燃煤锅炉除尘改造方案的设计研究

燃煤锅炉除尘改造方案的设计研究

周浩然

(贵州黔西中水发电有限公司贵州黔西551500)

摘要：当前袋式除尘器具有除尘效率高的优势，从而使得燃煤锅炉项目都需要对静电除尘器进行改造升级，从而实现低排放目标。本文主要是对同煤矿云岗矿燃煤锅炉电除尘器的改造工程进行具体的案例研究。鉴于此，本文是对燃煤锅炉除尘改造方案的设计工作进行研究和分析，仅供参考。

关键词：除尘改造燃煤锅炉袋式除尘器

引言：针对燃煤锅炉烟气排放超标的现状，为实现低排放目标，急需对当前的除尘器进行改造设计。针对大同煤矿云岗矿燃煤锅炉电除尘器的改造工程进行具体的案例研究，对改造前除尘器运行状态及相关工艺参数进行分析，通过分析确定其最佳的改造方案，希望可以对其他燃煤锅炉的袋式除尘器的改造提供参考。

一、燃煤锅炉除尘改造项目背景

1、项目背景

云岗矿单位锅炉房现在4台20t/h的燃煤锅炉，其以往采用的是三电场管极式电除尘器，设计的静电除尘设施烟尘排放浓度为100mg/m3。当前随着静电除尘设备的使用，设备发生的腐蚀和疲劳破坏慢慢降低了电除尘器的排放效果，导致了粉尘排放浓度的严重超标。当前国家环保部对于燃煤锅炉的烟尘排放浓度制定了严格的排放标准，并要求各单位严格执行。因此，对单位的燃煤锅炉除尘设备进行改造就势在必行了。

2、改造前除尘器的运行现状

单位锅炉燃烧的是本矿生产的煤种，因静电除尘装置故障及老化，其除尘效果不佳。经检测锅炉尾部的烟尘的浓度在180mg/m3左右，大大超过了环保排放标准。经过对静电除尘装置及情况的全面检查，还存在着以下问题：（1）极板积灰情况严重；（2）静电除尘装置整个阳极排、阴极线磨损、锈蚀、松动严重，需要进行设备的更新；（3）设备阴极毛刺线脱落，阴极大小框架变形；（4）阳极板承振砧铁、阴极撞击杆断裂脱落；（5）风机能力偏小，锅炉存在带满负荷风量不够的现象。针对以上的种种问题，更加需要对当前的静电除尘装置进行改造。

二、电袋复合除尘器机理

电袋复合除尘器由电除尘单元、布袋除尘单元以及两个单元之间的过渡段等组成，必要时还需设置内旁路。电除尘单元布置在前部，利用静电力对粒径在10μm以上的粉尘进行捕集;布袋除尘单元布置在后部，利用滤袋的过滤作用捕集少量的残余粉尘。并利用电除尘单元使粉尘荷电，使得粉尘形成“蓬松”堆积结构，提高滤袋的透气性，清灰效果得到大幅改善，从而实现低阻高效过滤粉尘。电袋复合除尘器结合了干式电除尘器、布袋除尘器的优势，除尘效率基本不受煤种、烟气条件变化的影响，处理效果理想。

过渡段位于电除尘单元与布袋除尘单元之间，

作用是:a．为电除尘单元、布袋除尘单元提供必需的检修空间。b．避免电除尘器电场闪络火花飞溅到滤袋上，损坏滤袋。c．避免电除尘器电场内最后一排极线对靠近的滤袋内的袋笼放电，造成滤布和袋笼的损坏。d．为内旁路提供布置空间。e．当布袋除尘单元的滤袋采用竖袋布置时，将电除尘单元出口烟气的水平流向比较平缓地变为自下至上的流向进入布袋除尘单元。设置内旁路的目的在于:当烟气条件超出滤袋适用条件时，将烟气直接排出，不经过布袋除尘单元，避免损伤滤袋，缩短滤袋使用寿命。内旁路有3种布置形式(以烟气的流程作为区分):第1种形式，烟气不经过电除尘单元、布袋除尘单元，直接进入烟道;第2种形式，烟气进入电袋复合除尘器，经过电除尘单元除尘后，从电除尘单元顶部进入烟道;第3种形式，烟气进入电袋复合除尘器，经过电除尘单元、过渡段后，从过滤段的顶部进入烟道。显然，第3种布置形式最理想，即使烟气不经过布袋除尘单元，直接由内旁路经烟道排出，也会保证一定的除尘效率。

