印度Anuppur2x600MW火力发电厂除尘器的选择分析
引言
目前，我国电力需求逐渐趋于饱和，电力建设市场逐步缩小，越来越多的电力工程公司及设计单位将目光投向了海外市场。印度是世界上第三大煤炭生产国，半数以上的能源需求由煤炭来满足。随着印度经济的快速发展，电力危机也日益严重，电力需求缺口增大，其电力建设的市场也逐步扩大。近几年我国已将电力建设的经验逐步输出到印度，开拓国际市场。本文针对印度MB项目中除尘器的选择，通过技术经济的比较，提出了合理的除尘器型式，降低投资风险，为从事印度电力市场开发的设计人员提供参考。
1工程概况
由印度MBPIL公司投资建设的Anuppur电厂位于MadhyaPradesh市，机组一期规划容量为1200MW，拟新建2台600MW燃煤发电机组。锅炉选用亚临界、一次中间再热、强制循环、悬吊结构、平衡通风、全钢结构、露天布置的汽包锅炉，锅炉最大连续蒸发量为2060t/h。锅炉以印度当地产煤为主要燃料，点火及稳燃采用轻柴油及重油。制粉系统采用中速磨正压直吹式制粉系统，除尘器的排放要求为出口最大含尘浓度小于等于50mg/Nm3。
2基础数据
2.1燃煤特性
电厂燃煤为印度当地典型高灰分低热值烟煤，与国内准格尔煤相似。
2.1飞灰特性
飞灰的组成对除尘器的选择有着重要的影响。
从飞灰中各种物质的含量可以得出其特点：
1）燃煤中硫含量较低，燃烧后生成的SO3量较少，微量的SO3吸附在飞灰的比电阻作用效果小，即S的调制作用很小；
2）飞灰的比电阻较高，一般处于大于1013Ω-cm的高比电阻区内，极易发生严重的反电晕现象，除尘效率大幅降低；
3）飞灰中碱性氧化物Na2O和K2O含量偏低，金属离子漂移过程中无法增加飞灰的体积导电性，因此烟气粉尘中离子的导电性较差；
4）SiO2含量偏高，不仅提高了飞灰的比电阻，而且灰的硬度很大，会加剧对电场内部振打等机构的磨损；
5）灰分中对电除尘不利的Al2O3所占的比例较大，导致飘尘多，且粉尘粘性强，加大收尘和清灰的难度。
2.3设计数据
根据煤质资料和锅炉参数，经热力计算得到除尘器的设计数据。
3.除尘器方案的比较
3.1常规静电除尘器
从煤质分析中看出，煤质比较差，灰分高，硫分低，飞灰成分中SiO2、A12O3的含量已超过了90%，使粉尘的荷电性能大大减低，飞灰的比电阻很大，极易产生反电晕现象，所有这些将对电除尘很不利，根据计算和工程经验，飞灰的有效驱进速度在3-3.5cm/s之间。所以本项目的电除尘器的方案选双室十电场，断面面积为504m2，每台锅炉配置2台静电除尘器。采用双室十电场电除尘器，由于除尘器效率不稳定，受所燃煤质和系统工况影响较大，即使这样也不能确保排放小于等于50mg/Nm3。本项目中业主要求采用常规静电除尘器。
常规静电除尘器的技术特点：
1）考虑本项目的烟气含尘浓度高，煤质差，硫分低，飞灰难收集，排放要求高的特点，采用双室十电场电除尘器；
2）本方案阳极板采用大"C480"，采用"400"宽间距，阴极线全部采用放电气性能和机械性能最佳的芒刺线；
3）阳极改为侧部摇臂锤机械振打，阴极采用采用顶部电磁振打；
4）电除尘的核心部件如阳极板、电晕线、振打器及电源均采用国内知名专业厂家的名牌产品；
5）长期运行不能确保小于等于50mg/Nm3的排放要求；
6）维护费用较低。
3.2静电除尘器＋调制
烟气调制是向烟气流中喷入微小剂量的调制剂，减小飞灰的比电阻，使其能被电除尘器补集，解决电除尘器由于粉尘比电阻高而引起的效率下降问题。
