燃煤电厂布袋除尘技术

目 录1.袋式除尘主要适应场合 (22.布袋除尘技术简介 (32.1.布袋除尘器结构与部件 (32.2.除尘过程 (52.3.清灰过程 (73.主要滤料材料介绍 (83.1.玻璃纤维 (83.2.聚酯(涤纶针刺毡 (83.3.诺美克斯NOMEX/ARAMID/偏芳族聚酰胺 (93.4.PPS聚苯硫醚 (93.5.P84聚酰亚胺 (103.6.PTFE聚四氟乙烯 (103.7.复合滤料 (113.7.1.膨体PTFE(e-PTFE覆膜 (113.7.2.梯度针刺毡滤料 (114.布袋滤料织造加工工艺介绍 (134.1.滤料纤维织造方法 (134.2.滤料后处理工艺 (135.旋转喷吹与行喷吹的选择分析 (156.布袋除尘与静电除尘比较 (167.电袋复合与纯布袋除尘器对比 (177.1.电袋复合除尘器的特性 (177.2.电袋复合与纯布袋除尘器综合分析 (188.应用布袋除尘技术的火电厂 (199.除尘工程信息反馈表 (20 1.袋式除尘主要适应场合随着大气环境形势日趋严峻,目前国家环保标准渐趋严格,火电厂大气污染物排放标准GB13223-2003版已经由国家环境保护总局发布,第3时段烟尘允许排放浓度由原标准的200mg/Nm3降为50mg/Nm3。在地方政府中,北京北京锅炉污染物综合排放标准DB11/119-2002自2002年3月1日起实行,2005年11月1日起已运行的火电厂锅炉到时烟尘排放浓度仅允许30mg/Nm3。其他如上海、天津、广州、武汉、成都等城市也在相继适用更严格的环保标准以保护城市大气环境。在这些严格的环保排放标准下,燃煤电厂项目采用静电除尘器达标就相对比较困难,布袋除尘器比静电除尘器有更高的除尘效率,排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3,甚至可达10mg/Nm3以下,几乎实现零排放。在具备以下特征项目中,需要重点考虑使用布袋除尘技术:、很多老电厂建设初期还与市区居民区保持了一定距离,但随着我国城市建设的快速发展,现在已经发展为靠近居民区,有的甚至已经位于居民密集居住区,这类电厂过高的烟尘排放会引起周围居民的担忧,在改造和扩建时应首选布袋除尘。、风景名胜区、环保模范创建城市。、环境生态脆弱区。、能源企业密集区,环境容量几近饱和,如项目所在地已经分布大型燃煤的能源化工企业、建材水泥工厂等。、燃煤煤质很不稳定,比电阻偏高的燃煤项目。SiO2、Al2O3含量较高、煤中含硫特低、K2O与Na2O偏小的煤种;循环流化床锅炉、炉内脱硫添加了大量石灰石工艺方法;在电煤供应紧张的背景下,电厂锅炉需要应对特殊情况下燃烧非设计煤种这几种情况时,这些项目排放烟尘往往很细而且比电阻偏大而不适宜静电除尘工艺,这几种情况下采用布袋除尘技术能有效满足环保部门对烟尘排放指标的要求。 2.布袋除尘技术简介2.1.布袋除尘器结构与部件将具有一定物理化学性能的纤维布(即滤料缝制成上部敞口、底部封堵的柱状布袋,内部用碳钢或者不锈钢骨架(即袋笼、龙骨撑开,保持布袋呈柱状态撑开而不至于收瘪和飘摆,布袋上端连同袋笼一起嵌装于按一定几何规则开孔的钢板(即花板上,花板水平安装在钢体腔室除尘室(即袋室内,除尘室上端是净气出口室,下部是落灰斗。几何规则按同心圆属于旋转喷吹,几何规则按距阵则属于行喷吹,一块花板孔数量等于安装布袋的数量。 2.2.除尘过程烟气由除尘室下部进入除尘器后,经过一定的气流均布装置,在穿过布袋外壁进入布袋内部的过程中,烟气中的烟尘主要遇到沉降、筛滤、惯性力、静电和热运动作用几方面的作用而被截留在布袋外壁或者直接掉落,洁净的烟气再从布袋上部敞口流出进入净气室,通过净气室进入后续烟道排大气,烟尘经过这个流程后得以去除。