除尘设备改造方案

山西某自备电厂有4 台YG2240P9182M1 型240 tPh 循环流化床锅炉。该锅炉为高温高压、单气包横置 式、单炉膛、自然循环、全钢架π型滤置。改造前锅炉 除尘器采用XKD150 ×4P2 干式、卧式、板式双室四电 场电除尘,2006 年上半年相继投用,但投用后烟尘排 放浓度一直未达到国家标准[1 ] (50 mgPm3 ) 的要求值。 需要对除尘器进行技术改造。经现场考察,采用电袋 组合式除尘器进行技术改造,于2007 年下半年分别 完成了4 台除尘设备的改造工程,投用后经无纺布环保袋部门 监测达到烟尘排放要求。 1 除尘设备改造方案 111 煤样分析 煤样分析见表1。 表1 煤样分析结果 碳P % 氢P % 氧P % 氮P % 硫P % 灰P % 水P % 分析基 水分P% 干燥无灰基 挥发分P% 收到基低位发热 量P(MJ·kg – 1 ) 50161 3164 6159 0169 1153 32143 4154 1163 38195 18160 112 灰分成分分析 灰分成分分析见表2。 表2 飞灰成分% 二氧 化硅 三氧化 二铝 氧化 铁 氧化 钙 氧化 镁 氧化 钠 氧化 钾 氧化 钛 三氧 化硫 五氧化 二磷 44175 42117 4197 3133 0150 0130 0134 1174 1174 0116 113 主要设计参数 除尘器设计主要技术参数见表3。 表3 除尘器的主要技术参数 正常处理烟气 量P(m3·h – 1 ) 最大处理烟气 量P(m3·h – 1 ) 允许入口烟 气温度P℃ 入口粉尘 浓度P(g·m- 3 ) 阻力P Pa 500 000~ 600 000 600 000 120~160 (最高180) 2816~3510 1 000~1 200 114 改造方案 国内外电袋组合式除尘器在结构形式上,可以分 为以下三种形式[526 ] : 1)“前电后袋式”结构。其一般形式是:在一个除 尘箱体内,前部为静电除尘单元,后部为袋式除尘单 元(图1) 。 57 环 境 工 程 2009 年12 月第27 卷第6 期 图1 “前电后袋式”电袋组合袋除尘器 “前电后袋式”电袋组合式除尘器将前级电除尘 和后级袋式除尘串联成一体,烟气经过前区静电除尘 后进入后区袋式除尘。 2)“静电增强型”结构。其一般形式是:在一个除 尘箱体内,前部设置一段预荷电区,使颗粒物带电。 带电颗粒物随烟气进入后区过滤段被滤袋过滤层收 集(图2) 。 1 —电源;2 —预荷电区;3 —金属网; 4 —滤料;5 —骨架。 图2 静电增强型电袋组合除尘器 3)“电袋一体”结构。此种形式又称“嵌入式”电 袋组合式除尘器,其主要结构为: 在一个除尘箱体 内,静电部分(放电极和收集板) 和滤袋的交替成排布 置(图3) ,两者同时工作达到除尘效果。 图3 电袋一体电袋组合除尘器 目前,在国内电袋组合式除尘器的应用主要为第 一种结构:“前电后袋式”。以上3 种结构的电袋组合 式除尘器存在着一个相同点,即静电除尘空间与袋式 除尘空间联在一起。循环流化床锅炉燃用煤种比较 复杂、起停频繁、点炉喷油启动易产生糊袋或者烧袋。 电除尘采用负电晕产生的O3 直接作用滤袋,易损坏 滤袋。 鉴于以上考虑,本工程中我们提出了一种新型的 电袋组合式除尘器(专利号ZLGL2007120009 ,结构见 图4) ,它由完整保留的原静电除尘器第一电场和在 被拆除的后三级电场内安装的袋式除尘器组成。电 除尘器、袋式除尘器加装隔板隔开,由外加烟道连接 成组合式除尘器。主要设计参数见表4。 a b a —平面;b —立面。 1 —喇叭进气口;2 —第一静电场;3 —电- 袋隔板; 4 —提升阀阀孔;5 —进气通道;6 —旁通通道; 7 —净气烟道;8 —喇叭出气口;9 —提升阀; 10 —喷吹系统Ⅰ;11 —喷吹系统Ⅱ。 图4 电- 袋式除尘器 锅炉尾部排出的高温含尘烟气先经过保留的静 电除尘器第一电场除尘,由静电除尘器后部(拆除第 二电场的一部分空间) 进入两侧的排气烟道,烟气通 过烟道提升阀进入袋式除尘器(拆除的第二电场的一 部分和第三、四电场) ,从出口提升阀进入尾部烟囱 烟道。 