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1、影响除尘器性能稳定性 的主要原因,陈国榘 2014年8月19日,影响除尘器性能稳定性 的主要原因,(一) 燃煤电厂的主要除尘方式和存在问题 1 (二) 影响除尘器性能稳定性的原因分析 27 一, 除尘是系统工程 27 二, 对 燃煤电厂电除尘器选型设计指导书之我见 39 三, 除尘器的选型设计和影响因素 49 四, 对电袋复合除尘器的浅析 86 (三) 提升除尘器性能及其稳定性的新技术 90 (四) 除尘器的运行和维护 174 (五) 飽和湿度下低浓度微粒测试的困惑 179,(一) 燃煤电厂的主要除尘方式 和存在问题 电除尘器、电袋复合除尘器、袋除尘器是我国燃煤电厂的主要除尘方式,电除尘器已经
2、有100多年的发展历史，因其具有处理烟气量大、除尘效率高、适应范围广、设备阻力低、使用简单可靠、运行维护费用低且无二次污染等独特优点，早已成为工业烟尘治理领域尤其是电力行业众多除尘设备的主选产品。,一,除尘器的除尘机理与除尘器特性,1、电除尘器 电除尘器的除尘机理是利用高压直流不均匀电场使气体产生电晕放电，烟气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘在电场力作用下与气流分离向极性相反的极板或极线运动，荷电粉尘到达极板或极线时由静电力吸附在极板或极线上，通过振打装置使粉尘落入灰斗从而使烟气净化。,除尘器的除尘机理与除尘器
3、特性,2、袋除尘器 袋除尘器也称过滤式除尘器，过滤元件是由多孔滤料制成的滤袋。当粉尘烟气经过袋式除尘器滤袋时，最初依靠滤料纤维对粉尘的筛分、截留、惯性、扩散、粘附、静电和重力作用，将粉尘阻留在滤袋表面达到粉尘与气体分离，达到净化烟气的目的。 当粉尘粒径大于滤料中纤维间孔隙或滤料上沉积的粉尘间的孔隙时，粉尘即被筛滤下来。通常的织物滤布，由于纤维间的孔隙远大于粉尘粒径，所以刚开始过滤时，筛分作用很小，主要是纤维滤尘机制惯性碰撞、拦截、扩散和静电作用。但是当滤布上逐渐形成了一层粉尘粘附层后，则碰撞、扩散等作用变得很小，而是主要依靠粉饼层的拦截作用除去粉尘，袋除尘器除尘效率高，出口排放稳定，不受粉尘比
4、电阻、密度、粒径等影响，容易实现20mg/Nm3。,除尘器的除尘机理与除尘技术器特性,3、电袋复合除尘器 电袋复合除尘器是结合了电除尘和过滤除尘两种除尘机理的一种新型除尘装置。这种除尘器首先是电场区，而后是滤袋区，两区紧密相联在同一个壳体内。烟尘先在电场区，遵循电除尘机理，除去烟气中的大部分粉尘（80%），降低了进入滤袋区的粉尘浓度及粗颗粒含量。同时，通过电场的荷电作用，使得进入滤袋区的粉尘特性发生改变，成为荷电粉尘，为袋除尘建立了一种新的工作条件。 在滤袋区，遵循过滤式除尘机理，收集了剩下的粉。由于荷电粉尘在滤袋表面有序、疏松排列及部分荷电粉尘的电凝并作用使粉尘颗粒变粗，从而降低了运行阻力，
5、减少了清灰周期，延长了滤袋使用寿命，提高了细微颗粒（小于PM10）的捕集效率。,除尘器特点及特性,项目 电除尘器 袋除尘器 电袋复合除尘器 技术特点 适合的煤质、飞灰 煤种变化，排放都可达标 煤种变化，排放都可达标。 排尘可达标。 优点： 除尘效率高、压力 不受煤、飞灰成分的影响。 不受煤、飞灰成分的影响。 损失小、且无二 适用范围广,破袋对排放的 次污染。 影响小于袋式除尘器。 缺点： 除尘效率受煤、飞灰 对烟气温度、烟气成分较敏 系统压力损失较大对烟气 成分的影响。 感；系统压力损失大。若 温度、烟气成分较敏感。 使用不当，滤袋容易破损 并导致排放超标 压力 200300Pa 1500Pa
