除尘器毕业设计

兰州交通大学毕业设计（论文）第一章 绪论一 烟尘概述人类活动引起的烟尘等有害物质主要来源有三个方面：工艺生产过程中的有害物、生活过程中产生的有害物及交通运输过程中产生的有害物。燃煤锅炉以其烟尘排放量大、废弃物多、污染大而成为烟尘污染的最主要来源。（一） 烟尘的来源与组成1 烟尘的来源燃煤发电厂的生产过程是：经过磨制的煤粉送到锅炉中燃烧放出热量，加热锅炉中的给水，产生具有一定温度和压力的蒸汽。这个过程是把燃料的化学能转换成蒸汽的热能。再将具有一定温度和压力的蒸汽送入汽轮机内，冲动汽轮机转子旋转；这个过程是把蒸汽的热能转变为汽轮机轴的机械能。汽轮机带动发电机旋转而发电的过程是把机械能转换成电能。煤粉的燃烧过程：煤粉在炉膛中呈悬浮状态燃烧，燃煤中的绝大部分可燃物都能在炉内燃尽，而煤中的不燃物（主要为灰分）大量混杂在高温烟气中。这些不燃物因受到高温作用而部分熔融，同时由于其表面张力的作用，形成大量细小的球形颗粒。在锅炉尾部应风机作用下，含有大量灰分的烟气流向炉尾。随着烟气温度的降低，一部分熔融的细粒因受到一定程度的急冷，呈玻璃状态，从而具有较高的潜在活性。在引风机将烟气排入大气之前，上述这些细小的球形颗粒，经过除尘器被分离、收集即为粉煤灰。燃煤电厂的燃料进厂后，先后经过翻卸，给煤机械，皮带多段转运、破碎、筛分、犁煤等各种备煤设备进入原煤仓。在整个输送工艺过程中，伴随产生一次尘化气流。转段落差、破碎设备鼓风量，落煤管与水平夹角、皮带速度等参数值越高，尘化强度就越大。一次尘化气流会把粒径200um煤尘扬起，使局部空气尘化而形成尘源。尘源周边的空气被诱导、扰动而形成二次气流。二次气流将一次尘化气流向四周空气扩散、蔓延；充斥在作业现场。由于微尘中粒径75um的占有相当比例，它们会长时间悬浮在空气中而不能沉降，甚至造成二次扬尘。2 烟尘化学组成粉煤灰的化学成分与粘土质相似，其中以二氧化硅（SiO）及三氧化二铝（AlO）的含量占大多数，其余为少量三氧化二铁（FeO）、氧化钙（CaO）、氧化镁（MgO）、氧化钠（NaO）、氧化钾（KO）及氧化硫（SO）等。粉煤灰的矿物成分主要有莫来石、钙长石、石英矿物质和玻璃物质，还有少量未燃炭。粉煤灰的矿物组成主要取决于原煤的无机杂质成分（无机杂质成分主要指含铁高的粘土物质、石英、褐铁矿、黄铁矿、方解石、长石、硫等）与含量以及煤的燃烧状况。（二） 锅炉烟气性质、特点及主要危害1 烟气性质及特点（1） 燃煤锅炉烟气性质 （1） 烟气温度：燃煤锅炉烟气温度140160；高峰值160180；（2） 煤粉炉3.5g/m(标)左右；层燃炉10g/m(标)左右；循环流化床2530g/m(标)。（3） 烟气成分见表1-2。表1-1 燃煤锅炉烟气成分项目煤粉炉层燃炉循环流化床O（体积比）/81461736SO/mg/m（标）约1600约1600500NO/mg/m（标）6001300约1300200600HO（体积比）/916（2） 燃煤锅炉烟气特点（1） 集中固定源：燃煤锅炉生产地点固定，生产过程集中，生产节奏较强，便于烟气处理和操作。（2） 烟尘排量大：燃煤锅炉生产过程中产生大量的有害气体。（3） 连续排放：燃煤锅炉24小时不间断生产。（4） 粉尘粒度为0.3200m，其中小于5m的占粉煤灰总量的20。（5） 烟气中还有一定量的SO，需要进行脱硫处理。2 燃煤锅炉烟气的主要危害（在此仅介绍SO的危害）（1） 对人体的危害（2） SO对植物的危害（3） SO对金属的腐蚀（4） 对生态环境的影响随着我国进入世界贸易组织和全球环保意识的加强，控制和治理SO污染成为我国当今和今后相当一段时间内最为紧迫的环保任务之一。因为这不仅关系到我国社会和经济的健康和可持续发展，也由于SO和酸雨污染是全球性的，关系到我国的国际形象。因此，加强对SO污染的治理，不但具有经济效益，同时，它所带来的社会效益和环境效益更是不可估量的。二 燃煤电厂除尘目前, 我国燃煤电厂采用的除尘设备仍以电除尘器为主。电除尘器是利用粉尘颗粒在电场中荷电并在电场力作用下向收尘极运动的原理实现烟气净化的, 其除尘效率受到设计水平、锅炉运行状况、燃煤煤种、粉尘的物理、化学性能等多种因素的影响。由于煤种多样性, 加之运行维护等方面的原因, 现役电除尘器大多难达到设计效率。近年来, 随着我国环保标准的进一步提高, 对烟尘的排放要求和二氧化硫的控制力度不断加大, 燃煤电厂改用低硫煤或采用烟气脱硫装置以及采用循环流化床锅炉等措施, 致使飞灰比电阻增加, 电除尘器的除尘效率急剧下降, 很难达到新的排放标准要求, 需进行改造。为降低除尘器的改造成本、减少投资和运行维护费用, 分析造成电除尘器效率低的原因, 提出改造方案并对其进行研究和技术经济比较, 选择效率高、投资少的改造方案是十分必要的。除尘似乎是已经过时的话题,人们的关注都集中在脱硫脱硝等热门问题上,好像除尘技术完全过关,不存在任何问题。在火电厂大气污染物排放标准GB13223- 2003 公布之前确实如此,一般采用四电场普通干式电除尘即能满足排放要求, 但GB13223-2003 将烟尘排放标准提高到50mg/Nm3 以后,普通干式电除尘难以达到排放标准。