電廠燃煤鍋爐袋式除塵器在我國的應用研究與技術進展

1概述

      袋除塵器用于燃煤鍋爐除塵，發(fā)達國家從上世紀70年代就開始工業(yè)化應用，并很快得到迅速發(fā)展。如瑞典、丹麥、聯(lián)邦德國、美國等，很早就在電站鍋爐等燃煤鍋爐上成功應用。80年代開始，澳大利亞、日本等國相繼把袋除塵器推廣使用到電站鍋爐等燃煤鍋爐除塵上，并取得很大成功。

     由于種種原因，我國的燃煤鍋爐尤其是電站燃煤鍋爐除塵領域，袋除塵器的推廣應用卻經(jīng)歷了極其艱難的過程。個中滋味非親歷者無法理解，令許多志士、賢才滄桑飲恨，令許多業(yè)內(nèi)知名專家、學者扼腕嘆息！

2 曲折

     80年代初，國家水電部根據(jù)國外袋除塵器在電站鍋爐上的使用經(jīng)驗，曾組織電力系統(tǒng)的有關技術人員和廠家，先后在安徽淮南發(fā)電廠、山東淄博南定熱電廠、四川內(nèi)江發(fā)電總廠（原白馬發(fā)電廠）、云南昆明普坪村電廠、云南昆明巡檢司電廠等廠家電站鍋爐上推廣使用袋除塵器，開展工業(yè)試驗性研究。不幸的是這些嘗試只有個別廠家還在硬著頭皮使用，絕大多數(shù)都以失敗告終！此后很長一段時間內(nèi)，袋除塵器在我國電力行業(yè)聲名狼藉，一再遭到擯棄。

3面對

      應當承認，當時我國袋除塵技術與國際先進水平相比確實差距較大；組織者只是憑一時熱情，對開發(fā)研制該項技術的極端艱巨性認識不足；國內(nèi)行業(yè)條塊分割嚴重，未能組織起跨行業(yè)、跨學科的綜合性科研攻關；對國外先進技術要點及其開發(fā)研制艱辛過程缺乏應有了解；沿用了計劃經(jīng)濟時代“花小錢，干大事，不花錢，也辦事”的土法科研開發(fā)老路。因而導致了選用技術起點太低，先天不足。

     比如：當時所選用的濾料幾乎千篇一律都是玻纖袋等低檔濾料，這當然是從耐高溫考慮的。當時國內(nèi)玻纖等濾料后處理技術相當落后，紡織、縫紉設備和工藝極其簡陋，而濾袋的抗折、抗拉、耐磨等其它機械物理性能和耐酸腐蝕、耐氧化、抗水解等化學性能都無法達到鍋爐這種復雜煙塵的工況要求；在系統(tǒng)設計和參數(shù)選擇上，沒有對可能出現(xiàn)的異常情況采取有針對性的應對保全措施，過濾風速、清灰方式、結構等方面都存在問題；在制造、安裝上粗制濫造，零部件質(zhì)量低劣，系統(tǒng)漏風、漏灰嚴重，故障頻繁；當時的企業(yè)對環(huán)保設備管理也跟不上，不像對發(fā)電機組、汽輪機和鍋爐系統(tǒng)那樣重視，零部件損壞得不到及時維修和更換，如此等等。綜上所述，當時我們與國外相比主要是輸在科研、觀念和體制等方面。這是導致早期袋除塵器在我國電站鍋爐上推廣失敗的直接原因。

4 轉(zhuǎn)機

      痛定思痛，使我國環(huán)保工作的管理者和組織者開始認識到，開發(fā)高水平、高科技含量的袋除塵技術是一項十分復雜的系統(tǒng)工程，難度極大。尤其是在電站鍋爐工藝裝備大型化、高精化和對環(huán)境質(zhì)量高要求的今天，對袋除塵器的要求更加嚴格。必須打破國內(nèi)行業(yè)條塊分割，組織起跨行業(yè)、跨學科的綜合性科研攻關。