6、 1100Pa 及 可靠性 对烟气温度影响及烟气 滤袋对高温、酸、水汽、氧含量敏感。 成分不像袋式除尘器那 样敏感，设备安全可靠 旧滤袋尚无法达到资源化利用，易造成二次污染 性好。,多数国家都以电除尘器为主,发达国家燃煤条件较好，热值高，灰分低，煤质比较稳定，应用电除尘器比较有利。但是印度、越南等发展中国家燃煤电站也大都采用电除尘器。印度煤种具有高灰分、高比电阻、低热值、低硫、低Na2O等特性，电除尘器对粉尘的收集比较困难，但近年新建660MW机组燃煤电厂还是选择了具有多电场和大比集尘面积(达240 m2 /(m3 /s)的电除尘器。印度燃煤电厂90以上均使用电除尘器。,二,燃煤多样、多变和除
7、尘器存在的问题,我国大多数电厂的煤种和煤质多变、混烧劣质煤情况突出，其煤质、飞灰成份的变化范围均很大，烟尘工况条件较为恶劣，无论电除尘器还是袋除尘器均受一定考验。电除尘器对烟尘电特性敏感；袋除尘器对烟气成分、温度、湿度等敏感。这为三种除尘方式的存在和选择提供了平台，但和先进工业国家比较，我国的除尘器存在性能稳定性差、长期能达标的比例低现象。电除尘器主要表现在除尘效率明显下降；袋 和电袋复合除尘器则表现在阻力和破袋率超过设计予期。 原因是多方面的： 过往排放标准太低、历史欠账重。设备偏小没有余量。 受外国厂商影响大、缺乏适合我国国情的技术。 工程招投标深受利益关系和低价中标影响，又缺乏问责制度的
8、约束，无序、恶性竞争严重地影响质量。 除尘性能测试受商业运作干扰，其公正性、权威性下降。,2006年2008年的138套电除尘器所使用的122种煤（含9种混煤)和飞灰主要化学成份含量的分布,成份 含量变化范围 含量平均值 SiO2 20.7%70.3% 50.18% Al2O3 9.04%46.5% 26.33% Fe2O3 1.52%25.88% 7.84% CaO 0.6%28.47% 6.34% MgO 0.17%6.37% 1.35% K2O 0.12%4.17% 1.16% Na2O 0.02%3.72% 0.69% Sar 0.11%5.13% 0.87% SO3 0.02%21.
9、7% 3.18%,三,当前国内在役电除尘器运行不佳，超标排放者不在少数，主要有以下几个方面原因,1、原设计排放标准低、而后提速快。 我国19972003年执行的火电厂大气污染物排放标准规定新建电厂烟尘排放浓度限值为200mg/m3，按照这一标准设计的电除尘器大多电场数偏少，比集尘面积偏小。,过往排放标准太低、设备偏小，历史欠账重,火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)排尘浓度限值虽提高到200600 mg/m3。 火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2003)规定新建火电机组排尘浓度执行50mg/m3标准。 火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)规定新建火电机
10、组排尘浓度执行30(重点地区20）mg/m3标准。 15年排放标准提速超越工业国家数十年！ 浙江省率先（浙政发201359号）提出燃煤电厂600MW机组2017年前达到燃气机排放限值(烟尘、SO2、NOx分别为5、35、50mg/m3)的要求。,2、电除尘器选型设计不合理,表现在两个方面： 电除尘器选型设计生搬硬套国外公司选型软件，不讲飞灰实际组分、以化学成分(其电特性与实际组分不完全一致)作为设计依据。 对国内有些难收尘煤种认识不足，特别是高硅、高铝、低硫、低钠、含湿量低、比电阻高的飞灰，使用电除尘的除尘效果差(如准格尔煤、霍林河煤、宣威煤、来宾国煤等)。实际上制造厂商们在选型设计时以电除尘