去除烟尘的几个物理作用:、重力沉降:含尘气体进入布袋收尘器时,颗粒较大、比重较大的粉尘,在重力作用下沉降下来,这和一般沉降室的作用完全相同。、筛滤:当粉尘的颗粒直径比滤料的纤维间的空隙或滤料上粉尘间的间隙大时,粉尘在气流通过时即被阻留。、惯性作用:气流通过滤布时可绕纤维而过,而较大的粉尘颗粒在惯性力的作用下,仍按原方向运动,遂与滤料相撞而被捕获。 、热运动作用:质轻体小的粉尘随气流运动,非常接近于气流之线,能绕过纤维,但和惯性作用相反,它们在由于极细小而产生如气体分子热运动的布朗运动,这就增加了粉尘与纤维的接触机会,使粉尘能够被捕获。 2.3.清灰过程 随着过滤的不断进行,布袋外壁积攒的粉尘将越来越厚,相应的烟气流动阻力也越来越大,过大的烟气流通阻力一方面增加引风机的电能消耗,同时也不利于锅炉运行,这时就需要清除一部分多余的粉尘,为此,布袋除尘配有专门的空气清灰系统。当系统探知烟气流动阻力达到一定数值的时候,压缩空气由气源依次经气包、脉冲阀、喷吹管上的喷嘴以极短的时间(0.0650.085秒向滤袋内喷射。压缩空气在袋内高速膨胀,使滤袋产生高频振动变形,再加上逆气流的作用,使滤袋外侧所附粉尘脱落。深层过滤时,尘膜粉尘在滤布上的附着力是非常强的,当过滤速度为0.28m/s时直径为10m的粉尘粒子在滤料上的附着力可以达到粒子自重的1000倍,5m的粉尘粒子在滤料上的附着力可以达到粒子自重的4000余倍,所以在滤袋清灰之后,尘膜多少会继续存在。如果单纯考虑粉尘层的过滤效果,似乎粉尘层越厚越好,但粉尘层继续加厚时,一方面会使烟气流动阻力过高;另一方面会导致粉尘层的成块斑落,从而导致粉尘层间的“漏气”现象,反而大大降低捕集粉尘的效果。清灰过程中,如何尽量使一次粉尘层保留,而又能清除二次粉尘层,在除尘效果和烟道流通阻力之间寻求最佳工作点,这个问题需要有经验的设计和制造厂来处理。除尘室底部布置有落灰斗,灰斗中的粉尘定时或连续由螺旋输送机及刚性叶轮卸料器卸出。清灰过程均由清灰控制器进行自动控制,分为差压和定时两种,用户可根据情况自行选择。另外还有振动滤袋法、反吹风法、脉冲喷气法、声波清灰法,由于这些方法都存在一些缺憾,目前已经很少使用。 3.主要滤料材料介绍布袋除尘设备最关键的部件是滤料纤维,布袋滤料的选择甚至关系到整个除尘工艺的成败。布袋的核心是纤维,纤维包括天然纤维、无机纤维、合成纤维这些种类,可用于布袋除尘的主要是合成纤维和无机纤维中的玻璃纤维。滤料选择应考虑以下技术指标:耐温、过滤效率、透气(运行阻力、耐化学侵蚀、力学性能、吸湿、粉尘可剥离性。常见滤料材料的性能比较纤维种类序号工作温度极限瞬温耐水解耐酸主要缺陷 中文名 英文名 产品名1 玻璃纤维 Fiberglass 260 290 良 优 易脆裂2 聚酯(涤纶 Polyester 130 150 中 中 低温、水解3 偏芳族聚酰胺 Aramid NOMEX 200 250 中 中 SOx的侵蚀4 均聚丙烯腈 Acrylic 限于低温5 聚苯硫醚PPS PPS 抗氧化性差6 聚酰亚胺P84 P84 易水解7 聚四氟乙烯 PTFE 价格较高注:以上“工作温度”与“极限瞬温”为干空气中各种纤维的最高操作温度,实际选型时应视烟气工况相应降低操作温度。3.1.玻璃纤维玻璃纤维滤料的最高连续耐温可达260 ,瞬间耐高温为290,在260 高温的条件下,玻璃纤维的滤料本身不会被直接损坏,但用于增加玻纤间润滑性的后处理物质会被蒸发,最终导致玻璃纤维间的机械磨损。玻璃纤维滤料是阻燃的,几乎不吸湿(不会发生水解,具有极佳的尺寸稳定性和合理的强度特性,但抗折性相对较弱,使用时应避免折弯和摩擦。