       從80年代后期開始，國家環(huán)保局在充分調(diào)查研究、綜合各方意見的基礎上，確定了瞄準國際先進水平的重大科研攻關項目—“袋除塵技術研究”，并在“七五”、“八五” “九五”、“十五”等科研開發(fā)計劃中設立相關專題，“十一五”及今后還將在“袋除塵器＋干法脫硫”等方面繼續(xù)設立專題。在國家環(huán)保局有力組織和領導下，在中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋除塵委員會大力倡導、推動和指導下，一大批科研院所、大專院校和設備、濾料廠家，還有部分敢率天下先的火電廠家等參與了這項集體性的重大科研攻關。從出國考察到引進、消化、吸收國外先進技術，去粗取精，去偽存真。從試驗研究到工業(yè)化設計、制造、安裝、調(diào)試各關鍵環(huán)節(jié)，精益求精，瑕玼必究。

      這里要指出的是：不是所有國外技術都是好的或者是先進的，如上海楊樹浦電廠從澳大利亞某公司引進的袋除塵技術就是虛假先進技術的代表。也曾給袋除塵器技術推廣造成很大信譽損害。
不少單位及科技人員不辭辛勞，夜以繼日，終于迎來了豐收季節(jié)。從90年代后期開始，袋除塵器的引進和國產(chǎn)化項目逐漸在我國燃煤鍋爐直至電站燃煤鍋爐除塵領域扎下了根，并呈現(xiàn)大面積推開之勢。今天我們可以自豪地說，除少數(shù)材料和元器件質(zhì)量外，我國的袋除塵技術已經(jīng)達到國際先進水平。

5 業(yè)績

     其中一大批做出過重大貢獻的單位我們應該銘記，如北京市勞動保護科學技術研究所、東北大學、合肥水泥研究設計院、冶金部武漢安全環(huán)保研究院、武漢天澄環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?、江蘇吳江除塵設備廠、遼寧撫順工業(yè)用布廠（博格）、南京玻璃纖維研究院、國電南京環(huán)境保護研究所、哈爾濱工業(yè)大學、河南電力試驗研究所、河南焦作電廠、內(nèi)蒙古豐泰電廠等。

     目前電站鍋爐袋除塵器在我國成功使用的單位有：內(nèi)蒙古豐泰電廠（2×200MW發(fā)電機組，配2臺德國魯奇低壓回轉(zhuǎn)脈沖）、焦作電廠（把原3MW發(fā)電機組的電除塵器改造成國產(chǎn)低壓長袋脈沖，把原220 MW發(fā)電機組的電除塵器改造成低壓行噴脈沖）、鄭州新力電力有限公司（2×200MW發(fā)電機組，把2臺電除塵器改造成2臺低壓回轉(zhuǎn)脈沖）、北京第二熱電廠燃油鍋爐配低壓回轉(zhuǎn)脈沖、呼和浩特發(fā)電廠（2臺670t/h煤粉鍋爐，配2臺澳大利亞低壓回轉(zhuǎn)脈沖）、廣東云浮亨達利水泥廠有限公司自備電廠（2臺130t/h循環(huán)流化床鍋爐，配2臺低壓長袋脈沖）、河南安陽化肥廠自備電廠（2臺75t/h循環(huán)流化床鍋爐，配2臺低壓長袋脈沖）、河南鞏義二電廠、江蘇張家港保稅區(qū)恒源熱電廠、江蘇徐州詫城電廠（2臺循環(huán)流化床鍋爐，用2臺低壓長袋脈沖）等，電站鍋爐用袋除塵器總數(shù)近70臺。另外還有100多臺袋除塵器用在我國其它燃煤鍋爐上。以上所列僅為部分有代表性的火電廠家，請鑒諒。

     用于電廠鍋爐煙塵治理的袋除塵器主要有低壓回轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)）脈沖(在線清灰)和低壓長袋脈沖袋除塵器(在線或分室離線清灰)等。從世界各國燃煤電廠鍋爐除塵系統(tǒng)使用情況來看,這2種脈沖袋除塵器均能滿足高可靠性、高穩(wěn)定性、高效率的要求。只是低壓長袋脈沖袋除塵器使用的國家較多些。焦作電廠“電改袋“就是使用低壓長袋脈沖袋除塵器。