目前应用最广泛的SO3调制剂，系统通过在粉尘颗粒的表面施加稀释的酸溶液（SO3＋H2O＝H2SO4）来降低粉尘的比电阻。一般烟气调制系统可降低烟气粉尘的比电阻10倍以上，从而提高电除尘器在捕集高比电阻粉尘时的效率。
烟气调制系统主要包括：硫磺储罐、硫磺输送设备、系统集成箱和喷射装置。烟气调制系统安装在电除尘器前，在烟气进入电除尘器前，将SO3和空气的混合物通过喷枪喷射到烟气流中。SO3的剂量根据锅炉负荷、烟气温度、电除尘器功率水平、出口烟气排放等工况自动调整，剂量严格控制。
采用电除尘器＋调制的方式，调制设备和年运行费用都比较高，并且针对本工程灰分特性，调制效果有待检验，存在风险，所以不建议采用。
3.3布袋除尘器
布袋除尘器的效率高于静电除尘器。滤袋性能是决定除尘效率的主要因素，其费用占布袋除尘器总费用的1/3左右，滤袋的寿命又直接影响到电除尘器的综合运行费用。由于本工程中，除尘器的入口的含尘浓度大，水分高，造成滤袋的负荷大，清灰难，清灰的周期要大大缩短，滤袋的使用寿命要从通常的26000小时缩短为16000小时，缩短近40％，大大提供了运行的费用。并且，用于净化有腐蚀性气体时，应选用适宜耐腐蚀的滤料，用于处理高温烟气应采取降温措施，将烟温降到滤袋长期运行所能承受的温度以下，并尽可能采用耐高温的滤料。
布袋除尘器的阻力较大，一般压力损失为1500～2400Pa，导致除尘器后的引风机功率大为增加，厂用电大大增加。
鉴于以上原因，不建议采用单一布袋除尘器，并且印度业主一般都拒绝采用单一布袋除尘器。
3.4电袋除尘器
电袋除尘器是静电除尘器和布袋除尘器相结合的除尘方式，充分利用了两者各自的优点以及两者相结合产生的新功能，同时克服了单一电除尘器和布袋除尘器的缺点，并且在国内300MW以上的大型机组中已有成功运行的经验，证明了电袋除尘是一种科学、可靠的技术。
电袋除尘器可分为串联式与嵌入式两种模式，串联式是将电、布除尘器布置在不同壳体里，用烟道把它们连接起来；嵌入式是电、布除尘器布置在同一个壳体中。它们具有各自的特点：
1）串联式电袋除尘器采用顶棚结构，可以全天候进行维修，而嵌入式采用高净气室，必须在除尘器内部进行换袋维修；
2）串联式电袋除尘器流通阻力较大，而嵌入式流通阻力较小；
3）串联式电袋除尘器占地面积较大，设备重量增加，而嵌入式占地面积较小。
4）串联式电袋除尘器的旁路烟道在除尘器内部，外观简洁美观，而嵌入式旁通烟道较复杂。
5）当点炉、出现高温或爆管时，串联式电袋除尘器可正常工作，烟囱的排放浓度低，对风机的磨损小，而嵌入式不能正常投入工作，烟囱排放浓度高，对风机磨损大。
为了提高运行的可靠性，本工程采用串联式电袋除尘器作为比较方案：前面设置一电场电除尘作为预除尘，后面利用布袋除尘效率高的优点设置布袋除尘控制最终排放。每台炉配2台电袋除尘器，平进平出式、4通道（室），确保达到排放达标。
电袋除尘器的技术特点：
1）本方案前区电除尘采用"400"宽间距，阳极采用侧部振打，阴极采用顶部电磁振打，袋区采用低压脉冲行喷吹袋式除尘技术，在整个结构上形成烟气平进平出的技术特色，与电除尘器的进气方式基本一致，从结构上决定了该技术袋式除尘器的阻力低。
2）电区的断面面积为504m2，电场风速为0.89m/s，作为预除尘减轻后面布袋的负荷，初步估算其除尘效率在70%左右，这样可减少脉冲阀的喷吹频次，减少对滤袋的冲刷，相对延长滤袋和脉冲阀的使用寿命。
3）除尘器出口含尘浓度可保证达标≤50mg/Nm3，基本不受锅炉所燃煤质以及系统工况变化的影响。
4）布袋除尘部分采用高净气室结构，这样检修维护方便，不受恶劣天气的影响，同时可降低除尘器本体的漏风率。