玻璃纤维滤料的耐酸性相对良好,但HF、浓硫酸和热磷酸对玻璃纤维滤料有腐蚀作用,在高温状态,弱碱、酸酐、金属氟化物对玻璃纤维滤料也会有损伤。因此玻璃纤维滤料一般不能在露点温度下应用,玻纤滤料大多用于碳黑工业、水泥窑、水泥熟料冷却应用,电厂几乎没有使用单纯玻璃纤维滤料的。3.2.涤纶针刺毡是布袋除尘器中比较常用的滤料,一般采用非织造针刺工艺,将涤纶短纤维梳理铺网在交错排列、空隙分布均匀的细纤维布上后针刺成毡。此滤料强度大、弹性回复性能好、织物尺寸稳定、耐磨性能好、空隙率大,透气性能较好,使用寿命长,除尘效果好, 低温下有良好的力学性能和耐酸碱性。由于涤纶价格低廉,因此涤纶针刺毡也是低温下最划算的过滤介质。这种滤料只适应于130以下的低温场合,电厂烟气很少使用。 的 等是 3.6.聚四氟乙烯是一种高分子化合物,化学性质稳定,耐酸碱,尤其耐酸性更好,几乎有完全的化学惯性,只有暴露在氟化碳氢化合物中会膨胀;耐高温,在300以下物理化学特性稳定,高于300时出现不稳定活性材料具有固体材料中最小的表面张力,几乎不粘附任何物质。由于这种材料价格昂贵,现在布袋很少全部单纯采用PTFE,而是用于滤料覆膜技术和浸渍,在薄膜制作时,为了保证的适当厚度并控制透气性,也加有其它成分的添加剂,实际使用温度在应控制在260以下,瞬间温度可达280290,这个温度甚至超过一般静电除尘器的理想使用温度。 3.7.复合滤料将两种或者两种以上不同性能的滤料复合制造的滤料为复合滤料。3.7.1.膨体PTFE(e-PTFE覆膜聚四氟乙烯(PTFE经拉伸可成为一种强力多孔材料,叫做膨体PTF。这种材料保持了聚四氟乙烯本身独特卓越的性能,具有比其它材料更微细而均匀的结构,孔隙率极高,由这种材料做面层的布袋除尘装置排放量几近于零。聚四氟乙烯薄膜覆膜制造技术完全为国外公司所掌握,即使向基布上贴覆聚四氟乙烯薄膜的技术也只有为数不多的几家国外公司较为成熟,近几年国内滤料厂家采用的热压覆膜和上胶覆膜技术与国外技术仍有较大差距。 针刺毡整可以继续PTFE(聚四氟乙烯浸渗处理,使纤维表面涂有PTFE膜,性能进一步提高。 4.布袋滤料织造加工工艺介绍4.1.滤料纤维织造方法 不同滤料采用不同的织造方法其使用性能和效果差别很大,所以选择织造方法也很重要。、平纹织法平纹织法由每根经纬线一上一下相互交错织成,织物无方向性,纱交接点间距很近,受力时不易变形和伸长,但平纹织物透气性差且压损大,难清灰,易堵塞,平纹织法做为滤料材料用得很少。、斜纹织法斜纹织法由两根以上经线和纬线交错织成,表面呈斜纹状,受力后纱线容易错位,弹性较好。作为滤料,其耐磨性好,堵塞少,处理风量高,除尘效率和清灰效果都较好。、缎纹织物缎纹织物具有斜纹织物弹性好的优点,织纹平坦,与平纹、斜纹比较更容易清灰,透气性好,压损小,但是除尘效率较低。、针刺毡织物数以万计的带有钩齿的刺针固定在可上下快速动作冲刺的机器上,每一根刺针把梳理好的纤维层(由一种材质或多种材质短纤维组成的集合层在底基布的上、下二端用针的钩齿把每一根纤维冲刺到底基布之上及成堆的纤维中,彼此互相缠绕抱合连结,形成的具有高强度三维毡体布状材料,经后处理和表面处理后即可以制成过滤毡滤料,即称为针刺毡。针刺毡在四种织物中透气性最好,除尘效率高,是制造滤料最常用的织造方法。4.2.滤料后处理工艺根据不同的滤料纤维和使用条件对滤料做一些处理,可以有效改善滤料的性能。如表面烧毛、砑光、热定型、防水防油、浸渍、覆膜、抗静电处理等。 、烧毛、砑光烧毛、砑光处理是使用高温或者碾压的方法使滤料的一面变得光滑,提高滤料的清灰性能,但是这种处理方法容易带来降低滤料的透气性的变化。