管式除塵除霧器在金陵熱電鍋爐裝置中的應用

1、管式除塵器在金陵熱電鍋爐粉塵超低排放中的應用中石化金陵分公司發(fā)展項目處 徐林一、概況：金陵分公司熱電運行部建有四臺HG200/100YM10 型220t/h高壓煤粉爐（14#爐）與兩臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐（56#爐）。為滿足日益嚴格的排放要求16#爐相繼完成了除塵器由四電場改為2電2袋復合除塵器，改造后16#爐排放煙氣滿足煙塵含量不大于20 mg/Nm3，符合火電廠大氣污染物排放標準（GB 13223-2011，2012年1月1日起實施）的要求。但是，根據(jù)國家發(fā)改委、環(huán)保部、能源局等三部委聯(lián)合發(fā)布的煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（20142020年）的要求，明確要求現(xiàn)役10萬千瓦及以上自

2、備燃煤發(fā)電機組及有條件的燃煤機組改造后大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值，即煙塵排放濃度不高于5 mg/Nm3，目前16#爐三種污染物的粉塵排放水平均不能達到要求，需采取進一步改造措施。由于正在實施煤粉爐一爐一塔脫硫改造，擬同步在新建的#2、#4脫硫塔中新增除塵設施，使裝置出口粉塵達到超潔凈排放要求。二、粉塵超低排放方案選擇：由于我廠采用濕法脫硫，系統(tǒng)出口粉塵主要有2個來源：脫硫塔內(nèi)沒有除去的微細粉塵；石膏漿液的攜帶，主要源于噴淋層霧化后的細小液滴。方案一：增設濕式電除塵。濕式電除塵通常設置在濕法脫硫裝置后，脫硫后飽和煙氣中攜帶大量水滴，向電場空間輸送直流負高壓，通過空間氣體電力，煙

3、氣中粉塵顆粒和霧滴顆粒荷電后在電場力的作用下，移動到收塵極板（集電極），從而被收集在收塵極表面。由于液滴和含塵液滴的直徑比塵粒大，故其荷電量也比塵粒多。荷電量多，所受電場力就大，向陽極板趨近速度就大，大部分液滴在該區(qū)域被收集。由于荷電量的差別，較大液滴在向陽極板趨進過程中，與塵粒具有明顯的速度差，進一步發(fā)生碰撞、凝聚、提高了集塵作用。水膜噴嘴噴到陽極板上部的液滴和捕集的含塵液滴在重力作用下形成向下流動的水膜，對極板起到清灰作用。濕式電除塵能夠減小石膏雨形成的幾率。同時對于收集微細顆粒物PM2.5、酸霧等有較高效果，煙塵排放濃度可達5mg/m3。方案二：增設管束式除塵除霧裝置。煙氣進入管束式除塵

4、除霧裝置，在旋流分離器產(chǎn)生的高速離心力作用下，霧滴與塵被分離向筒體壁面運動，在運動過程中相互碰撞、凝聚成較大的液滴，液滴被拋向筒體內(nèi)壁表面形成液膜，同時微小的塵顆粒和液滴也被壁面附著的液膜層捕獲，實現(xiàn)粉塵和霧滴的深度脫除。在分離器之間設置導流環(huán)，提升氣流的離心運動速度，并維持合適的氣流分布狀態(tài)，以控制液膜厚度及氣流的出口狀態(tài)，防止液滴的二次夾帶。管束式除塵除霧裝置如下圖所示。管束式除塵除霧裝置工作原理：1）使用環(huán)境的特點管式除塵器的使用環(huán)境是含有大量液滴的煙溫在50左右的飽和凈煙氣，特點是霧滴量大，霧滴粒徑分布范圍廣，由漿液液滴、凝結(jié)液滴和塵顆粒組成；除塵主要是脫除漿液液滴和塵顆粒。2）細小液

5、滴與顆粒的凝聚大量的細小液滴與塵顆粒在高速運動條件下碰撞機率大幅增加，易于凝聚、聚集成為大顆粒，在離心力作用下被拋向筒體內(nèi)壁表面，或與大液滴凝聚，從而實現(xiàn)從氣相的分離。3）大液滴和液膜的捕悉除塵器筒壁面的液膜會捕獲接觸到其表面的細小液滴，尤其是在增速器和分離器葉片的表面的過厚液膜，會在高速氣流的作用下發(fā)生“散水”現(xiàn)象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來，在葉片上部形成了大液滴組成的液滴層，穿過液滴層的細小液滴被捕悉，大液滴變大后跌落回葉片表面，重新變成大液滴，實現(xiàn)對細小霧滴的捕悉4）離心分離下的液滴脫除經(jīng)過加速器加速后的氣流高速旋轉(zhuǎn)向上運動，大液滴在筒體內(nèi)表面形成液膜，氣流中的細小霧滴、塵顆粒在

