生物质锅炉除尘器烟气处理采用一 级旋风除尘+布袋除尘器+气力输灰设备基本形式。秸秆不可能在锅炉内完全燃烧,在袋式除尘器前设置旋风分离器作为燃烧沉降室。生物质锅炉除尘器综合了分室反吹和脉冲喷吹清灰等诸类除尘器的优点,克服了分室反吹清灰强度不够、脉冲喷吹清灰与过滤同时进行会产生粉尘再吸附现象的缺点,具有占地面积小、运行稳定、性能稳定、滤袋使用寿命长、除尘效率高、维修方便等特点,广泛应用于各种大小立式锅炉及电力锅炉行业的消烟除尘。
生物质锅炉单机除尘器设计的合理与否,直接关系到除尘效率的高低,生产工况是否正常,设备运行是否可靠、安全及滤袋使用寿命的长短。
1.一 级旋风除尘的设计。旋风除尘器可捕集颗粒径为5μm以上的粉尘,允许较高进口含尘浓度为1000g/m3,较高温度450℃,进口气流速度12~20m/s,阻力损失588pa~1960pa,除尘效率50%~90%。流场模型试验研究表明,以螺壳形结构的入口性能较好。螺壳与筒体相切面角度以气流旋转180°后,与筒体外缘相切。在下部气力输灰系统不正常工作时,为防止积灰导致除尘器内部流场遭到破坏,旋风除尘器灰斗下部增加一旁路下灰口,保证在仓泵输灰装置故障后使用旁路下灰,旁路管上设置手动闸板及卸灰阀。旋风除尘器主要的磨损部位分布在蜗壳入口处和锥体下半部,有渗硼法、涂料法、内衬法及用耐磨材料制作除尘器等四种方法,设计选用龟甲网内衬法提高耐磨性。
2.保护系统的设计。生物质锅炉除尘器在锅炉出现异常情况时,必须对除尘器设置旁路进行保护。旁路通常有两种,一种采用外置旁路形式,另一种采用内置旁路形式。在旁路接入口设气动提升阀或电动执行机构,并纳入自动控制系统和手动启闭。旁路风门的阀板要求密封,关闭时要求做到零泄漏。除尘系统设置旁路管道,在锅炉投油、烟温异常等状态下使烟气经旁路管道排放而不经过滤袋,从而有效地保护除尘器。同时,除尘器配置了预喷涂装置(管道喷粉装置),用于预喷涂时对除尘器滤袋的保护。
锅炉脉冲除尘器除尘工艺的选择
(1)粉尘微细,且易夹带未充分燃烧的细小块状物和碳化物,易产生二次燃烧。在生物质锅炉布袋除尘器前设置旋风除尘器,作为燃烧沉降室。
(2)袋式除尘器前因设备喷粉系统,可以将未被旋风除尘器除去的小颗粒粉尘进行包裹,利于清灰,避免弥漫现象的发生。
(3)根据对生物质的成分分析和燃烧产生的灰分分析,烟气成分分析中灰分含量约8%,S、CI的含量分别为0.22%和0.6%,草木灰中的MgO、CaO、Na2O、等碱性物质在灰中的比例高达30%,即利用草木灰中的碱性物质在增湿活化和充分搅合的条件就可以实现烟气中SO2、HCIHF等物质的脱除,从而降低烟气的露 点温度,生物质锅炉布袋除尘器滤袋采用聚苯硫醚PPS)滤料,经过防水、防油、阻燃处理。
袋式除尘器具有综合高性能
锅炉脉冲袋式除尘器的除尘效率可稳定达到99.9%以上,可满足高标准排放的要求,并且不受煤种、炉况及烟尘参数条件的影响。据2013年袋委会对燃煤电厂28台袋式除尘器的调研结果:排放浓度全部低于30m郭N斌,其中19台低于20mg/Nm³,6台低于10mg/Nm³,袋式除尘器在垃圾焚烧发电行业已有大量排放浓度低于10mg/Nm³的业绩,用于钢铁行业高炉煤气净化,出口浓度可稳定在5mg/Nm³以下。
袋式除尘器的运行阻力高于电除尘器,这是不争的事实。近几年通过除尘器结构型式、气流组织、滤料及清灰技术的攻关,用于燃煤电厂的袋式除尘器运行阻力可稳定控制在800一1200Pa。袋委会调研的28台袋式除尘器,运行阻力全部低于1200Pa,其中20台低于1000Pa。另外,行业专家更关注运行能耗,与电除尘器相比,袋式除尘器增加了引风机电耗,但节省了电场供电能耗,调研表明总的运行能耗基本上与3电场电除尘器持平。以新建600MW机组配套除尘器为例进行计算:在达到相同排放浓度时,袋式除尘器的运行能耗费用为334万元/a,而5电场电除尘器为357万元/a,6电场电除尘器为407万元/a,能耗比为1:1.07:1.22。
袋式除尘器的使用寿命主要体现在滤袋的使用年限,这也是广大用户最为关心的问题。20世纪末,多家电厂试用袋式除尘器,但都存在滤袋使用数月就要更换的严重问题,但目前这种状况已经改变。经过近十多年的攻关,电厂袋式除尘器的滤料已摆脱了由PPS、玻纤滤料“一统天下”的局面,研发出了PPS,P84,PTFF,超细玻纤等多种纤维、多种结构型式、多种织造方式的高性能滤料,并针对烟尘条件制定了滤料选用规则。加上除尘器结构、气流组织、清灰系统的改进,确保滤袋具有3一4年及更长的使用寿命,可满足一个炉役期的安全使用要求。袋委会调研的28台除尘器中,滤袋使用寿命超过52个月的有11台,最长为92个月,寿命未到4年仍在正常使用的有15台,只有2台除尘器因燃用高硫煤及频繁启停等原因,滤袋曾出现非正常破损的情况,已及时进行了改进。
关于建设费用,以新建600MW机组为例,在采用当代新技术并达到同一排放浓度的条件下,从除尘器投资、运行能耗、维修费用等方面综合考量对比,袋式除尘器的总费用最少,与5电场除尘器、6电场除尘器的总费用比例约为1:1.02:1.10;袋式除尘器的占地面积最小,与5电场除尘器、6电场除尘器的占地面积比例约为1:2.0:2.35,因而更适宜除尘改造工程。
袋式除尘器对细颗粒物PM2.5具有高效净化功能
近十年来,随着我国经济快速发展,大中城市频发雾霆天气,并呈现越来越严重的趋势。PM2.5是造成雾霆天气的罪魁祸 首。研究表明:在京沪等城市的大气环境中,15%一20%的PM2.5来自燃煤锅炉集中污染源。因此进一步提高电站锅炉烟气的除尘效率,降低排气中PM2.5的浓度,对改善大气生态环境具有重要意义。
对于电站锅炉烟气,电除尘器对细颗粒物的捕集能力较弱,排气中PM2.5可占总排放颗粒物的30%~40%,而袋式除尘器仅占13%。据清华大学和龙净公司对五家燃煤电厂的电袋复合除尘器排气中PM2.5的实测:排放值仅为13.2~2.76mg/Nm³,去除率为98.1%一99.89%。按对一台600MW机组计算,袋除尘器可比5电场电除尘器少排PM2.5微细尘240t/a。
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