布袋除尘器在火电厂半干法脱硫中的应用与探讨

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　　[摘 要] 由于半干法烟气脱硫出口粉尘及烟气的复杂性，使得与其配套的布袋除尘器构造不同于常规的工业布袋除尘器。从布袋除尘器的过滤风速、滤料选择、布风均匀性、灰斗特性、旁路系统等的选择要求做详细的说明。
　　[关键词] 半干法脱硫 布袋除尘器 过滤风速
　　
　　循环流化床半干法脱硫工艺是以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的反复再循环，增加脱硫剂与烟气的反应时间，从而提高脱硫剂的利用率。因其流程简单、占地面积小，脱硫产物为干态便于运输处理，不产生污废水等优势而逐渐在小火电机组上得到普及，随着环保要求的提高及适应烟气特性，其后配置的除尘器也宜选用布袋除尘器。
　　循环流化床半干法烟气脱硫工艺系统由脱硫剂加料系统、吸收塔、供水系统、布袋除尘器、脱硫灰外排与储存以及控制系统等组成。烟气由脱硫塔底部进入，与消石灰颗粒充分混合，与此同时，安装在吸收塔内部的喷嘴喷入适量的水，烟气中的HCL、HF、S02、S03，和其他有害气体与消石灰反应，生成CaCL2・2H2O、CaF2、2CaS03・1／2 H2O、CaS04・2H2O：以及CaCO3。反应产物由烟气从吸收塔上部带出，在布袋除尘器中被分离。分离出的脱硫产物绝大部分被送回循环脱硫塔，以延长脱硫剂的反应时间，提高利用效率。工艺水直接喷入反应塔下部，主要起降温和增湿活化的作用，尽可能使反应温度高出露点温度20℃以上，以提高脱硫效率。
　　脱硫后配套的布袋除尘器主要由箱体( 上、中、下箱体)、导流系统、过滤系统、排灰系统、压缩空气系统等组成。选用除尘器有如下特点:1) 除尘效率高，特别是对粒度很小的粉尘也有很高的捕集效率，一般可达到99.9%以上；2) 对灰的适应性强，它能处理不同类型的颗粒污染物（包括电除尘器不易处理的高比电阻粉尘) ;3) 操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘器排放浓度影响不大;4 )烟气流速的变化对除尘效率的影响不大。
　　一、脱硫后粉尘特性
　　循环流化床半干法脱硫工艺所产生的副产品呈干粉状，其化学组成与喷雾干燥工艺的副产品相类似，飞灰主要成份有：CaS03、CaS04、CaCl2、CaF2以及未反应的吸收剂等组成，其处置方法与喷雾干燥的副产品基本相同。（脱硫灰中各主要成份的比例如表1）
　　
　　循环流化床半干法脱硫工艺的脱硫灰是一种平均粒径只有10μm或更细的干燥的粒状物，与一般粉煤灰相比，由于脱硫剂Ca(OH)2的加入，增加了脱硫副产物中水溶性组份的含量，同时灰份的熔融温度也提高了。
　　二、脱硫后烟气特性
　　锅炉出口的烟气经过循环流化床半干法脱硫后，烟气具有如下一些特性：
　　(1)粉尘浓度高。由于半干法循环流化床脱硫工艺主要靠烟尘多次再循环参加反应，所以脱硫塔出口烟气粉尘浓度很高，一般在800-1000g／Nm3左右，是锅炉出口原烟气含尘浓度的几十倍；
　　(2)烟气的湿度大。为使参加反应的烟气降温到最佳反应温度并起增湿活化作用，需在脱硫塔的中部喷入活化减温水，使吸收塔出口温度高出露点温度20℃以上，出口烟气的湿度在10％左右；
　　(3)烟温波动大。脱硫投入前，烟气的温度和锅炉出口烟温一致，约为130～180℃，脱硫投运后，由于增湿活化水的喷入，最佳反应温度约为80～100℃左右。
　　三、脱硫后布袋除尘器的特殊要求
　　1.过滤风速的选择
　　一般工业锅炉配套布袋除尘器过滤风速约为1.0 m /min，由于半干法脱硫工艺的烟气粉尘浓度高、烟气湿度大、粉尘颗粒黏度大，所以为达到较好的除尘效果，一般都采取增大布袋除尘器的过滤面积的办法来使过滤风速降低，从而达到较好的除尘效果；另外，选择较低的过滤风速还可使布袋除尘器阻力维持在较合适的1500～2000Pa，避免了因清灰频率过于频繁而影响设备的使用寿命。经验表明，半干法脱硫工艺配套布袋除尘器合适的布袋除尘器过滤风速宜为0.75～0.85 m/min。