5）电除尘的核心部件如阳极板、电晕线、针打器及电源均采用国内知名专业厂家的名牌产品，布袋除尘器的关键部件如滤袋和脉冲阀等全部采用进口产品，确保质量，使用可靠。
6）除尘器设置了喷水降温系统和预喷涂系统，为布袋除尘器的可靠运行和维护提供了必要条件。除尘器每个通道的进出口分设挡板阀，可实现关闭1/4通道不停机检修。
7）操作维护费用较低，使用可靠。
3.5转动极板式电除尘器
转动极板式电除尘器就是将传统的电除尘器的最后一级或两级电场的阳极板改造成可以转动的形式，并把传统的振打清灰方式改造成旋转刷清灰，具有如下优点：
1）转动极板式电除尘器能够消除二次扬尘，避免反电晕，实现电极优化匹配，因此可以取得更高的除尘效率，更容易达到低于50mg/Nm3的排放要求；
2）转动极板式电除尘器一个电场能发挥2个以上电场的作用，既减小了建设占地又节约了除尘功耗，再加之它消除了反电晕，因此可显著的减小用电量，实现节能；
3）转动极板式电除尘器耐高温、耐高湿、抗腐蚀、免拆换、少维修、易安装及安全可靠性好；
4）转动极板式电除尘器检修周期能够满足发电主机安全需要，能保证与发电主机同步投运，使用寿命长。
针对本项目，转动极板式电除尘器采用4常规电场和2个转动极板电场，2个转动极板电场布置在除尘器的最后，确保满足排放要求。
4技术经济比较
基于上面的分析，本文着重对常规静电除尘器、电袋除尘器及转动极板式电除尘器做技术经济比较。
通过上面几个方面的比较，可以看出：
1）静电除尘器占地面积及投资都比较大，并且长期运行不能确保达到排放标准，所以存在着一定的风险。
2）电袋除尘器和转动极板式电除尘器都能满足排放要求，且占地面积及投资都比较小。
3）转动极板式电除尘器比电袋除尘器的维护费用稍低，但目前国内没有大型电厂运行业绩，特别是针对印度典型高灰分煤质，还有待实际运行的检验。
所以，从技术经济及降低风险的角度，推荐采用电袋除尘器。
5电袋除尘器设计中的几个重要问题
1）气流均匀分布问题。对任何型式的除尘器，气流均匀分布都是非常重要的，基于空气动力学模拟试验做到每一烟道的气流基本均衡，以最大限度地提高除尘器的除尘效率。对于布袋除尘而言，除尘器内含尘气流分布是否均匀，对除尘效率及滤袋寿命都有很大的影响。
2）电袋之间的连接过渡问题。由于电袋采取串联结构，采用何种型式的过渡连接是非常重要的，最简单的办法是烟气从电除尘器一出来就直接进入布袋除尘器，无需任何过渡，但是由于烟气在电除尘器和布袋除尘器中的流向不同，在电除尘器中烟气是呈水平流动的，而在布袋除尘器中，烟气是从下往上流动的。而且，烟气在电除尘器和布袋除尘器中的流速也是不一样的。所以从流体力学的角度来考虑，二者之间必须要有一个相对光滑的过渡段。这不但可以避免烟气在从电除尘器过渡到布袋除尘器时，由于流动不畅而造成气流紊乱，进一步会产生气流漩涡、气流死角等恶劣状况，更可以避免由于气流紊乱而造成静电除尘器和布袋除尘器的气流分布性能被破坏的严重后果。所以在电袋之间应有一个光滑的过渡段，通过增设导流与折流方式可以保证气流的均匀性。
3）对于电袋除尘器而言，设备的安全性主要体现在如何确保滤料的安全上，设计有旁路管道等措施以保护滤袋。在锅炉投油、温度异常、四管爆裂等状态下使烟气经旁路管道排放而不经过布袋除尘器的滤袋，从而有效的保护除尘器。同时应考虑印度当地的实际运行特点，即额定出力时的投油燃烧工况对滤袋的要求。
4）考虑布袋除尘器在印度的复杂运行及使用条件，对于电袋除尘器的阻力推荐采用1600Pa，引风机的压力计算时应予以考虑。
参考文献
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