复合多管除尘器在电厂煤粉锅炉除尘中的应用

1概述在大气环境烟尘污染中，电力行业的电厂煤粉锅炉排放烟尘是主要的污染源。80年代以前建设的电厂锅炉大多采用多管旋风除尘器进行烟气除尘，这些除尘器除尘效率比较低（一般低于85%）烟尘排放浓度不能达到现行国家排放标准要求。以陕西省电力系统为例（1995年计），需要改造的锅炉容量就有3000多t（蒸汽），处理烟气量达800万m3/h（工况）。
　　若采用电除尘器，短时间内投资速度难以保证，而且要考虑到大容量发电机组递增速度比较快、50MW以下的发电机组逐步淘汰这一现实问题。改用湿法除尘（文丘里水膜除尘器），则存在耗水量增加、引风机增加全压、除尘器拆装施工期长等问题。因此，在过渡时期急需用于多管除尘器改造的除尘设备，要求投资适中、满足大修工期、运行管理方便、达到国家烟尘排放标准。
　　通过冷热态试验研究，将具有惯性沉降除尘和多进口旋风子除尘两级除尘一体的复合多管除尘器用于电厂煤粉锅炉烟气除尘。运行测试表明，它可以满足改造要求。
　　2电厂煤粉锅炉旋风除尘器概况电厂煤粉锅炉排出的烟尘比较细（固态排渣锅炉排出的烟尘质量中位径约30hm液态排渣锅炉排出的烟尘质量中位径约18m），使用的旋风除尘器主要有：大旋风器、中旋风子和小旋风子。
　　大旋风器：900旋风器和410旋风器。它采用多筒组合方式，对固态排渣炉除尘效率在85%左右，压力损失一般为700-1 200Pa.大旋风筒内壁加装灰绿岩铸石板。使用中发现，由于除尘器中钢板内响比较大。
　　中旋风子为蚝30旋风子，用于液态排渣锅炉。
　　由于排放烟尘比较细，除尘效率在65%左右，压力损失一般为800-1000Pa.烟尘排放超标比较严重。
　　小旋风子采用了两种：：250轴向进气旋风子和衫50单进口切向进气旋风子。前者多为原设计配套设备；后者为改造用旋风子。轴向进气旋风子筒体为陶瓷管，气流起旋采用轴向多叶导流片（磨损件），通过调整排气管长度配气，排气管与陶瓷管匹配安装好坏对性能影响比较大。除尘效率一般在70%- 80%，压力损失为800-1000Pa采用切向（涡向）进气旋风子更换轴向进气旋风子，除尘效率在90%左右，压力损失为1 000-1400Pa考虑抗磨性，材质采用耐磨铸铁或铸钢。
　　尽管电厂也进行过旋风除尘器的改进工作，使除尘效率有所提高，但是烟尘排放浓度仍然比较高，存在的问题归结为：旋风子本身除尘效率比较低，负荷适应能力差，加之磨损、堵管，除尘性能更加降低；多管组合气流分配不均匀，旋风子间窜风造成收尘二次返混；水封不严或机械取灰造成冷空气漏入除尘器灰斗，加剧收尘二次返混，造成除尘效率下降。另外，供应煤热值降低造成了燃煤量增加和灰份普遍增大，也导致烟气原始携尘量和含尘浓度加大。
　　3技术改进要点针对电厂煤粉锅炉烟气除尘的特点进行了研究，主要采用复合多管旋风除尘器单元模块组合技术，每个单元具有惯性沉降、多进口旋风子两级除尘功能。旋风子单体采用多进口旋风子，针对磨损问题对旋风子进行耐磨处理；采用多进口，解决旋风筒磨损脱落堵塞落灰管造成下灰不畅对除尘效果影子气流偏心问题：通过加强旋风子进口通道的分离飞灰粒径分布能力，改进烟尘进口浓度分布；采用下接导灰管实现气灰分离，防止收尘二次返混和烟气串流。
　　4单元热态试验将复合多管旋风除尘器单元在秦岭发电厂固态排渣煤粉锅炉烟气除尘系统上进行工业性热态试验，除尘器单元烟气进气分别采用上进口和侧进口形式来测定除尘器性能。
　　通过测试结果可知，上进方式除尘效率为91.44%~95.12%（对应阻力567~1161Pa）比侧进方式的除尘效率91.23% ~92.47%（对应阻力500~1060Pa）高，原因是采用侧进方式使含尘烟气直冲向旋风子进口，不仅影响惯性沉降除尘，还会因气流分配不均影响除尘效率。处理烟气量由11 020m3/h（设计单元处理气体量）下降到7356m3/h，由于具有旋风子除尘效率下降而惯性沉降除尘效率提高这一互补特点，除尘器效率仍保持在90%左右。
　　5工业性应用宝鸡发电厂有液态排渣电厂煤粉锅炉4台，12炉额定蒸汽负荷为115t/h，3、4炉为200t/h.主要燃用铜川煤，燃煤灰份含量30%左右。球磨机制煤粉R90在10%左右，炉膛液态排胗率35%，尾部过热器和竖向烟道惯性捕集粗烟尘10~15%，因此从炉尾排出的飞灰比较细（见表1）。陕西省环境监测中心对原有除尘系统进行测试其除尘效率在50%~70%，烟尘排敞浓度严重超过国家标造陕西省环境监测中心则定结果见表2排放浓度均达到国家标准要求，除尘效率达到90%~93%（阻力1000Pa左右）。根据测试结果计算4台锅炉每小时减少烟尘排放量4.95t.全年按5 00Ch计算一年可以减少向大气排放烟尘24705L陕西电厂煤粉锅炉除宝鸡发电厂外都为固态排锅炉，已改造为复合多管除尘器的4台锅炉除尘器验收测定结果见表3，分别达到国家烟尘排放标准要求除尘效率项目粒径质量分布质量中位径Aam几何标准偏差粒径范围〈551010 16.516o524.026.511550173301表2宝鸡发电厂锅炉除尘器改造后测试结果参95（乙侧）过剩空气系数108132143138除尘效率93091表3固态排渣锅炉除尘器改造后测试结果3沈恒根、刁永发、丁时发、许晋源。燃煤电厂锅炉除尘用旋风分离器测试户县热电厂灞桥热电厂磨损因素分析。环境程，1998. 17（12）46.参数23474沈恒根、党义荣、刁永发、许晋源。双进口旋风分离器流场的实验研蒸汽流量/rh11701707575究。西安建筑科技大学学报，1997. 29（3）：275277.烟气流量/m3°h13439083696691751792216465沈恒根、张玮。旋风分离器进口回转通道气尘分离模型，西安建筑煤灰分（应用基）360637.5730.2534.73科技大学学报，1998.30（1）：4749.过剩空气系数1.591.531.682.11除尘效率94.0293.1693.2994.506沈恒根、刁永发、许晋源、党义荣。多进口旋风器性能的试验研究。排放浓度/mg.Nm32 186236320391489全国暖通空调制冷1998年学术文集。北京：中国建筑工业出版社，排放标准/mgDNm329772800240024001998.10：142