为满足新排放标准,近几年火电厂烟尘治理技术发生了重大变化,有的通过增加电除尘电场数量, 增加集尘面积来提高效率,有的采取新技术措施提高电除尘效率,有的认为布袋除尘器将取替电除尘,积极推出布袋除尘器,有的开发电- 布袋复合除尘器。此外,近两三年烟气脱硫装置急速推广应用,湿式脱硫装置具有一定的除尘作用,而干式脱硫装置则大量增加除尘装置入口烟尘浓度,除尘和脱硫相互影响。在新形势下,火电厂烟尘治理技术的应用状况及发展动态发生了重大变化。（一） 国外除尘现状世界上的工业发达国家的燃煤电厂在 20 世纪 50 年代以使用电除尘器为主, 从 70 年代开始将布袋除尘器应用于燃煤电厂的烟气净化,迄今已基本走完用布袋除尘器取代和改造高压静电除尘器和其他除尘器的历程。一方面由于国家对环境保护的要求愈来愈严,不但提高了烟尘的排放标准,而且加强了对排放硫氧化物的控制。许多发电厂为了达到标准,使用低硫煤,其结果是减少了硫的排放,但同时却提高了烟尘的比电阻,因此降低了电除尘器的效率。袋式除尘器不受烟尘比电阻的影响,而且去除亚微米级颗粒物的能力比电除尘器还好。另一方面由于传统的高压静电除尘器对超细颗粒及其前驱体的控制效果较差,而且在高温运行过程中,还会导致前驱体合成新的强毒性物质( 如二恶英等) 。而布袋除尘器在除尘的同时,具有脱硫及去除其他有害气体的作用。因此,美国、日本、德国、加拿大、澳大利亚等国家纷纷将燃煤电厂电除尘改为布袋除尘,以达到更加严格的控制目标。针对大型燃煤锅炉电站烟气粉尘净化,国外已经形成比较成熟的布袋除尘工艺路线和安全保护措施。（二） 国内除尘现状电除尘器作为高效除尘设备自上世纪80 年代初引入我国电力行业后,在短短的二十几年时间里得到了广泛的应用。在新建、改扩建燃煤电厂中,除200MW机组采用滤袋式除尘器外,其余全部采用电除尘器。上世纪90 年代后装机容量每年都在大幅度增加,但烟尘排放总量基本维持不变,这主要是由于电除尘器在控制和减少燃煤电厂烟尘排放中起到了重要的作用。与此同时,电力行业在电除尘器的安装、调试运行、维护检修和管理等各方面也积累了大量的宝贵经验,这是维系其高效率运行和降低烟尘排放的根本保证。但由于电除尘器制造厂家的设计理念、理论水平和积累经验的差异,制造、生产中工艺水平的差异,安装质量的差异, 运行、维护和管理的差异等原因造成部分电除尘器不能发挥应有的作用。第二章 不同形式除尘器的特点及应用随着工业生产、生活的不断发展，向周围空间排放的灰尘和污染物大幅度增加。对作业环境和大气保护来说，主要污染物是粉尘。因此必须进行除尘，特别是将排烟中的微尘清除下来，以免对人体健康和环境保护造成危害。目前，国家已制订了各类炉窑排放和粉尘扬散标准，凡排放不达标造成危害的，不允许排放。各式燃煤炉窑产生的煤烟型粉尘，是我国主要的大气污染源，而出尘的任务是从各类含尘气体中将粉尘、特别是微尘清除下来。国家还要求实现排放总量控制，在可能的情况下，除尘效率越高和排放浓度越低越好，以保护环境不致恶化，有利于持续循环生产。含尘烟气的除尘方法很多，其中捕集效率高的有：采用水力的湿式除尘（水膜除尘），采用电力的电除尘，采用袋滤的袋式除尘等。一 除尘器简介及原理（一） 水膜除尘器水膜除尘器是一种利用含尘气体冲击除尘器内壁或其他特殊构件上用某种方法造成的水膜，使粉尘被水膜捕获，气体得到净化的净化设备。它的工作原理是：含尘气体由简体下部顺切向引入，旋转上升，尘粒受离心力作用而被分离，抛向筒体内壁，被简体内壁流动的水膜层所吸附，随水流到底部锥体，经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样，在简体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜，达到提高除尘效果的目的。（二） 袋式除尘器1 原理袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器地，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般新滤料的除尘效率是不够高的。2 简介袋式除尘器主要由四大系统组成,分别是清灰系统、控制系统、检修系统、安保护系统(包括锅炉点火投油、低负荷运行投油稳燃时投入预涂灰系统,保护滤袋；烟温超过设定值时,启动紧急喷水系统,降低烟温,保护滤袋)。其中清灰系统是袋式除尘器的消化器官,袋式除尘器的运行效果在很大程度上取决于清灰机构及其控制系统。滤袋是袋式除尘器的核心部件。滤料的品种和质量、滤袋的结构和缝制水平是量袋式除尘器技术水准的一个重要因素。目前国内生产的袋式除尘用滤料品种主要有208涤纶绒布、729聚酯机织布、针刺毡、聚四氟乙烯覆膜滤料。针刺毡类过滤材料主要用于脉冲清灰型袋式除尘器,机织过滤布主要应用于反吹风类大型袋式除尘器,近年来中国脉冲除尘器的发展速度明显高于反吹风类除尘器的发展速度。由于袋式除尘器在应用中经常遇到处理高温烟气,故袋式除尘器使用耐高温滤料在高温条件下的应用是一个研究热点。