三、燃煤锅炉除尘改造方案的关键设计

针对单位燃煤锅炉的具体情况，将原来的静电除尘器改造成脉冲袋式除尘器。其基本的改造原则应该是需要对原来的静电除尘器的充分利用，包括其基础设备、壳体以及输灰装置，降低改造的资金投入。事先对静电除尘系统进行分析、计算，让改造后的袋式除尘器对烟气的排放标准浓度控制在30mg/m3以下。改造方案的关键设计问题如下叙述。

1、过滤速度与气流上升速度的确定

过滤速度决定着袋式除尘器设备的规格和滤料，是非常关键的技术参数。一般考虑的因素为含尘烟气的浓度、特点、化学性质和滤料特点。从以往的设计经验来看，过滤速度的范围一般控制在0.5~2m/min，对于含尘浓度高、粉尘粒径小、温度高、湿度大的烟气采用较低的过滤速度。结合设计经验以及燃煤锅炉排放的粉尘情况，过滤速度选择在≤1m/min比较合适。对于除尘器内烟气气流的上升速度也需要进行合理的控制，否则会对滤袋的磨损影响非常大，同时也会加大设备的运行阻力。当前对于本次改造方案中的气流上升速度≤100m/min。

2、喷吹压力的确定

本次改造方案采用的是脉冲袋式除尘模式，其清灰工作主要是由脉冲阀来完成的。喷吹压力的大小直接影响到除尘器的除尘效果，所以必须做好喷吹压力的确定，一般其需要考虑到烟气的温度、湿度、粒径等物理和化学性能，另外也需要考虑到滤料的材质、耐磨性、抗折性等来合理选择。当前若选择用直角脉冲阀则喷吹压力应>0.5MPa；选用淹没式脉冲阀喷吹压力可以<0.3MPa。这个要具体的供给压力时，选择合理的电磁脉冲阀就能进行实现。

3、离线清灰装置的确定

清灰方式的确定需要根据烟气的特点和整个除尘系统的工艺条件来确定。对于难以捕集的微细粉尘一般采用离线清灰方式，在线清灰每次只能喷吹某一排的滤袋，因此对处理风量较小的除尘器不宜采用离线清灰。静电除尘器改造成袋式除尘器一般都采用低压长袋，而且采用管式喷吹方式。

4、烟气进气方式的确定

烟气进气方式分上进气、下进气和侧进气三种。上进气的优点为滤袋压力损失小，缺点为气流有滞留现象，容易产生结露。下进风的优点为粉尘直接沉降到灰斗内减小了滤袋的负荷，且利于滤袋的张紧，缺点在于容易让粉尘产生二次飞扬。侧进风的优点在于气流通过均布板直接进入滤袋室，缩短了气流的行程，气流分布也很均匀，系统的阻力大大降低。综合比较分析，本次改造方案中采用侧进气方式较为合理。另外，原来除尘装置中的引风机富余量不足，无法达到工作需要，需要加以更换或改造。根据具体的情况，可以对原来的的y4-73引风机进行改造升级提高其工作能力。改造方式为改造叶轮提高压头到4860Pa，相对其实际的工作压力只高1192Pa，另外还需要对其压头、功率进行相应的换型升级。

结束语

袋式除尘器是使含尘气体通过滤布，将粉尘从气流中分离出来的一种除尘器，当前袋式除尘器多用于燃煤锅炉烟气的除尘当中。以往燃煤锅炉的静电除尘装置效果不佳，需进行改造升级。本文主要是对云岗矿燃煤锅炉电除尘器的改造工程进行具体的案例研究，针对具体的工程背景，对改造前除尘器运行状态及相关工艺参数进行分析，希望可以对其他燃煤锅炉的袋式除尘器的改造提供参考。

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