6措施

     當前，盡管總體形勢看好，新型高效脈沖袋除塵器用于電站鍋爐除塵在我國只能算剛剛起步，用我國一位老一輩的袋除塵專家的話講，這只不過是火電行業(yè)給我們打開了一扇窗戶。我們一定要慎之又慎，千萬不要讓人家再把這扇窗戶關上！結論是八個字：任重道遠，如履薄冰！歷史的經(jīng)驗教訓確實太深刻了，今天的袋除塵科技工作者已經(jīng)從國內(nèi)外許多成功實例和這些經(jīng)驗教訓中汲取了豐富營養(yǎng)，站在前輩的肩膀上凝聚了足夠的智慧和能力，悲劇決不會再上演了。

     有了先進的袋除塵器技術并不等于一定能做好電站鍋爐除塵。還必須深刻分析和把握設計要點和運行規(guī)律，必須深入到運行管理的深層采取保障措施?！敖Y合主機工藝做除塵”是我們多年的經(jīng)驗結晶。電站鍋爐對除塵系統(tǒng)設計要求、鍋爐主輔機性能工況、煤質(zhì)理化分析、煙氣粉塵特性分析、對運行中可能出現(xiàn)的重大問題有應對方法等被稱為電站鍋爐袋除塵系統(tǒng)設計的五要素。只有真正把握了這些關鍵要素，好的袋除塵技術才能發(fā)揮應有的作用。

      除塵器是火電廠生產(chǎn)四主機之一，在設計這種大型、超大型袋除塵器時，必須把電力生產(chǎn)的高連續(xù)性、高重要性所要求的高可靠性、高質(zhì)量放在第一位，必須確保袋除塵系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、安全、可靠運行，才能維持電力生產(chǎn)的正常進行。在整個火力發(fā)電系統(tǒng)中，四主機應是一個有機整體，必須綜合調(diào)控才能協(xié)調(diào)工作，才能做到電力生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗。具體地說，在選用了合適而先進的袋除塵器技術的基礎上，還必須采取以下的安保措施：

     ⑴ 袋除塵器自動監(jiān)測和自動程序控制：袋除塵器壓差檢測、超壓報警和調(diào)節(jié)，清卸灰各種參數(shù)和動作狀態(tài)顯示、狀態(tài)控制，煙氣溫度檢測、超溫報警和調(diào)節(jié)等。

      ⑵ 濾袋保護：空氣預熱器或燃燒設備發(fā)生故障時，煙氣溫度會突然劇烈上升，有可能燒毀濾袋。當煙氣溫度達到上限時應能報警，并自動啟動降溫措施，如在空氣預熱器煙道出口外壁噴水或在除塵器進口管道外壁噴水等。也可啟動旁通煙道甚至考慮停爐?？紤]到某些濾料抗氧化能力較差，非到萬不得已不主張用摻冷風的方式降溫。

     為了防止點爐時油煙粘袋，系統(tǒng)中應配預涂灰裝置。 

     各種燃煤中均含有一定水分，無論哪一種水分在燃燒時均會通過蒸發(fā)和分解等形式析出，使煙氣含濕。內(nèi)在水分和結晶水分基本上不會改變。而在開采、運輸和儲存過程中混入的地下水、地表水和雨水等外在水分則有較大變化。煙氣中水蒸汽含量較高而煙氣溫度較低時，最嚴重的情況是煙氣溫度同時低于水露點和酸露點時，則會在濾袋上產(chǎn)生結露現(xiàn)象，嚴重危及袋式除塵器的安全運行和濾袋壽命。因此，袋式除塵器必須要考慮抗結露措施。袋式除塵器外殼體采用良好的保溫手段可有效地預防結露。必要時還應考慮加熱等手段。