袋式除尘器性能的好坏，除了正确选择滤袋材料外，清灰系统对袋式除尘器起着决定性的作用。为此，清灰方法是区分袋式除尘器的特性之一，也是袋式除尘器运行中重要的一环。目前常用的清灰方法有：(1) 气体清灰：气体清灰是借助于高压气体或外部大气反吹滤袋，以清除滤袋上的积灰。气体清灰包括脉冲喷吹清灰、反吹风清灰和反吸风清灰。 (2) 机械振打清灰：分顶部振打清灰和中部振打清灰（均对滤袋而言），是借助于机械振打装置周期性的轮流振打各排滤袋，以清除滤袋上的积灰。 (3) 人工敲打：是用人工拍打每个滤袋，以清除滤袋上的积灰。袋式除尘器的结构型式有：(1) 按滤袋的形状分为：扁形袋（梯形及平板形）和圆形袋（圆筒形）。 (2) 按进出风方式分为：下进风上出风及上进风下出风和直流式（只限于板状扁袋）。(3) 按袋的过滤方式分为：外滤式及内滤式。滤料用纤维，有棉纤维、毛纤维、合成纤维以及玻璃纤维等，不同纤维织成的滤料具有不同性能。常用的滤料有208或901涤轮绒布，使用温度一般不超过120 ，经过硅硐树脂处理的玻璃纤维滤袋，使用温度一般不超过250 ，棉毛织物一般适用于没有腐蚀性；温度在8090以下含尘气体。（三） 电除尘器1 原理电除尘器的工作原理是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。2 简介电除尘器主要由两大部分组成。一部分是产生高压直流电的供电机组和低压控制装置，俗称电气部分，另一部分是电除尘本体。烟气在本体内完成净化过程。(1) 供电控制系统高压供电系统一般分布于电除尘器的顶部，一般为一个电场一套对应一套高压供电装置，通过除尘器顶部的绝缘子箱与电晕极相连；低压控制系统即为我们在集控制室看到的各个控制柜，与高压供电系统相对应，低应控制系统同样为一个电场对应一套低压控制系统，一般提到的电除尘器供电控制系统即为高压供电与低压控制的总称，两者不可分割。 高压供电电除尘器的电源控制装置的主要功能，是根据烟气和粉尘的性质，随时调整供给电除尘器的最高电压，使之能够保持平均电压稍低于即将发生火花放电的电压（即伴有一定火花放电的电压）下运行。国内通常采用的可控硅自动控制高压硅整流机组，由高压硅整流器和可控硅自动控制系统组成。它可将工频交流电变换成高压直流电并进行火花频率控制，一般火花频率约控制在600次/小时。 低压供电电除尘器低压控制装置包括温度检测和恒温加热控制、振打周期控制、灰位指示、高低位报警和自动卸灰控制、检修门、孔和柜的安全连锁控制等，这些都是保证电除尘器长期安全可靠运行所必不可少的。(2) 本体部分电除尘器本体主要部件包括：烟箱系统、电晕极系统、收尘极系统、槽形板系统、储灰系统、壳体、管路、壳体保温和梯子平台等。 烟箱系统烟箱系统包括进气烟箱和出气烟箱两部分。进气烟箱是烟道与电场之间的过渡段。烟气经过进气烟箱要完成由进气烟箱的小管道截面到电场大截面的扩散，此时，保持烟气流速、流场分布均匀性的平衡过渡显得尤为重要，因此，为了达到整个电场截面上气流分布的均匀，进气烟箱采用喇叭形，并在其中装有两层以上的气流均布板，同时在进气烟箱上要有对湿度、温度、流速、动静压及含尘浓度等进行监测的监测孔。出气烟箱是已经净化过和烟气由电场到出气烟道的过渡段。这里对气流分布的要求比较低，只需注意不要因为烟气流速的急剧变化对电场内的气流分布造成大的影响就可行了。 电晕极系统电晕极系统是产生电晕、建立电场的最主要构件，它决定了放电的强弱。影响烟气中粉尘荷电的性能，直接关系着除尘效率，另外，它的强度和可靠性也直接关系着整个电除尘器的安全运行，所以电晕极系统是电除尘器设计、制造和安装的关键部件。必须选配良好的线型、合理的结构和适宜的振打。安装时要保证严格的极间距，保证整个电晕极系统与电除尘器其它部件良好的绝缘性能和足够的放电距离。实际运行中常发生电晕极系统因振打、热膨胀、积灰等造成极板或极线略发生变形而引发极间距变化的故障，其在运行中的直接表现就是二次电压升至较低电压便发生闪络，无法使二次电压保持较高水平，除尘性能恶化。 收尘极系统收尘极系统是由若干排极板与电晕极相间排列，与电晕极共同组成电场，它是粉尘沉积的重要部件，直接影响着电除尘器的效率。收尘极一般由钢材轧制。 槽形板系统排列在最后一个电场的出口端，较常见的形状为“”形与“”形钢错落组成的类似百叶窗的装置，其原理是利用烟气中残余粉尘的惯性力对逸出电场的尘粒进行再捕集，同时它还具有改善气流分布和控制二次飞扬的功能，所以它对提高除尘效率同样具有显著作用。 储灰系统储灰系统的功能是把从电极上落下来的粉尘进行集中，并经排灰系统送到其它装置中去。一般集灰斗为四棱台状或棱柱状，四棱台状灰斗多采用星形排灰阀顺序定时排灰，棱柱状灰斗多采用链式输送机连续排灰。电除尘器的储灰系统事故较多，特别是定时排灰的灰斗，往往由于灰斗积灰过满造成电晕极接地；连续排灰的灰斗积灰太少或斗壁密封不严会使空气泄入引起二次飞扬，此外，如果下部排灰装置能力不够也容易引起运行故障。灰斗倾角过小或斗壁加热保温不良，会造成落灰不畅，甚至结块堵塞。