除尘器

布袋除尘器在300MW机组干法脱硫中的应用

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-03-25 17:29:08

摘要:半干法脱硫配合布袋除尘器是近年来半干法脱硫发展的一大趋势,但在实际使用中存在着较多的问题。本文针对国内第一台300MW机组半干法脱硫后配置的布袋除尘器进行了一系列工业化试验研究,并给出了一定的运行建议。工业试验的结果表明:干法脱硫运行后,整个布袋除尘器的阻力增加了600~800Pa;布袋除尘器对于整个脱硫除尘系统具有5%左右的脱硫贡献率;在保证布袋除尘器平稳运行的同时适当的提高清灰周期有利于进一步提高系统整体的脱硫效率;如果设计合理,布袋除尘器在相对湿度(RH)30%或近绝热饱和温度(ΔT)20℃的条件下可以长期稳定运行。

关键词:布袋除尘器,半干法脱硫,300MW机组,工业试验

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1前言

烟气循环流化床脱硫技术是20世纪80年代后期发展起来的一种干法脱硫方法,国内外许多公司和研究单位对该技术的反应机理、反应过程的数学模型等进行了理论和实验研究,Lurgi公司、德国WULFF公司、丹麦FS.Miljio公司和瑞典ABB公司分别开发了具有自己特点的Lurgi Lentjes Bischoff脱硫技术、回流式循环流化床脱硫技术、GSA循环流化床脱硫技术和NID循环流化床脱硫技术,并进行了工程应用。我国自上世纪90年代开始许多学者对循环流化床烟气脱硫机理、影响因素等进行了研究,许多学者及公司对布袋除尘器对循环流化床烟气脱硫系统的影响进行了研究。随着我国对燃煤电厂锅炉二氧化硫、氮氧化物和粉尘排放标准的严格,如何针对我国西部缺水地区的燃煤电站开发同时满足脱硫、脱硝和粉尘的烟气脱硫除尘集成技术越来约紧迫,本文在国内循环流化床烟气脱硫技术在实际燃煤电站锅炉的应用及存在问题,开发出了适应循环流化床烟气脱硫相匹配的布袋除尘器,并将其技术在300MW燃煤机组进行工业示范及应用,探讨了各种因素对布袋除尘器性能的影响。

2机组设计初始参数

广州恒运热电(D)厂8#机组300MW半干法配布袋除尘器工程是由武汉凯迪电力环保有限公司总承包的,于2007年12月开始施工,至2009年5月31日完成168小时试运行。

图1为广州恒运电厂(D)厂8#机组脱硫除尘一体化工程工艺流程图,其主要工艺流程为:空气预热器→三电场静电除尘器(一级分离器)→一级引风机→干法循环流化床烟气脱硫系统→布袋除尘器(二级分离器)→二级引风机→烟囱。在循环流化床脱硫塔的前后分别设置静电除尘器和低压脉冲布袋除尘器。由一电场静电除尘器预先收集锅炉出口烟尘,使得约98%的粉煤灰得以回收和进行综合利用;经过预除尘后含有二氧化硫的烟气在循环流化床脱硫塔中得以脱硫净化;循环流化床脱硫塔出口的高含尘烟气再经过一个脉冲布袋除尘器对烟气进行收尘,以满足火电厂锅炉烟尘排放标准,达标排放。在一级引风机和二级引风机见设置有净烟气回流系统,以满足脱硫系统在锅炉低负荷时运行的需要。

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3后置布袋除尘器的设计

脱硫后的烟气环境较差,粉尘浓度高且有一定的粘性、温度低、湿度大,因此布袋除尘器的选型、设计、安装、调试、维护等每一个环节都同样重要,直接影响滤料的寿命,这要求采用的布袋除尘器必须具有以下特点:有灰预沉降装置;有避免气流直接冲刷滤袋的结构设计;有保证进入各室气体等压的设计;保证所有的滤袋有同样适度清灰力的喷吹系统设计。

4工业试验研究

4.1脱硫系统各部分流动阻力

在300MW机组所配套的半干法脱硫装置上对脱硫系统运行和停运两种状态的整个系统阻力进行了试验研究,图2为脱硫系统运行条件下,脱硫塔、布袋除尘器和整个脱硫系统阻力随烟气流量的变化规律。由图可以看出,在脱硫系统运行即两相流动时,随着烟气流量的增加,脱硫塔、布袋除尘器和脱硫系统阻力分别随之增大,布袋除尘器和脱硫系统压力损失与流量基本为二次方关系。在设计工况下,脱硫塔阻力在1000Pa左右,布袋除尘器阻力在1500Pa左右,整个脱硫系统阻力在2500Pa左右。