      ⑶ 氣流均布措施：含塵氣流在不同箱區(qū)、同一箱區(qū)不同濾袋、同一濾袋不同部位等分布必須盡可能均勻，這是保護濾袋免受氣流沖擊、延長濾袋壽命的必要條件。對大型、超大型袋除塵器來說更為重要。增大占空比（即加大袋間距）能在很大程度上促進氣流分布均勻。在進氣口內(nèi)設置導流分布板也可提高含塵氣流分布的均勻性。此外，增大袋除塵器進排風道的空間尺寸也有利于含塵氣流均勻分布，這就是所謂“均壓區(qū)”概念。

       ⑷ 結構安全：材料力學和結構力學告訴我們，金屬結構件幾何尺寸越大，其抗撓曲性越差。對大型、超大型袋除塵器而言，風機動力配置可達數(shù)百乃至數(shù)千KW，其耐壓和承重結構決不是中、小型袋除塵器簡單的幾何放大。國內(nèi)外許多大型除塵器在投運時都曾發(fā)生過特大結構缺陷事故。輕則結構變形、凹陷，使漏風率增大。重則引發(fā)除塵器關鍵部位嚴重垮塌、斷裂，有毒、有害的污染性氣體、粉塵大量泄漏，甚至造成整個除塵和生產(chǎn)工藝系統(tǒng)癱瘓。設計時必須對結構件受力進行科學計算，并留有充足余量。制造、安裝過程要從鋼材和各種輔材質(zhì)量，焊接質(zhì)量、安裝質(zhì)量等各環(huán)節(jié)從嚴掌控，嚴格按照行業(yè)規(guī)程和規(guī)范進行驗收。各獨立受壓箱體或獨立受壓管網(wǎng)段還應設置壓力釋放閥。

      ⑸ 設備保護：所有用電設備都必須按相關規(guī)程或規(guī)定設計過載、過熱和短路保護裝置。這些故障信號可集中送到PLC報警或參與程序控制。另外，大型袋除塵器應設緊急事故按鈕。

7條件

       國內(nèi)外許多專家的研究成果表明：電除塵器很難除去對人類健康特別有害的PM10及PM2.5。特別要指出的是有害金屬微塵大部分在PM2.5以內(nèi)。云南昆明普坪村電廠附近一所小學因電廠煙塵鉛污染就曾發(fā)生過集體中毒事件。即使是采用傳統(tǒng)3電場、寬間距的高效電除塵器，除去粗顆粒較易，對PM10及PM2.5的控制也很差，電除塵器前和電除塵器后的PM10濃度降幅不大，而PM2.5濃度幾乎沒有下降。而袋除塵器則可同時除去煙塵中的PM10和PM2.5，使煙塵中對人類健康危害最大的PM10和PM2.5降低到無害的程度。這就是我國新建火電廠煙塵排放雖得到有效控制，仍然要推進“電改袋”主要理論依據(jù)。
現(xiàn)在，新的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003）已經(jīng)頒布實施，電站鍋爐的煙塵排放普遍都要達到≤50mg/Nm<SUP>3</SUP>。這樣，電除塵器對袋除塵器的傳統(tǒng)優(yōu)勢（投資省、運行費用低）已喪失殆盡，而缺點突顯無遺。今后的電站鍋爐除塵則基本上都要選用袋除塵器。

8前景 

     目前，隨著全世界范圍內(nèi)火電生產(chǎn)工藝裝備大型化、高精化的發(fā)展趨勢，除塵系統(tǒng)大型化已成為必然。數(shù)十萬乃至數(shù)百萬工藝處理風量的袋式除塵器在我國已經(jīng)成功應用。象許多發(fā)達國家一樣大規(guī)?！半姼拇备叱痹谖覈糁觥Ｎ覈沫h(huán)?？萍脊ぷ髡弑仨毤缲撈疬@個歷史責任，必須在這個領域里占有一席之地。

      在國內(nèi)環(huán)保市場理順后，國內(nèi)環(huán)保企業(yè)完全有能力用自身技術、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動力價格低的優(yōu)勢與國外環(huán)保企業(yè)一爭高下，并且還可開拓和占領更多的國際市場。