所以储灰系统的设计、制造和安装都应引予以足够重视，为了保证灰斗的安全运行。有的电除尘器还采用了灰斗加热（蒸汽加热、电加热或热风加热）装置和料位显示、高低灰位报警等检测装置。为了防止气流半旁路，在灰斗中要设置若干块阻流板。 壳体壳体可以分为两部分，一部分是承受电除尘器全部结构重量及外部附加荷载（北方地区还须考虑冬季雪载）的框架；另一部分是用以将外部空气与电除尘内部隔开，独立形成一个电除尘环境的墙板。现代电除尘器几乎都采用钢质壳体，壳体也有用钢筋混凝土或砖砌筑的，当捕集高温及腐蚀性较大的烟气时，则采用瓷砖或铅板作内衬。一般壳体耗钢量占除尘器总钢量的1/51/3，所以它是影响电除尘器经济性的重要因素。壳体不仅要有足够的风度、强度及严密性，而且要考虑工作环境下的耐腐蚀性和稳定性。因为在运行前后，电除尘器各构件受热要发生变形，所以电除尘器壳体下部的支座不能都与基础固定，而是只有一点固点，其余各点采用各种形式的活动支座，使其沿指示方向滑动。 管路系统火电厂电除尘器的管路系统一般包括三个部分：一是蒸汽加热管路，由汽轮机抽汽或其它蒸汽源引来蒸汽，通过紧帖在电除尘器外壁上的盘管对除尘器进行局部加热，一般灰斗加热多采用这种形式 ；二是热风保养管路，由空气预热器（用锅炉尾部烟道烟气余热加热空气的部件）引来热风，穿过灰斗壁直接通入除尘器内部，作为停机时保养及水冲洗后烘干的热源，也有在除尘器运行过程中持续地向电瓷轴、绝缘瓷支柱、瓷套管等（电晕极与壳体之间的绝缘装置）部位进行热风吹扫，以防表面积灰；三是积灰冲洗管路，用管道与消防水源接通，停机时将水引入电除尘器内部，对电极进行冲洗，这种方法省时省力，清洗效果明显，工作条件也好，所以普遍采用这种方法，也有用压缩空气进行吹扫的，但由于操作条件差，吹扫效果不好，目前已基本被淘汰。 保温系统保温不良不仅会影响电场内气流分布的均匀性或由于绝缘子结露造成沿面爬电而影响电除尘器的正常工作，而且还会导致电除尘器锈蚀，若保温层敷设质量差，使用寿命短，必将造成人力和物力的浪费，因此壳体保温的设计施工同样也是不可忽视的，保温材料要选热阻大、重量轻、易敷设的材料，如岩棉板、矿渣棉板、玻璃棉毡、微孔硅酸钙、蛭石板、珍珠岩板等。保温层的护板材料要选耐腐蚀、抗老化、方便施工的板材，并要求断面呈波形，如薄的刷漆钢板、玻璃钢瓦楞板等，对保温层和护板的敷设，要做到敷设连续，搭缝严密，防止漏雨。 梯子平台梯子平台是通往除尘器各部位的通道，又是进行维护检修和测试采样的工作台，要求平台既宽畅通达、坚固耐用，并具有一定的装饰效果，还要结构合理、选材适当、方便施工、节省投资。一般在开设人孔门的部位、排灰器下部、电晕极和收尘极振打传动机构所在处、开设测孔处、高压电缆终端附近及电除尘顶部均应设有平台和扶梯。二 除尘器的优缺点（一） 水膜除尘器1 水膜除尘器的优点：结构简单紧凑、金属耗量小、投资省、除尘效果高、并具有降温和加添加剂处理烟气中的SO的功能。2 水膜除尘器的缺点：是高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象设备和管道容易服饰和磨损。（二） 袋式除尘器1 袋式除尘器优点：(1) 除尘效率高，一般在99以上，对亚微米粒径的细尘有较高的分级除尘效率；(2) 结构比较简单，操作维护方便；(3) 在保证相同的除尘效率的前提下，其造价和运行费用低于电除尘器；(4) 对粉尘特性不敏感，不受粉尘比电阻的影响；(5) 在用于干法脱硫系统时，可适当提高脱硫效率；(6) 处理气体量的范围大，并可处理非常高浓度的含尘气体，因此它可用作各种含尘气体的除尘器。其容量可小于至每分钟数立方米、大到每分钟数十万立方米的气流，在采用高密度的合成纤维滤袋和脉冲反冲清灰方式时，它能处理粉尘浓度超过700000mg/m的含尘气体，它既可用于尘源的通风除尘，以及对诸如水泥、碳黑、沥青、石灰、石膏、化肥等各种工艺过程中含尘气体的除尘，以减少粉尘污染物的排放。2 袋式除尘器缺点：(1) 不适于在高温状态下运行工作，当烟气中粉尘含水分重要超过25以上时，粉尘易粘袋堵袋，造成布袋清灰困难、阻力升高，过早失效损坏；(2) 与电除尘相比阻力损失稍大，一般为10002000Pa，电能消耗大，使运行费用增加；(3) 当燃烧高硫烟或烟气未经脱硫等装置处理，烟气了中硫氧化物、氮氧化合物浓度很高时，除FE滤料外，其他化纤合成纤维滤料均会被腐蚀损坏，布袋寿命缩短；(4) 不能在“结露”状态下工作；(5) 适用范围不宜超过250 ，限制了其应用范围。(三) 电除尘器1 电除尘器的优点：（1） 适用于微粒控制，对粒径12m的尘粒，效率可达98%99；（2） 在电除尘器内，尘粒从气流中分离的能量，不是供给气流，而是直接供给尘粒的，因此，和其它的高效除尘器相比。电除尘器的阻力较低，仅为100200Pa；（3） 可以处理高温(在500 以下)的气体；（4） 适用于大型的工程，处理的气体量愈大，它的经济效果愈明显；（5） 可净化高压和负压烟气。