管式除尘除雾器在金陵热电锅炉装置中的应用.docx

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管式除尘除雾器在金陵热电锅炉装置中的应用

管式除尘器在金陵热电锅炉粉尘超低排放中的应用

中石化金陵分公司发展项目处徐林

一、概况：

金陵分公司热电运行部建有四台HG200/100YM10型220t/h高压煤粉炉（1~4#炉）与两台220t/h循环流化床锅炉（5~6#炉）。

为满足日益严格的排放要求1~6#炉相继完成了除尘器由四电场改为2电2袋复合除尘器，改造后1~6#炉排放烟气满足烟尘含量不大于20mg/Nm3，符合《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011，2012年1月1日起实施）的要求。

但是，根据国家发改委、环保部、能源局等三部委联合发布的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014–2020年）》的要求，明确要求现役10万千瓦及以上自备燃煤发电机组及有条件的燃煤机组改造后大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，即烟尘排放浓度不高于5mg/Nm3，目前1~6#炉三种污染物的粉尘排放水平均不能达到要求，需采取进一步改造措施。

由于正在实施煤粉炉一炉一塔脱硫改造，拟同步在新建的#2、#4脱硫塔中新增除尘设施，使装置出口粉尘达到超洁净排放要求。

二、粉尘超低排放方案选择：

由于我厂采用湿法脱硫，系统出口粉尘主要有2个来源：

脱硫塔内没有除去的微细粉尘；石膏浆液的携带，主要源于喷淋层雾化后的细小液滴。

方案一：

增设湿式电除尘。

湿式电除尘通常设置在湿法脱硫装置后，脱硫后饱和烟气中携带大量水滴，向电场空间输送直流负高压，通过空间气体电力，烟气中粉尘颗粒和雾滴颗粒荷电后在电场力的作用下，移动到收尘极板（集电极），从而被收集在收尘极表面。

由于液滴和含尘液滴的直径比尘粒大，故其荷电量也比尘粒多。

荷电量多，所受电场力就大，向阳极板趋近速度就大，大部分液滴在该区域被收集。

由于荷电量的差别，较大液滴在向阳极板趋进过程中，与尘粒具有明显的速度差，进一步发生碰撞、凝聚、提高了集尘作用。

水膜喷嘴喷到阳极板上部的液滴和捕集的含尘液滴在重力作用下形成向下流动的水膜，对极板起到清灰作用。

湿式电除尘能够减小石膏雨形成的几率。

同时对于收集微细颗粒物PM2.5、酸雾等有较高效果，烟尘排放浓度可达≤5mg/m3。

方案二：

增设管束式除尘除雾装置。

烟气进入管束式除尘除雾装置，在旋流分离器产生的高速离心力作用下，雾滴与尘被分离向筒体壁面运动，在运动过程中相互碰撞、凝聚成较大的液滴，液滴被抛向筒体内壁表面形成液膜，同时微小的尘颗粒和液滴也被壁面附着的液膜层捕获，实现粉尘和雾滴的深度脱除。

在分离器之间设置导流环，提升气流的离心运动速度，并维持合适的气流分布状态，以控制液膜厚度及气流的出口状态，防止液滴的二次夹带。

管束式除尘除雾装置如下图所示。

管束式除尘除雾装置工作原理：

1）使用环境的特点

管式除尘器的使用环境是含有大量液滴的烟温在50℃左右的饱和净烟气，特点是雾滴量大，雾滴粒径分布范围广，由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成；除尘主要是脱除浆液液滴和尘颗粒。

2）细小液滴与颗粒的凝聚

大量的细小液滴与尘颗粒在高速运动条件下碰撞机率大幅增加，易于凝聚、聚集成为大颗粒，在离心力作用下被抛向筒体内壁表面，或与大液滴凝聚，从而实现从气相的分离。

3）大液滴和液膜的捕悉

除尘器筒壁面的液膜会捕获接触到其表面的细小液滴，尤其是在增速器和分离器叶片的表面的过厚液膜，会在高速气流的作用下发生“散水”现象，大量的大液滴从叶片表面被抛洒出来，在叶片上部形成了大液滴组成的液滴层，穿过液滴层的细小液滴被捕悉，大液滴变大后跌落回叶片表面，重新变成大液滴，实现对细小雾滴的捕悉

4）离心分离下的液滴脱除

经过加速器加速后的气流高速旋转向上运动，大液滴在筒体内表面形成液膜，气流中的细小雾滴、尘颗粒在离心力作用下与气体分离，向筒体表面方向运动，与液膜接触后被捕悉，足够大的液滴与捕获了细小尘颗粒的具有一定厚度的液膜最终在重力的作用下落入塔内，实现细小雾滴与微尘颗粒从烟气中的脱除。