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4.2布袋除尘器对系统脱硫效率的影响

为了了解布袋除尘器对半干法脱硫系统脱硫效率的影响,有必要了解整个脱硫系统在启动和停运过程中对系统脱硫效率的影响。图3为脱硫系统启动过程中脱硫效率的变化规律。图3中的(1)点为系统启动时,开始时仅进行喷入新鲜消石灰的操作,此时滤料上有一层未反应的消石灰,烟气通过时约有8%左右的脱硫效率;图3中(2)点为启动灰循环系统而未喷水时,此时系统的脱硫率在20%左右,布袋除尘器的压降有100Pa左右的上升;之后开始喷水降温操作,随着脱硫塔塔顶温度的降低,脱硫效率升高,布袋除尘器压降也随之进一步升高。

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图4和图5分别为脱硫系统停止过程中脱硫效率和布袋除尘器压降的变化规律。图4和图5中(1)点为停止喷水前脱硫效率及布袋除尘器压降点,在系统停止喷水后,脱硫效率和布袋除尘器压降同时降低,待塔顶温度稳定后脱硫系统亦有约5%~8%的脱硫效率;图4中(2)点为灰循环系统停止且脱硫系统完全停运一段时间后布袋除尘器压降及脱硫率变化的情况,此时整个系统的脱硫效率仅为6%左右。

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4.3布袋除尘器清灰周期对系统脱硫效率的影响

选择布袋除尘器合适的清灰频率及清灰周期,控制布袋除尘器压降的变化范围,不但能有效地提高脱硫效率,而且能为整套系统的稳定运行创造良好的条件。系统正常运行时,除尘器的清灰周期根据整个除尘器的压降进行调整,在除尘器压降在1.01~1.50kPa间为慢速清灰;压降在间1.51~1.80kPa为正常清灰;压降大于1.8kPa为快速清灰。正常运行时保持除尘器压差在1.5kPa以上不但可以保持系统的稳定运行,而且可以对滤袋在高湿度下运行有一定的保护作用。

图6为布袋清绘周期对脱硫效率的变化影响。由图可见,提高布袋除尘器的清灰周期,亦即提高布袋除尘器的运行压差,此时清灰频率降低,存留在布袋表层的脱硫灰增厚,烟气通过滤料层时与消石灰的接触时间增加,从而提高了脱硫效率。此外,由图6可见,通过延长清灰周期,可以提高系统脱硫效率。提高布袋除尘器的清灰周期即是提高脱硫灰在布袋除尘器表面的停留时间和布袋表面粉饼层的厚度,由此即是提高了烟气通过可反应介质的接触时间,相应地增加了整个系统的脱硫效率。

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4.4相对湿度变化对布袋除尘器压降的影响

布袋除尘器在半干法后的应用,主要受制于干法脱磁启粉坐的高浓度和高湿度。对于高浓度现在多在设计除尘器时内置预除尘装置或设置适宜的导流装置以使得高浓度的粉尘不能直接冲击到滤袋表面,而对于高湿度这就需要根据滤料的特性和工艺需要选择合适的操作条件。对于传统的半干法脱硫(其后配置电除尘器),一般经验在烟气露点温度以上10~15℃时为最佳反应区间,而根据滤料厂家的经验,一般滤料在露点温度以上20℃或相对湿度不大于30%的环境下方可长期温度运行。由此根据锅炉运行的实际情况,选择合适的脱硫塔塔顶运行温度尤为重要。图7为在其他条件相同不同运行温度下,布袋除尘器后相对湿度的变化及其与布袋除尘器压降的关系曲线。由图7可见,随着塔内喷水量的增加,塔内相对湿度增加,随之而来其后的布袋除尘器压降增加。

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5结论

半干法脱硫配合布袋除尘器是近年来半干法脱硫发展的一大趋势,但在实际使用中存在着较多的问题。本文针对国内第一台300MW机组半干法脱硫后配置的布袋除尘器进行了一系列工业化试验研究,并给出了一定的运行建议。工业试验的结果表明:干法脱硫运行后,整个布袋除尘器的阻力增加了600~800Pa,布袋除尘器对于整个脱硫除尘系统具有6%~8%左右的脱硫贡献率;在保证布袋除尘器平稳运行的同时,适当的提高清灰周期有利于进一步提高系统整体的脱硫效率;如果设计合理,布袋除尘器在相对湿度(RH)30%或近绝热饱和温度(ΔT)20℃的条件下可以长期稳定运行。

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