器滤袋的碰撞和摩擦,延长了系统和滤袋的使用寿命。
所述滤袋装置和花板除尘器的滤袋装置设置在垂直和水平的矩阵中。这样的布置合理利用了方盒空间。烟气导向装置的应用降低了袋室局部风速,避免了滤袋晃动可能引起的碰撞。
除尘器的花板用作除尘器洁净风室与滤室之间的隔断,用于悬挂滤袋组件,同时也作为除尘器滤袋组件的维护平台。
除尘器的花板采用数控冲孔方法加工,满足花板和花板孔的形状和位置公差要求。
除尘器上箱体的内部结构为工人利用花板作为操作平台对除尘器进行检修和维护创造了条件。
利用加工过的花板和定位过的喷嘴管,使短喷嘴的轴线与滤袋总成的轴线重合,从而完成整个注射系统。
其次,布袋式除尘器有全面的
脉冲式单机除尘器的除尘效率可稳定在高以上,并能满足排放要求,且不受煤种、炉况和烟气参数的影响。根据布袋委员会2013年对28台燃煤电厂布袋式除尘器的调研结果,排放浓度均低于30mg/nm³,其中低于20mg/nm³的有19台,低于10mg/nm³的有6台。布袋除尘器已广泛应用于垃圾焚烧发电行业,其排放浓度低于10mg/nm³。布袋除尘器用于钢铁行业的高炉煤气净化,出口浓度可稳定在5mg/nm³以下。
除尘布袋的操作阻力高于静电除尘器的操作阻力是不争的事实。近年来,通过对布袋除尘器结构型式、气流组织、滤料、清灰技术等方面的关键问题的解决,可将燃煤电厂使用的布袋除尘器的运行阻力稳定控制在800-1200pa。布袋委调查的28台袋式除尘器中,工作电阻低于1200pa的有20台,工作电阻低于1000Pa的有20台。此外,行业专家也关注运行能耗。与静电除尘器相比,布袋式除尘器增加了引风机的功耗,但节省了电场的供电能耗。调查表明,该除尘器的总运行能耗与3个电场下的静电除尘器基本相同。以新建600MW机组辅助除尘器为例,计算表明,在达到相同排放浓度时,布袋式除尘器运行能耗为334万元/A,5电场静电除尘器运行能耗为357万元/A,6电场静电除尘器运行能耗为407万元/A,能耗比为1∶1.07∶1.22。
布袋式除尘器的使用寿命主要体现在布袋式除尘器的使用寿命上,这也是广大用户所关注的问题。20世纪末,许多家用电器都尝试了袋式除尘器,但出现了一个严重的问题,袋式除尘器在使用几个月后就不得不更换。然而,这种情况已经发生了变化。经过攻克,电厂布袋除尘器滤料摆脱了PPS、玻纤滤料“称霸世界”的局面,生产了PPS、P84、PTFE、玻纤等多种纤维滤料,各种结构型式,各种编织方式,并根据烟尘情况制定了滤料选择规则。除除尘器结构、气流组织和除灰系统的改进外,除尘布袋的使用寿命为3-4年,使用寿命长,可以满足在役炉的使用要求。袋委调查的28台除尘器中,11台使用寿命超过52个月,较长的为92个月,15台仍在正常使用,使用寿命不足4年。只有2台除尘器由于燃烧高硫煤,频繁的启停,导致除尘布袋出现异常损坏,已及时改进。
在建设成本方面,以新建600MW机组为例,在采用现代技术、达到相同排放浓度的条件下,从除尘器投资方面综合考虑比较,布袋除尘器的总成本约为1:1.02:1.10,小于5电场除尘器和6电场除尘器,运行能耗和维护费用;布袋式除尘器占地面积小,布袋式除尘器与5电场除尘器、6电场除尘器的占地面积比约为1:2.0:2.35,适用于除尘改造工程。