2 电除尘器的缺点：（1） 设备庞大，占地面积大；（2） 耗用钢材多，一次投资大；（3） 结构较复杂，制造、安装的精度要求高；（4） 对粉尘的比电阻有一定要求；（5） 维修技术要求高。三 不同除尘器的应用在国外，布袋除尘器作为一种过滤式除尘设备应用于燃煤电站锅炉已经有二三十年的历史，并取得了良好的使用效果。在我国，随着滤布材料制造技术的发展，在滤布的强度、耐高温、耐腐、耐磨等方面都有很大的提高，布袋除尘器在燃煤电站的烟气治理中也逐渐得到应用，并收到了良好效果。而电袋复合除尘器是近几年国内发展起来的一种除尘设备，也越来越受到国内一些大型火力发电厂的青睐。（一） 袋式除尘器在燃煤电厂中的应用随着国家粉尘排放标准的提高,在燃煤电厂烟气处理中,静电除尘器因其除尘率受粉尘性质的影响较大,因而难以保证长期、稳定高效地运行。而随着袋式除尘技术的发展,袋式除尘器适应性强、除尘效率高、运行稳定、可靠且不受锅炉燃烧工况和粉尘特性影响的优点逐渐显示出来,越来越多的新建、扩建、改建火电厂开始选用袋式除尘器来处理锅炉烟气。1 袋式除尘器在电厂中应用的技术特点（1） 烟气温度在考虑一定安全系数的条件下,要根据常规条件下的烟气温度合理地选择滤料，同时也应考虑事故条件下,因高温而造成的滤料失效。烟气中是否存在正在燃烧的颗粒物也是必须注意的问题,若存在,可以通过加长烟气连接管或在烟气连接管较短且没有足够空间加长的情况下设置必要的阻火装置等方式加以解决。（2） 烟气特性电厂的烟气一般都具有酸碱腐蚀性,因此应根据烟气的腐蚀性强度选择适宜的滤料,同时也应考虑烟气通道内的防腐措施。此外,还应采取相应的措施避免烟气中含有的油雾、细微絮状物等粘性物质附着在滤料上造成滤料堵塞。（3） 袋式除尘器预除灰在机组启动或低负荷稳燃时需要使用燃油,因此,为了避免不完全燃烧的油烟粘袋造成滤袋堵塞,故在袋式除尘器投入使用前,应对新布袋进行预除尘(喷粉煤灰)或设置旁通,而对老布袋则不用清灰,以保证其具有一定的灰尘层。（4） 袋式除尘器停机若停机时间短,则不应为滤袋清灰,而需注意除尘器的保温; 若停机时间长,则应为所有滤袋清灰,并利用引风机将袋式除尘器内残留的酸性气体清除干净。2 袋式除尘器应用于国内燃煤电厂过程中存在的问题袋式除尘器在中国的燃煤电厂中的应用起步于上世纪70年代,但是在随后的应用中出现了很多问题,使得袋式除尘器的应用一直不是很理想。存在的主要问题有:（1） 设备阻力损失较大由于设计的原因,在除尘器的实际使用时所处理的烟气量大大超过了设计烟气量,使得烟道流速和过滤速度大幅度增加,阻力上升。另外由于清灰效果不佳,也导致阻力上升。（2） 滤袋破损失效由于磨损、机械损伤、烟气超温、烟气中酸性气体的腐蚀,以及滤袋的质量不好、制造不佳、安装不规范等都易导致滤袋的破损失效。（3） 花板积灰由于滤袋的破损、滤袋的连接短管和花板之间密封不好等原因导致花板不同程度的积灰,从而影响到袋式除尘器的运行。3 袋式除尘器应用现状(1) 除尘器选型不当一个袋式除尘系统是由多个高技术的独立系统配置而成，其中包括：烟气输送管道系统；烟气预除尘或降温系统；滤料的选择与滤袋的加工；笼骨和花板的设计、加工质量；除尘清灰系统；润滑系统；清灰系统；电气控制系统；卸灰系统；风机系统；分流挡板和钢结构制作(包括采取露点保温、加热和密封措施)；除尘器报警安全系统等等。袋式除尘器看似简单，但要做得好，用得好，仍是技术性很强的设备。所以，如果把除尘器作为家庭用品一样简单“选型”，如果选型不当也会在除尘设备的应用过程中经常产生各种败迹或问题。(2) 阻力偏高，耗能偏多袋式除尘器在正常运行情况下，中小型除尘器过滤面积1000 m2的运行阻力应10001500Pa，大型除尘器的阻力12002000Pa。但是目前运行中的袋式除尘器有相当数量超过这些数值，这是不正常的。除尘器耗能量是压力与流量的乘积(P=KPQ/1000 3600)，压力高1倍，流量不变则耗能多1倍。1 台处理100万m3/n的除尘器如果阻力偏高500Pa，则每年多消耗电能约200万元。运行阻力偏高的原因首先是没有根据具体情况因地制宜适应除尘工艺进行设备设计，导致应用中阻力高，运行困难。第二清灰不良，对脉冲袋式除尘器而言，脉冲阀质量不好，清灰周期控制不合理，导致清灰效果差，遇到工艺粉尘细、含湿量大、含尘浓度高等情况，运行阻力难降到理想水平。第三是除尘器气流不均匀，流场不合理，结构阻力偏高。中国产业协会袋式除尘委员会已把解决流场问题作为“十一”五规划的内容。(3) 滤袋寿命较短滤袋的寿命问题是关系维护管理费用和除尘效果优劣的关键问题。在除尘设备正常运行条件，国产普通滤袋使用时间应达到2年、玻纤滤袋12年、覆膜滤袋寿命更长，但是实际情况并非如此。滤袋寿命偏短的一个原因是滤袋质量欠佳，如石灰窑袋式除尘器用国产滤袋寿命不到1年，更换进口滤袋后滤袋寿命延长23倍；滤袋使用时间偏短的另一个原因是运行参数不合理，如滤速偏高、滤袋布置不合理、清灰不良等。(4) 配套件质量差与袋式除尘器配套的机电产品及材料，型式少、功能不齐，如国产电磁阀，性能不好、寿命不长、气缸寿命短、动作缓慢。