、热定型处理热定型处理是把纺好的滤料经过高温预处理,纺织滤料在高温环境下收缩引起滤袋尺寸的变化,保持尺寸的稳定。、防水防油处理防水防油处理是将滤料在防水、防油剂中处理一下,以提高滤料在含水、含油介质中的使用性能。、浸渍浸渍处理是将滤料在PTFE溶液中作浸润处理,然后烘干。提高滤料耐温和抗化学腐蚀能力。、覆膜覆膜处理是在滤料表面一热熔或者粘接的方法覆上一层经膨化的PTFE膜,此层滤膜孔隙率高、孔径小,从而提高除尘效率,几乎可以零排放。、防火花、抗静电防火花、抗静电处理是在滤料纺织时放入一些金属纤维以提高滤料的导电性能,使滤料在产生静电时能及时把电荷释放掉。以免产生电火花,引起易燃易爆物的爆炸。加工方法烧毛 改良尘饼脱落能力聚酯、聚丙烯、均聚丙烯腈 、芳纶Polyester、Polypropylene、压光 改良尘饼脱落能力 聚酯、聚丙烯、聚苯硫醚Polyester、 Polypropylene,PPS防水防油处理 改善防水防油能力与尘饼脱落能力聚酯、均聚丙烯腈、芳纶、聚苯硫醚Polyester、Acrylic、Aramid、弱酸抵抗处理 改良滤料对酸的抵抗能力和抗水解能力阻燃处理 阻碍燃烧力防火星处理 能阻挡火星,增强除尘效果 聚酯、均聚丙烯腈、聚苯硫醚Polyester、Acrylic、PPS亚克力涂层 改良滤袋过滤效率乳液涂层 和改善尘饼脱落能力泰氟纶涂层 捕捉微细粉尘和改善尘饼脱落能力聚酯、聚丙烯、均聚丙烯腈 、芳纶Polyester、Polypropylene、薄膜处理 捕捉微细粉尘和改善尘饼脱落能力抗静电处理 滤料导电好、防尘爆 5.旋转喷吹与行喷吹的选择分析、空间利用率更高旋转喷吹滤袋以同心圆布置,滤袋口呈椭圆型,在相同的空间可以比行喷吹布置更多的滤袋,过滤面积增加2030%,节省占地和钢材用量。、滤料的使用寿命相对延长旋转喷吹清灰气源压力为0.060.12Mpa,行喷吹气源压力为0.20.5Mpa,低压对滤袋的剪切力和张力也小,因此对滤袋的磨损也小,可以有效延长滤袋的使用寿命。、良好的气流分布旋转喷吹可以实现更好的气流均布,实现了滤袋束周边烟气低速向四周扩散,避免了局部射流对滤袋的磨损,同时也避免了从灰斗上部进气引起的二次扬尘以及气流分布不均匀所引起滤袋负荷分布不均的情况,具有良好的空气动力学性能。各个滤袋承受的负荷更均匀,避免了局部负荷集中,从而延长布袋使用寿命。、脉冲阀数量大大减少,减少了故障点和快速排查故障旋转喷吹采用大口径的脉冲阀,每只脉冲阀喷吹可以多达上千条滤袋,行喷吹脉冲阀每只固定喷吹机组采用旋转喷吹脉冲阀只需要个,而用行喷吹小脉冲阀则要用到个,旋转喷吹由于采用了较少数量的脉冲阀,不仅设备的故障点大大减少,而且脉冲阀故障位置更容易得到排查。、大型脉冲阀具有更长的使用寿命由于大型脉冲阀的体积大,阀门各部零件的尺寸也大,有条件选用更大更厚尺寸的膜片来加强性能,因此不易损坏,其使用寿命较常规的脉冲阀有较大幅度的提高,在国外大型的脉冲阀已经有超过年仍在良好使用的案例。、旋转喷吹有着更好的布袋检修空间将旋转喷吹的旋转臂转动位置就可以将布袋、袋笼方便地取出和装入,而无需像行喷吹袋式除尘器那样,必须先拆除脉冲喷吹管后,才能进行滤袋的更换检修工作。、旋转喷吹不适用于小量烟气场合旋转喷吹的一个袋室的布袋安装数量不能无限制的减少,所以其对应的烟气规模也不能无限少,只有在烟气量达到一定数值才能选择旋转喷吹。由于目前火电厂已很少有万以下小机组,这个因素基本无需考虑。 6.布袋除尘与静电除尘比较布袋除尘与静电除尘的对比必须结合烟尘特性与除尘效率指标来综合考量。、除尘稳定性布袋除尘受受锅炉系统工况调节影响小,对工况适应性好。静电除尘器受过锅炉工况影响要比布袋除尘明显。