6、離心力作用下與氣體分離，向筒體表面方向運動，與液膜接觸后被捕悉，足夠大的液滴與捕獲了細小塵顆粒的具有一定厚度的液膜最終在重力的作用下落入塔內(nèi)，實現(xiàn)細小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。5）多級分離器實現(xiàn)對不同粒徑液滴的捕悉氣體旋轉(zhuǎn)流速越大，離心分離效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，運行阻力越大，越容易發(fā)生二次霧滴的生成；因此采用多級分離器，分別在不同流速下對霧滴進行脫除，保證較低運行阻力下的高效除塵除霧效果。結(jié)構(gòu)特點：1）分離器：實現(xiàn)煙氣離心運動并高速旋轉(zhuǎn)。2）匯流環(huán)：控制液膜厚度，提高煙氣的離心運動速度。3）導流環(huán)：維持合適的氣流分布狀態(tài)，防止捕悉液滴被二次帶。4）管束筒體：內(nèi)筒壁面

7、光潔，筒體垂直，斷面圓滑，無心。方案比選：為最終確定熱電鍋爐粉塵超低排放技術(shù)路線，公司相關(guān)部門積極外出調(diào)研，并對兩種方案進行了綜合評估如下：管式除塵器與濕式電除塵技術(shù)對比比選項目管式除塵器濕式電除塵適用范圍除煙氣中的煙塵、石膏漿液微液滴及水霧，二次脫除微小硫顆粒物等物質(zhì)除煙氣中的煙塵和石膏雨微液滴，還能去除微細顆粒物PM2.5、SO3微液滴、酸霧等物質(zhì)。除塵效率高高，但當運行若干年后，因電極腐蝕等原因，除塵效率會有所下降。能耗很低運行電耗較高水耗水耗較少，對脫硫系統(tǒng)水平衡無影響水耗較多，脫硫廢水量會增多，增大了脫硫系統(tǒng)水平衡的難度安裝安裝簡單，脫硫塔高度不變，無需切割塔體，裝置重量較輕，基本對

8、整個脫硫塔載荷無影響。由于本方案為改造項目，場地有限，宜選用蜂窩管式濕電除塵器，安裝于脫硫塔頂部，需要在原除霧器處切割塔體，脫硫塔高度會增加。濕電除塵器荷載由外部鋼結(jié)構(gòu)框架承擔，外部框架主立柱為方形布置，生根在地面±0處。設計時需考慮脫硫塔載荷及地面施工條件，以及切塔、塔體補強等因素。由于場地有限，施工難度較大，工期較長。投資費用費用較低結(jié)構(gòu)復雜，耗用鋼材量較多，而且每個電場需配用一套高壓電源及控制裝置，一次性投資費用高。維護成本維護費用低維護費用較高通過以上對比分析，從除塵效率考慮來說，兩種方案均可以滿足超低排放要求，但根據(jù)我單位現(xiàn)場實際情況：施工場地狹小、施工難度較大、工期有限、

9、而且從一次性投資費用、維護運營費看， 最終采用管束式除塵除霧裝置進行粉塵超凈改造。三、項目實施：2015年9月項目得到公司領(lǐng)導批復，開始詢價技術(shù)交流；2015年12月確定廠家為北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司；2016年6月7日7：35#2塔安裝結(jié)束中交后通煙氣，21：30#2爐并列；2016年6月12日#2爐滿負荷。四、運行數(shù)據(jù)（168h測試連續(xù)7天鍋爐負荷，塔入口、出口煙塵濃度曲線）從運行曲線來看，連續(xù)一周脫硫塔出口排放粉塵濃度折算值一直穩(wěn)定在4.5mg/Nm3以下，2016年6月15、16日清新公司以及東南大學進行人工比對測試，在高、低負荷工況下，吸收塔出口排放粉塵濃度在4.0mg/Nm3以下。五、結(jié)論：金陵石化4×220t/h鍋爐的2#、4#脫硫塔煙氣脫硫系統(tǒng)除塵提效改造工程使用了清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司的高效管束式除塵除霧裝置，單塔管除安裝為5天。整個施工周期比方案中預算的施工周期短。目前該項目2#塔進入正常運行階段，4#塔已安裝完成待煙道改造后投運。根據(jù)目前的運行狀況表明，該項目使用的管束式除塵除霧裝置，實現(xiàn)了安裝簡便、系統(tǒng)簡單、無另外占地、無需用電、運行成本極低。由于管束筒體內(nèi)筒壁面光潔，筒體垂直，斷面圓滑，無偏離，運行穩(wěn)定無堵