电动蝶阀电动头，电动推杆的故障率偏高，卸灰阀、输灰设备寿命不长，刮板输送机链条每12年就要更换一次。密封垫料，胶合料品种单一，抗老化性能差，缺乏特色产品；电器元件、仪器仪表国产品质量差，与进口产品比差距更大。微差压变换器及其显示仪表、料位计、粉尘浓度计、PLC程控器等还得依赖进口。4 袋式除尘器的应用前景及新技术袋式除尘器的除尘效率最高，并且还能有效捕集对人体危害最大的5微米以下的超细的微小颗粒。近年来，袋式除尘技术有了长足的进步，主机、滤料、自动控制和应用技术的水平都有很大提高，使得袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度、微细粉尘、吸湿性粉尘、易燃易爆粉尘等不利工况条件有了更强的适应性，并且在加强清灰提高效率、降低消耗、减少故障、方便维修方面达到一个新的高度。中国的经济规模庞大，钢铁产量、水泥产量、煤炭产量都是世界第一，发电量世界第二，并且大部分是燃煤的火电厂。这些重化工、原材料、能源工业不少企业还是粗放型生产，生产工艺及设备相对落后，资源、能源耗费大，污染严重，产生的粉尘、烟尘数量巨大。因此，中国的袋式除尘器潜在市场非常巨大。我国的火电厂大型燃煤锅炉除尘，是高效除尘设备的巨大市场。由于种种原因，我国的袋式除尘器在这个市场还未打开局面，而国外发达国家火电厂除尘、脱硫，袋式除尘器占有相当的份额，特别是澳大利亚火电厂除尘，绝大多数都采用袋式除尘器，运行稳定，效果良好。目前我国对烟气中的SO加强控制，粉尘比电阻上升，使得电除尘器的应用变得困难和不经济，袋式除尘器成为合理的选择。袋式除尘器技术的发展趋势始终是围绕排放浓度低(目视为零)、节约能源(阻力小)和管理方便三个目标进行，为达到这些目标着重发展以下技术。(1) 发展脉冲除尘器技术脉冲袋式除尘器在我国研究开发比较早，20世纪70年代已经开始，并得到推广应用，由于当时技术指标过于夸大，脉冲阀等配件质量欠佳，运行中出现种种问题，所以使用范围越来越小，发展速度反而落在回转反吹风和分室反吹风袋式除尘器的后面。随着设计水平提高，进口配件的采用和脉冲除尘器的优点的突出，近年来又长袋发展，并被大量采用，特别是大中型脉冲除尘器技术发展很快，有代替其他型式除尘器的发展趋势。(2) 脉冲袋式除尘器大型化分室反吹风袋式除尘器在20世纪80年代已经实现了大型化，袋长 812m，单台除尘器处理风量100万m3/h以上，但脉冲除尘器袋长长时间在3m以内徘徊，后来到6m，已认为是长袋脉冲袋式除尘器了，滤袋不够长，使得脉冲袋式除尘器很难实现大型化。增长滤袋后遇到的困难是清灰不彻底。高性能脉冲阀和强力喷吹装置的合理设计，能够使不超过10m长的滤袋彻底清灰。强力喷吹装置为脉冲袋式除尘器大型化奠定了基础。燃煤电厂引进的德国低压脉冲袋式除尘器袋长 810m。单台处理烟气量170000 m/h。(3) 开发新型除尘器滤筒式除尘器和塑烧板除尘器的问世，给除尘技术带来了新意。这种除尘器的共同特点是：设备体积小，重量轻，占用空间和占地面积是普通袋式除尘器的1/31/5。使用寿命长，较一般滤袋寿命长23倍。适用范围广，在含油、含湿高浓度的工况条件，比其他袋式除尘器更能适应。运行稳定，压损波动小。由于这两种除尘器的独特优点，所以尽管其价格昂贵，还是得到越来越多的应用，这是环保标准日益严格，设备管理日益简化带来的必然结果和发展趋势。(4) 提高滤袋料产品质量 提高滤料产品质量滤料的原料和织造技术影响着滤布和滤袋的质量，影响着用户使用周期和运行费用，有时直接影响粉尘的排放浓度。因此精选原料，提高织造工艺水平，使国产滤袋的各项技术指标赶上世界先进水平，是滤料和滤袋发展的总趋势。对常用的针剌毡滤料应按表2-1要求进行技术提升。表2-1 针剌滤料发展方向提高项目制 作 要 求提高强度降低伸长率高强低伸工业丝作基布，针剌密度高，纤维抱合紧密，提高强度同时使滤毡纤维之间抱合紧密，致密度高，降低其伸长性。高强低伸纤维作基布，使伸长性更小。减少阻力滤料呈阶梯度的层状复合式，可以解决过滤精度，阻力及能耗的矛盾，使运行中阻力损失小，节省能耗。表面处理更好滤料表面有更细的“S”型微孔，使更细的粒子无法穿透而泄漏或堵塞滤毡，使其积灰聚在滤毡表面易抖动清灰达到新的过滤循环，为此应选用0.81.5D或更细纤维，纤维直径降低数倍，孔径缩小，孔隙率高，过滤精度高，覆膜滤料要改进膜布牢度及孔隙均匀度。 提高耐酸碱度选用直接纺丝工艺的高分子量聚酯优级纤维，改善耐酸和耐水解性。亦可用特殊处理。增强耐磨、耐折性增加单位体积内纤维数量多，致密度高，坚固耐磨，使用寿命更长。玻璃滤料重点提高耐折性。提高滤料均匀性生产中把开松混合及精细的梳理使纤维网更加均匀表面平整，纤维细且致密。过滤精度高因滤毡具有细小的微孔，直径小于孔径的粒子均被阻挡在滤料表面，难于进入滤料内部，孔径小则精度高。 增加滤料品种由于生产工艺及尘源的多样化，要求袋式除尘器滤料适应多样化的要求，生产多规格多品种的滤料，这是袋式除尘器技术的另一发展趋势。在高温烟尘场合，莱登滤料、P-84滤料以及玻纤与这些滤料复合而成的新型滤料大大满足了市场要求，但在120160人称中温条件下能工作的滤料品种仍然过少，价格偏高，滤料厂家在滤料品种的开发方面天地广阔。