、除尘效率布袋除尘可以稳定保证粉尘排放浓度在50mg/m3以下,静电除尘对粉尘的比电阻等理化特性敏感,104-010cm是静电除尘比较适宜的比电阻范围。对2m以下微尘,布袋除尘效果要成倍优于电除尘器。、能量消耗当除尘效率超过99.5%以后,电除尘器的电晕功率急剧增加,电除尘器效率在99.8%以下,其能耗低于常规袋除尘器;除尘效率超过99.8%时,其能耗高于常规袋除尘器,按新的环保标准,除尘效率几乎都要超过99.8%才能满足。、钢材消耗布袋除尘除尘器耗钢少。、占地面积布袋除尘除尘器占地面积较小,能按场地要求作专门设计。、设备投资高SiO、Al O类不适合静电除尘器捕集的粉尘,两种除尘器要达到目前较低的环保要求(如150mg/m初期投资静电除尘器和布袋除尘器基本相当或静电除尘器投资高些,而要达到50mg/m的标准,静电除尘投资要高于布袋除尘,其除尘效率从98%提高到99%,效率只增加1%,设备投资却需要增加18%。对于燃烧典型煤种的锅炉,如准格尔煤田和勃海湾煤田的煤种,静电除尘器投资比布袋除尘器高。循环流化床锅炉的飞灰循环燃烧和为了炉内脱硫添加了大量石灰石,锅炉飞灰很细而且灰份比电阻增大,静电除尘器的投资也要大于布袋除尘。、阻力较大,一般压力损失为10001500Pa,电除尘器压力损失仅100300Pa。、布袋除尘高电压危险,人身的安全性增加。、电除尘高效的理想温度是180-220,偏离此温度效率将下降,但其设备承受温度可以达到300。而布袋除尘的滤料不能超过其极限安全耐受温度,否则会烧袋。 7.电袋复合与纯布袋除尘器对比7.1.电袋复合除尘器的特性 电袋复合式除尘器是在布袋除尘器之前增加一电场静电除尘,前级静电电场能预收烟气中5070%以上的粉尘量,剩下烟尘交有后级布袋除尘进行深度去除。电袋复合式除尘器具有以下新特性:、布袋除尘入口粉尘浓度大幅降低由于前级静电电场能预收烟气中5070%以上的粉尘,滤袋的入口粉尘浓度大幅降低,布袋若维持一定的清灰频率不变,则可降低的烟道流通阻力,为减少引风机的负荷创造可能;若维持布袋过滤差压值不变,则可降低清灰的频率,从而可减少滤袋的机械磨损、节省清灰能耗、减少清灰空气量,为延长滤袋使用寿命提供可能。、减少烟气粉尘中粗颗粒对滤袋的冲刷几率烟气粉尘中的粗大颗粒经过前级电场沉降和预除尘后,当烟气中含有大颗粒粉尘能得到 一些去除,减少了烟气粉尘中粗颗粒对滤袋的冲刷几率。、改善滤袋表面的粉层特性烟气粉尘通过前级电场电晕荷电后,荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列规则有序,同极电荷相互排斥使形成的粉尘层孔隙率高、透气性好,易于剥落。进一步降低布袋运行阻力。7.2.电袋复合与纯布袋除尘器综合分析、和纯布袋相比,电袋复合除尘器多了一电场静电除尘,但增加的静电除尘并不能对等减小布袋除尘的规模,因为布袋数量主要取决于烟气流量量和过滤风速,虽然可以选用更高一些的过滤风速来减少过滤面积,由于布袋的过滤风速基本取决于材料本身,而与入口浓度关系不大,随之布袋数量减少也很有限。二者综合,电袋复合除尘要比纯布袋投资多出20%左右;、布袋使用寿命主要由材料本身的抗化学磨损和物理磨损的特性决定,电袋复合除尘的静电除尘作用能减少布袋的物理磨损,但这种物理磨损的减少对整体寿命延长的程度尚需论证,目前有观点认为在布袋材料本身能接受的物理磨损范围内,滤袋寿命主要取决于化学磨损;、电袋复合除尘的运行阻力能做到比纯布袋低,但比单纯的静电除尘还是要大,如果原来引风机的富余量有限,更换引风机的投资并不能省却。若原来引风机有一定富余量,可以尝试对引风机进行改造来节省投资。、由于一般老电厂的引风机基本采用恒功率电机拖动方式,若需要