58 环 境 工 程 2009 年12 月第27 卷第6 期 表4 电袋组合式除尘器设计参数 项目参数 无纺布环保袋仓室数P个3(1 电2 袋) 过滤面积Pm2 8 624 滤袋规格Pmm 160 ×8 000 滤袋条数P个2 156 滤袋材料PPS 针刺毡+ PTFE 浸渍 脉冲阀3 寸淹没阀 喷吹气源压力PMPa 0120~0130 一电场电除尘器后的两侧排气烟道同时设有旁 路提升阀,使高温烟气可以直接进入尾部烟囱烟道。 115 主要特点 作为静电除尘器和袋式除尘器的有机结合,电袋 组合式除尘器充分发挥了两种除尘器各自的优势。 本次电袋组合除尘器具有以下主要特点: 11511 结构特点 1) 采用第一电场静电除尘器与袋式除尘器串联 为一体,但各自独立,前电后袋。 2) 静电除尘器排气后两端设置袋式除尘器进气 通道,合理地解决了袋式除尘器和静电除尘器的连接 问题,使得烟气中的O3 有还原空间。 3) 后级袋式除尘器分室设计,并在进出口都设置 通气阀门,可以实现离线和在线清灰。 4) 进入后级袋式除尘器前,设有旁通烟道,安装 有通气阀门,利于工况调节作用。 5) 气动阀、气包采用各自气路和储气罐。 11512 技术特点 1) 前级第一电场收尘效率在60 %~ 80 %之 间[224 ] ,后级袋式除尘器的粉尘负荷只有除尘器入口 的20 %~40 %。 2) 除尘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50 mgPm3 以 下,且长期稳定。 3)无纺布环保袋 第一电场对粉尘实现荷电,由于电荷效应使粉 尘在沉积后结构比较松散,有利于减低布袋粉尘层的 过滤阻力[224 ] 。 4) 第一电场除去了颗粒较大的粉尘,减轻了粉尘 对滤袋的磨损;后级袋式除尘器粉尘负荷降低,延长 了清灰周期,减少了压缩空气对滤袋的损害。除去大 颗粒粉尘、减少喷吹次数都可以保护滤袋,利于延长 滤袋使用寿命。 2 测试结果 2007 年8 月进行2 号炉锅炉除尘器改造,2007 年 9 月18 日进入初次投运。自除尘器投运以来,运转 情况良好。运行3 个月后,山西省环境监测中心站到 现场监测,自备电厂2 号锅炉电袋组合式除尘器烟尘 最大排放浓度为14171 mgPm3 (表5) 。2007 年9 月到 2008 年1 月又相继对该电厂剩余锅炉除尘器进行了 改造,监测3 号、4 号锅炉烟尘最大排放浓度分别为 7148 ,6124 mgPm3 ,均符合GB13223 – 2003《火电厂烟尘 排放标准》[1 ] 的要求。 而且大量电子的存在会使得电子与空穴复合的几率 增加,从而影响TiO2 PACF 的光催化活性。 由图5 可知,通氧条件对TiO2 PACF 光催化氧化 去除苯酚的影响效果的大小与废水在反应器内停留 时间有关,HRT 越长,影响越大。主要是因为光催化 氧化反应的初始阶段,TiO2 PACF 的吸附去除苯酚占 主导地位,只有少量的活性自由基参与反应,将部分 苯酚氧化为中间产物,从而在废水流量低,即HRT 较 短时,通氧条件对TiO2 PACF 光催化氧化影响效果小。 随着HRT 的延长,TiO2 PACF 光催化氧化作用得到充 分体现,耗氧量也进一步增大,通氧条件对TiO2 PACF 光催化氧化去除苯酚的影响效果逐渐明显,当HRT = 7167 h ,废水流量为0105 LPmin时,通氧条件下COD 去 除率约为79 % ,未通氧条件下COD 去除率约为60 %。 3 结论 1) 通过SEM表征确认,ACF 负载TiO2 膜的效果 比较理想,但是负载的均匀性有待进一步提高;经过 XRD 分析所得晶相图谱可以确认,所制得的光催化 剂中TiO2 以锐钛矿型为主。 2) TiO2 PACF 光催化氧化去除苯酚有较好的效果。 在苯酚初始质量浓度为40 mgPL ,废水pH = 715 ,反应 器内紫外灯光强为1175 WPL , 采用流量Q = 216 mLP(min·L) 的空气对废水进行搅拌、充氧的情况 下,当废水在反应器内HRT 约为7167h 时,苯酚去除 率可达91 % ,COD 去除率约为79 %。 3 效益 山西某自备电厂锅炉电袋组合式除尘器改造后 运行至今,除尘器使用正常,年减少烟尘排放量6 500 余t ,显著改善了当地的环境空气质量,对当地的社会 进步、经济发展创造了有利条件。

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