对玻璃纤维滤料来说，21世纪70年代研制出膨体纱滤布，80年代研制出玻璃针剌毡，90年代研制出玻纤覆膜滤料，进步之快，但是耐屈挠性一直不理想，所以提高玻纤滤料的耐折性能，延长其使用寿命是极待研究的课题。（5） 除尘器电控技术发展方向 小型除尘器实行简化控制小型除尘器不可能像常规工业控制那样被精心地操作和维护。这就要求控制简单、可靠、不用调试、接上负载、插上电源就可投入正常运行，无须专人值守和维护。随着脉冲控制仪和小电脑控制仪可靠性的不断提高，特别是脉冲控制专用芯片的发展和应用，研制这种简化控制仪成为可能会受用户的欢迎。对反吹风袋式除尘器而言，控制本来就很简单，它应同风机控制连在一起，联锁操作运行。 大型除尘器实行识别控制随着生产设备的大型化及控制的自动化，对大型除尘系统的控制要求也越来越高，要求除尘器的控制能够在工况条件变化时自动识别控制对象的变化，自动调节控制规律。通过软件处理，在中央控制室计算机屏幕上即可观察除尘器状况，使除尘器运行在最佳工况。当除尘器设备发生故障时，电控系统不是仅仅做出报警，而是能够自动做出判断和处理。根据除尘技术的发展方向，袋式除尘器最有发展前途，这是因为袋式除尘器除尘效率高，能满足日益严格的环保标准，运行稳定，不因风量变化而影响性能；应用范围广，在各行业生产环节都有应用。分析影响袋式除尘器的各种因素，有针对性地改进和提高技术水平和管理水平，对节能减排、建设环保友好型企业具有重要意义。（二） 电除尘器在燃煤电厂中的应用回顾我国电除尘器行业的发展状况，可以概括为：起步晚、发展快，目前已进入世界先进技术行列。我国电除尘器技术的研究工作，早在上世纪 50 年代已开始。进入上世纪 80 年代我国相关企业先后引进瑞典FIAKT 公司，德国LURGI 公司，美国GE、EE 公司世界先进技术，缩短了我国电除尘器技术与国外的技术差距。进入上世纪 90 年代随着国民经济高速发展，电除尘器行业得到迅速发展。目前我国电除尘器的生产规模、使用数量、均居世界各国首位，是世界上第一电除尘器生产大国。电除尘器技术接近世界先进水平。1 电除尘器目前使用状况世界发达国家排放要求最高的欧、美及日本在燃煤电厂仍然主要采用电除尘器，一般都达到2030mg/Nm以下，运行情况良好。所设计选用的电除尘器比集尘面积参数都达到150200 m/m/s，燃用特殊动力煤种的已达到300 m/m/s 。电除尘器电场数量达到6要8个。近年来印度、越南等发展中国家在燃煤电厂电除尘器参数选取上,已向欧、美、日发达国家标准看齐,且均采用静电除尘器设备。我国电除尘器目前仍是燃煤电厂除尘设备主流设备,具有运行维护简单,长期运行设备可靠性高的优点。但由于我国没有相关电除尘器规划设计规范要求,长期以来在新建电厂规划设计中,对较低排放要求150200mg/Nm时,对电除尘器一直采用34电场,对排放要求50mg/Nm电除尘器较多采用4电场最多5电场布置方案。设计选用的电除尘器比集尘面积参数仅达到80110 m/m/s 左右。由于国家没有根据排放要求的提高相应提高电除尘器规划设计要求标准,至此目前投运电除尘器有部分排放不达标。其原因如下：(1) 设计原因由于国家没有相关电除尘器设计规划具体要求，设计院总体设计时预留场地偏小，无法满足电除尘器在保证除尘效率前提下的场地布置要求。目前对排放要求50mg/Nm，60 万机组、100 万机组目前仍按双室四电场、或三室四电场场地要求布置。设计选用的电除尘器比集尘面积参数仅能达到100 m/m/s 左右，使得配置较高比集尘面积电除尘器因场地尺寸原因无法实现，制约了电除尘器除尘效率的提高。(2) 市场原因市场竞争无序，市场准入门槛低，部分制造厂家在投标时为了市场业绩，低价、小方案竞争误导了市场。用户又普遍缺乏电除尘器设计参数与除尘效率重要性的认识，投标技术方案参数无统一技术标准，造成各投标厂家的技术方案及技术参数偏差较大，致使设备投标价格悬殊。低价和小方案导致设备性能无法保证使用要求。(3) 用户原因由于燃煤价格原因，锅炉燃用煤种与设计煤种偏差大，灰份大、发热量低，小窑煤的大量使用，造成实际运行工况与设计工况严重不符，使得电除尘器入口烟气量增大，粉尘浓度增高，电场风速提高除尘效率降低。2 电除尘器应用于国内燃煤电厂过程中存在的问题（1） 效率问题电除尘器按设计除尘效率可大致划分为3个阶段:第1阶段为上世纪80年代,一般设计除尘效率为9898.5,相应的电场烟气流速为1.251.5 m/s,采用三电场,比集尘面积为4060 m/(m/s),烟尘排放浓度为400600mg/m；第2阶段为上世纪90年代,一般设计除尘效率为98.599.3,相应电场烟气流速为1.11.2 m/s,以三电场为主,部分采用四电场,比集尘面积为6080 m/(m/s),烟尘排放浓度为200400mg/m；第3阶段从2000年至今,一般设计除尘效率为99.5以上,相应的电场烟气流速为0.91.1 m/s,基本采用四电场,比集尘面积为70 m/(m/s)以上,排放浓度小于200mg/m。