11、器初投运后能够达到设计要求、尽量降低造价追求中标为目标，容量选择只顾短期、过于临界，故而埋下隐患。,3、燃煤电厂实际燃用煤与设计煤质偏差很大,电除尘器选型设计应以予测中最不利的煤质、飞灰条件为依据。国外小分区供电、多个短电场的设计原则可灵活应对煤质变化和节能降耗需求。 我国 受经济发展水平所限，环保设施资金投入只顾眼前。为了减少投资，电厂通常提供较好的煤种作为设计煤种，或提供较小的烟气量作为设计参数。实际上煤种变化或烟气量超过设计值时，烟尘排放就会超标。,4、低价中标机制又缺失问责、监管和市场无序竞争降低了产品质量、稳定性和耐用性更差,早期我国粉尘排放标准要求太低，一般新投运电除尘器都能轻易达
12、到排放标准，导致采用先进技术或按高标准设计的企业成本增高，反而成了市场竞争的弱势。 “低价中标”误导市场，管理者和用户又缺乏电除尘器设计参数、设计值和保证值之间关系的认识，加之“拉关系”和缺失问责、监管，稳定性、安全性和耐用性都被忽视。,四,袋除尘技术在火电厂的应用,（1）1975年在内江、淄博、合肥等电厂的小机组开始第一代无碱玻纤滤袋除尘器研发试验，但终因结构上仍有问题和国产滤料损坏而被迫拆除。 （2）1979年巡检司电厂和普坪村电厂的100MW机组再次研发试用滤袋除尘器，尽管设计非常细心，安装、施工也很讲究，但仍终因破袋和气动阀门不过关等原因而被迫拆除。 （3）1993年杨树浦电厂将一台电
13、除尘器拆除。虽然全面采用澳大利亚滤料和旋转吹清灰技术，但终因阻力太大和破袋、烧袋、“糊袋”并存而再遭拆除。这一打击使火电厂使用袋除尘器又后延多年。 （4）2001年，丰泰电厂2200MW机组再次采用澳大利亚旋转喷吹清灰滤袋除尘器，Ryton滤料，排放浓度30mg/Nm3。后来因滤袋破损较严重 在袋除尘器前增加一个电场形成电袋复合除尘器。,五,电袋复合除尘器,电除尘器的除尘效率受粉尘性状的影响比较敏感，除尘效率随总集尘面积的指数而变化，经常会出现除尘效率在使用时无法达标；袋除尘器则只要不破袋，其烟气的排放浓度可低于30mg/m3但是阻力大、电耗大，滤袋寿命有限,换袋费用高。电袋复合除尘技术是将电
14、除尘器与袋除尘器进行有机复合,电区起前级除尘和予荷电改善袋区除尘双重作用。2002年始分别在水泥窑和燃煤锅炉上使用并发展起来。电袋复合除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响，不受煤种、烟灰特性影响，排放浓度容易实现在30mg/m3以下，且长期稳定。电区、袋区的协调发挥及烟尘流场的组织和均匀性是其成败的关键要素。,电袋复合除尘机理,荷电对颗粒过滤过程的影响,过滤压降 荷电颗粒在一定速度范围内降低了其过滤压降； 颗粒荷电对过滤压降的影响与滤料、颗粒性质密切相关,荷电与否、不同过滤风速和来流粉尘浓度下的过滤压降增长率（Pa/s）,在除尘器内由一行电除尘器部件和一行滤袋相间排列构成。进入除尘器的气流和粉尘
15、首先被导向电除尘区域，将大部分粉尘除去，然后还含有一部分粉尘的气体通过多孔极板上的小孔流向滤袋，经滤袋过滤，将剩余的粉尘除去。在滤袋脉冲清灰时，脱离滤袋的尘块经多孔极板回流，在电除尘区域被捕集，减少了粉尘重返滤袋的机会。同样，收尘极板震打清灰时未落入灰斗的粉尘也会被滤袋捕集。多孔极板除了捕集荷电的尘粒外，还能保护滤袋免受放电的破坏,嵌入式电袋复合除尘器(AHPC),嵌入式电袋复合除尘器技术,中间试验设备处理1500 m3/h 烟气，烟气中含有电除尘器难以捕集的高比电阻飞灰，滤袋气布比为 3.353.66 m/min。该设备长期运行性能稳定，除尘率能达99.99%以上，阻力保持在 16002000 Pa。 从已发表数据看，AHPC具有以下优点： （1）除尘效果极好，中间试验设备的排尘浓度只有0.10.2 mg/m3。 （2）滤袋的气布比可达一般脉冲袋式除尘器的3 倍，大大减少了滤袋数量；电除尘部分的部