　　2.烟气均布板
　　气流分布的均匀与否，也是影响除尘效率的重要因素之一。布袋除尘器一般都分多个室，每个室的进风均匀性跟除尘效果有直接的关系。在未布置气流均布装置的情况下，每个室的烟气量分配不均匀，一般是靠近尾部的布袋室烟气量大，这样必将导致尾部布袋室超负荷运行，布袋差压过大，清灰过于频繁。而在半干法烟气脱硫后的布袋除尘器中，除在进气喇叭口处设置导流板外，还需在靠近布袋除尘器的滤袋区前部设置气流均布板。由于在此部位的烟气流速已降低，在此处设置气流均布板不但烟气阻力小，而且能达到更好的气流分布效果。合理的气流分布保证了进入每个室烟气量基本相同并均匀地分布到每个滤袋，从而使每个布袋的负荷接近，这样即提高了除尘器的效率，又增加了滤袋的使用寿命。
　　3.灰斗和空气斜槽
　　布袋除尘器收集下来的灰分两部分输送：一部分作为循环灰，经流量控制阀进入空气斜槽输送至脱硫塔内，与烟气充分混合继续参加反应，循环利用；另一部分为外排灰，经中间灰仓进入仓泵，由仓泵输送至灰库存储。由于其对灰的循环反应的要求，除尘器下灰斗一般设置成船型大灰斗，这样灰斗可以储存大量的循环用灰，保证脱硫塔内循环用灰的连续性，循环灰的输送通常由设置在灰斗底部的空气斜槽完成，为保证布袋除尘器清下的脱硫灰不结块、吸潮，在灰斗上还要设计了电加热器，并配置了空气炮清堵装置。
　　4.滤袋的选用
　　半干法烟气脱硫后烟气湿度大，温度变化大，粉尘的粘附力提高。因此，半干法脱硫除尘器对滤袋材料的要求是既要提高滤袋的防水耐温性能，又要加强它的清灰性能。从滤袋材料的耐磨损性、过滤性能、耐酸碱等腐蚀性、抗氧化性及价格等因素综合比较，选择PPS滤材并做PTFE浸润处理是燃煤锅炉脱硫后除尘器的首选滤料，PPS滤料耐酸耐碱性强、耐磨损性能良好，过滤性能好，其热稳定性和阻燃性能好。缺点是抗氧化性能相对较弱，氧化反应随烟气中含氧量的增加和烟气温度的升高剧增。比如当烟气中氧量为8%时，PPS滤料的连续工作温度小于155℃；当烟气中含氧量为10%时滤料的连续工作温度下降至150℃。而对瞬时高温也有一定要求，烟气温度达180℃时，每次运行时间不能超过10分钟，全年累计不能超过50小时。为了优化滤料的性能，还要对PPS 滤料进行表面处理，一般采用防油防水+PTFE 浸渍，对排放浓度要求高的，可采取覆膜滤料。但以上特殊处理工艺，都将使布袋的阻力增加，从而增加整个脱硫系统的运行成本。
　　5.旁路系统
　　半干法脱硫布袋除尘器为防止布袋超温、糊袋等，一般都设置内置旁路，当锅炉运行中发生省煤器管泄漏时，烟气温度通常急骤升高，甚至超过布袋允许的温度上限，此时可开启旁路系统，使烟气不经过布袋而直接排入烟囱，达到保护滤袋、而且不影响锅炉发电机正常运行的目的。由于布袋除尘器的旁路直接与烟囱接通，所以其密封性就显得尤其重要，如果密封性不好，就可能使原烟气泄漏，对脱硫后烟气中粉尘的排放浓度造成影响，若泄漏严重有可能导致烟尘排放浓度超标。旁路系统可通过以下途径确保旁路系统的可靠性。
　　1) 阀体结构及密封材料:烟气旁路的泄漏量跟旁通阀的形式有很大的关系;旁通阀宜采用双层阀门结构，并且采用耐高温密封条――硅橡胶，其使用寿命长，可有效的降低了漏风率。两层阀门中间形成隔断，并通入密封风，能有效的保证原烟气和净烟气的隔绝，实现零泄漏。
　　2) 控制方式:针对空压机发生故障或者空压机停电以及压缩空气过低时，设置了空气压力监测报警，当储气罐压力低于0.2 MPa时进行声光报警。旁通阀设计有专门的储气罐，保证在低压报警后能自动打开旁通阀，专用储气罐能保证0.5 h内压力不下降。
　　四、结论
　　由于循环流化床半干法烟气脱硫工艺中烟气高粉尘浓度、高湿度及大温差等运行工况的复杂性，使系统对除尘系统提出了一定的特殊要求，其配套的布袋除尘器构造也与一般的布袋除尘器有所不同，其在过滤风速、布袋材料及处理工艺的选择、气流均布装置、灰斗结构等方面都有其独特的要求，正确的选择半干法烟气脱硫工艺中的布袋除尘器是整个脱硫工艺成败的关键。
　　参考文献：
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