(2) 运行问题电除尘器在运行中容易出现的问题主要有: 运行电流偏低; 运行电压偏低; 放电极线断线; 发生反电晕; 卸灰、输灰系统易堵灰。3 电除尘器的应用前景及新技术经过电除尘技术的不断进步及新型电源的应用，电除尘器不论从理论和技术上还是工程实践中，在适当的增加设备投入和精心的设计制造，电除尘器保证粉尘排放小于30mg/Nm是可靠的，不存在技术问题，也不存在设备制造问题。尤其在60万、100万大型机组电除尘器比其它除尘器具有运行维护费用低，操作管理简便，设备使用寿命长的特点。20 世纪70 年代电除尘开始在电厂应用, 20 世纪80 年代开始快速推广, 到20 世纪90 年代和21 世纪初, 普通干式电除尘在我国燃煤电厂普及, 几乎所有电厂均采用电除尘器, 多年的应用积累了丰富的运行和管理经验, 设备运行良好, 基本都能够达到设计指标。除早期投运的电除尘为3 电场外, 后期投运的基本上都是4 电场, 达到150mg/Nm 的排放标准不成问题。在GB 13223- 2003 颁布以后, 由于火电厂燃煤锅炉烟尘比电阻比较高, 普通干式电除尘难以达到排放标准, 首先想到的措施是增加除尘器集尘面积, 将除尘器加高、加宽和增加电场数, 近期投运的电除尘有5电场, 甚至6 电场, 比集尘面积从早期低排放要求的50 m/( ms) , 提高到90100 m/( ms) 。由于普通干式电除尘对超细微粒收集效率低、当烟尘比电阻不适宜时发生反电晕、以及气流冲刷和振打引起二次扬尘等固有问题, 单纯增加比收尘面积在很多情况下仍不能满足排放要求，近年来采取的新技术及电除尘器的改造工艺如下：(1) 电除尘器的自身调整对于新建、改扩建和大修后的电除尘器, 投产( 投入运行) 后都应当进行热态调整, 尤其是对设计效率较高的电除尘器更应进行调整,这是电除尘器高效稳定运行的基本保证, 不容忽视, 否则很难达到预期的效果。 增加电场电除尘器的除尘效率可由Deutsch 效率计算公式表示： =1-e式中: 为除尘效率, %; 为电场中尘粒的趋进速度, m/s; A 为收尘板面积, m; Q 为烟气量, m/s。从上式可看出, 在其他条件不变的条件下, 增加在电除尘器收尘板面积可提高除尘效率。要增加收尘板面积必须对原电除尘器进行扩容。目前对已投运的电除尘器要进行扩容有2个方案可供选择:(1) 将原静电除尘器加宽;(2) 在原电除尘器的基础上增加电场。二者相比, 采取增加电场的方案效果要比采用将原电除尘器加宽的方案效果好。在电除尘器电场较少、设计效率较低的情况下, 可在原有基础上, 增加一二个电场使电除尘器达到四五个电场, 靠增加电除尘器的收尘面积、增加串联的电场数量使除尘器效率提高到99.0%99.9%。 变工况调整改变锅炉负荷, 对电除尘器来说就相当于改变电除尘器的处理烟气量、电场烟气流速、比集尘面积。烟气流量的大小直接影响电除尘器的效率, 这一点可从Deutsch 公式中看出。通过变工况调整, 可以寻找锅炉不同负荷, 不同燃煤条件下电除尘器的最佳工况点。另外, 对现役电除尘器运行中保证尽量低的烟气量也是提高电除尘器运行效率的另一条行之有效途径, 因此, 在保证锅炉燃烧稳定的情况下尽量控制过量空气系数, 减少空气预热器的漏风率, 是非常必要的,它不但能提高锅炉效率, 同时也能提高电除尘器的效率。 振打周期的调整电除尘器收尘极板面灰的厚薄是确定振打时间的重要依据, 当收尘极板积灰过厚振打, 就会降低带电烟尘在极板上的导电性, 当烟尘比电阻过高时还易产生反电晕, 降低除尘效率。而当收尘极板上积灰过薄时振打, 收集到极板上的烟尘不能以片块状下落, 而以粉状下落,易发生二次扬尘, 从而降低了除尘效率。确定恰当的时间振打是保证电除尘器高效运行不可忽视的一个重要因素, 合理的振打周期只能通过试验的方法予以确定。通常采用正交试验法确定最佳振打周期。通过调整, 可使除尘效率提高0.1%0.8%。 供电方式的调整目前, 电除尘器配套的电源具有多种供电控制功能, 每一种方式都有一定的适用范围, 不同的燃煤条件对应一种更适合的供电方式。但实际的对应关系必须经过调整才能确定。因此, 需通过供电控制功能的调整, 确定最合理的供电方式, 以指导电除尘器运行。(2) 改造为袋式除尘器与电除尘器相比, 袋式除尘器有很多优点: 袋式除尘器对捕集细粉尘更有效, 除尘效率比电除尘器更高, 一般可达99.99%以上, 排放烟尘浓度小于50 mg/m, 甚至可达10 mg/m 以下。 布袋除尘器在处理高含尘浓度的烟气时仍具有很高的除尘效率。 袋式除尘器不受烟气成分、含尘浓度、颗粒分散度、比电阻等粉尘性质的影响, 锅炉负荷的变化、烟气量的波动对袋式除尘器的影响也很小。 在捕集粉尘的同时, 采取辅助措施还可以有效地脱除超细颖粒IM2.5 和重金属As、Se、Hg 等其它有毒、有害气体, 具有协同脱除效应。 袋式除尘器结构比较简单, 操作维护方便, 主要的清灰过程均可由程序控制自动完成, 从而大大降低运行和维护成本。 袋式除尘器在运行过程