5）多级分离器实现对不同粒径液滴的捕悉

气体旋转流速越大，离心分离效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，运行阻力越大，越容易发生二次雾滴的生成；因此采用多级分离器，分别在不同流速下对雾滴进行脱除，保证较低运行阻力下的高效除尘除雾效果。

结构特点：

1）分离器：

实现烟气离心运动并高速旋转。

2）汇流环：

控制液膜厚度，提高烟气的离心运动速度。

3）导流环：

维持合适的气流分布状态，防止捕悉液滴被二次带。

4）管束筒体：

内筒壁面光洁，筒体垂直，断面圆滑，无心。

方案比选：

为最终确定热电锅炉粉尘超低排放技术路线，公司相关部门积极外出调研，并对两种方案进行了综合评估如下：

管式除尘器与湿式电除尘技术对比

比选项目

管式除尘器

湿式电除尘

适用范围

除烟气中的烟尘、石膏浆液微液滴及水雾，二次脱除微小硫颗粒物等物质

除烟气中的烟尘和石膏雨微液滴，还能去除微细颗粒物PM2.5、SO3微液滴、酸雾等物质。

除尘效率

高

高，但当运行若干年后，因电极腐蚀等原因，除尘效率会有所下降。

能耗

很低

运行电耗较高

水耗

水耗较少，对脱硫系统水平衡无影响

水耗较多，脱硫废水量会增多，增大了脱硫系统水平衡的难度

安装

安装简单，脱硫塔高度不变，无需切割塔体，装置重量较轻，基本对整个脱硫塔载荷无影响。

由于本方案为改造项目，场地有限，宜选用蜂窝管式湿电除尘器，安装于脱硫塔顶部，需要在原除雾器处切割塔体，脱硫塔高度会增加。

湿电除尘器荷载由外部钢结构框架承担，外部框架主立柱为方形布置，生根在地面±0处。

设计时需考虑脱硫塔载荷及地面施工条件，以及切塔、塔体补强等因素。

由于场地有限，施工难度较大，工期较长。

投资费用

费用较低

结构复杂，耗用钢材量较多，而且每个电场需配用一套高压电源及控制装置，一次性投资费用高。

维护成本

维护费用低

维护费用较高

通过以上对比分析，从除尘效率考虑来说，两种方案均可以满足超低排放要求，但根据我单位现场实际情况：

施工场地狭小、施工难度较大、工期有限、而且从一次性投资费用、维护运营费看，最终采用管束式除尘除雾装置进行粉尘超净改造。

三、项目实施：

2015年9月项目得到公司领导批复，开始询价技术交流；

2015年12月确定厂家为北京清新环境技术股份有限公司；

2016年6月7日7：

35#2塔安装结束中交后通烟气，21：

30#2炉并列；

2016年6月12日#2炉满负荷。

四、运行数据（168h测试连续7天锅炉负荷，塔入口、出口烟尘浓度曲线）

从运行曲线来看，连续一周脱硫塔出口排放粉尘浓度折算值一直稳定在4.5mg/Nm3以下，2016年6月15、16日清新公司以及东南大学进行人工比对测试，在高、低负荷工况下，吸收塔出口排放粉尘浓度在4.0mg/Nm3以下。

五、结论：

金陵石化4×220t/h锅炉的2#、4#脱硫塔烟气脱硫系统除尘提效改造工程使用了清新环境技术股份有限公司的高效管束式除尘除雾装置，单塔管除安装为5天。

整个施工周期比方案中预算的施工周期短。

目前该项目2#塔进入正常运行阶段，4#塔已安装完成待烟道改造后投运。

根据目前的运行状况表明，该项目使用的管束式除尘除雾装置，实现了安装简便、系统简单、无另外占地、无需用电、运行成本极低。

由于管束筒体内筒壁面光洁，筒体垂直，断面圆滑，无偏离，运行稳定无堵塞现象；管束式除尘除雾装置（高分子耐磨耐腐憎水材质）较短（约2.5m），容易冲洗，模块固定容易。

原脱硫系统无需发生控制改变，运行稳定性较高。

管束式除尘除雾装置是一种新的粉尘超低排放技术，试用于燃煤发电机组的粉尘超低排放，对粉尘有较强的去除能力，基于其物理除尘的原理，可靠性相对较高，值得燃煤发电机组推广应用。