电厂燃煤锅炉袋式除尘器在我国的应用研究与技术进展

1概述

      袋除尘器用于燃煤锅炉除尘，发达国家从上世纪70年代就开始工业化应用，并很快得到迅速发展。如瑞典、丹麦、联邦德国、美国等，很早就在电站锅炉等燃煤锅炉上成功应用。80年代开始，澳大利亚、日本等国相继把袋除尘器推广使用到电站锅炉等燃煤锅炉除尘上，并取得很大成功。

     由于种种原因，我国的燃煤锅炉尤其是电站燃煤锅炉除尘领域，袋除尘器的推广应用却经历了极其艰难的过程。个中滋味非亲历者无法理解，令许多志士、贤才沧桑饮恨，令许多业内知名专家、学者扼腕叹息！

2 曲折

     80年代初，国家水电部根据国外袋除尘器在电站锅炉上的使用经验，曾组织电力系统的有关技术人员和厂家，先后在安徽淮南发电厂、山东淄博南定热电厂、四川内江发电总厂（原白马发电厂）、云南昆明普坪村电厂、云南昆明巡检司电厂等厂家电站锅炉上推广使用袋除尘器，开展工业试验性研究。不幸的是这些尝试只有个别厂家还在硬着头皮使用，绝大多数都以失败告终！此后很长一段时间内，袋除尘器在我国电力行业声名狼藉，一再遭到摈弃。

3面对

      应当承认，当时我国袋除尘技术与国际先进水平相比确实差距较大；组织者只是凭一时热情，对开发研制该项技术的极端艰巨性认识不足；国内行业条块分割严重，未能组织起跨行业、跨学科的综合性科研攻关；对国外先进技术要点及其开发研制艰辛过程缺乏应有了解；沿用了计划经济时代“花小钱，干大事，不花钱，也办事”的土法科研开发老路。因而导致了选用技术起点太低，先天不足。

     比如：当时所选用的滤料几乎千篇一律都是玻纤袋等低档滤料，这当然是从耐高温考虑的。当时国内玻纤等滤料后处理技术相当落后，纺织、缝纫设备和工艺极其简陋，而滤袋的抗折、抗拉、耐磨等其它机械物理性能和耐酸腐蚀、耐氧化、抗水解等化学性能都无法达到锅炉这种复杂烟尘的工况要求；在系统设计和参数选择上，没有对可能出现的异常情况采取有针对性的应对保全措施，过滤风速、清灰方式、结构等方面都存在问题；在制造、安装上粗制滥造，零部件质量低劣，系统漏风、漏灰严重，故障频繁；当时的企业对环保设备管理也跟不上，不像对发电机组、汽轮机和锅炉系统那样重视，零部件损坏得不到及时维修和更换，如此等等。综上所述，当时我们与国外相比主要是输在科研、观念和体制等方面。这是导致早期袋除尘器在我国电站锅炉上推广失败的直接原因。

4 转机

      痛定思痛，使我国环保工作的管理者和组织者开始认识到，开发高水平、高科技含量的袋除尘技术是一项十分复杂的系统工程，难度极大。尤其是在电站锅炉工艺装备大型化、高精化和对环境质量高要求的今天，对袋除尘器的要求更加严格。必须打破国内行业条块分割，组织起跨行业、跨学科的综合性科研攻关。

       从80年代后期开始，国家环保局在充分调查研究、综合各方意见的基础上，确定了瞄准国际先进水平的重大科研攻关项目—“袋除尘技术研究”，并在“七五”、“八五” “九五”、“十五”等科研开发计划中设立相关专题，“十一五”及今后还将在“袋除尘器＋干法脱硫”等方面继续设立专题。在国家环保局有力组织和领导下，在中国环保产业协会袋除尘委员会大力倡导、推动和指导下，一大批科研院所、大专院校和设备、滤料厂家，还有部分敢率天下先的火电厂家等参与了这项集体性的重大科研攻关。从出国考察到引进、消化、吸收国外先进技术，去粗取精，去伪存真。从试验研究到工业化设计、制造、安装、调试各关键环节，精益求精，瑕玼必究。

      这里要指出的是：不是所有国外技术都是好的或者是先进的，如上海杨树浦电厂从澳大利亚某公司引进的袋除尘技术就是虚假先进技术的代表。也曾给袋除尘器技术推广造成很大信誉损害。
不少单位及科技人员不辞辛劳，夜以继日，终于迎来了丰收季节。从90年代后期开始，袋除尘器的引进和国产化项目逐渐在我国燃煤锅炉直至电站燃煤锅炉除尘领域扎下了根，并呈现大面积推开之势。今天我们可以自豪地说，除少数材料和元器件质量外，我国的袋除尘技术已经达到国际先进水平。

5 业绩

     其中一大批做出过重大贡献的单位我们应该铭记，如北京市劳动保护科学技术研究所、东北大学、合肥水泥研究设计院、冶金部武汉安全环保研究院、武汉天澄环保科技股份有限公司、江苏吴江除尘设备厂、辽宁抚顺工业用布厂（博格）、南京玻璃纤维研究院、国电南京环境保护研究所、哈尔滨工业大学、河南电力试验研究所、河南焦作电厂、内蒙古丰泰电厂等。

     目前电站锅炉袋除尘器在我国成功使用的单位有：内蒙古丰泰电厂（2×200MW发电机组，配2台德国鲁奇低压回转脉冲）、焦作电厂（把原3MW发电机组的电除尘器改造成国产低压长袋脉冲，把原220 MW发电机组的电除尘器改造成低压行喷脉冲）、郑州新力电力有限公司（2×200MW发电机组，把2台电除尘器改造成2台低压回转脉冲）、北京第二热电厂燃油锅炉配低压回转脉冲、呼和浩特发电厂（2台670t/h煤粉锅炉，配2台澳大利亚低压回转脉冲）、广东云浮亨达利水泥厂有限公司自备电厂（2台130t/h循环流化床锅炉，配2台低压长袋脉冲）、河南安阳化肥厂自备电厂（2台75t/h循环流化床锅炉，配2台低压长袋脉冲）、河南巩义二电厂、江苏张家港保税区恒源热电厂、江苏徐州诧城电厂（2台循环流化床锅炉，用2台低压长袋脉冲）等，电站锅炉用袋除尘器总数近70台。另外还有100多台袋除尘器用在我国其它燃煤锅炉上。以上所列仅为部分有代表性的火电厂家，请鉴谅。

     用于电厂锅炉烟尘治理的袋除尘器主要有低压回转（旋转）脉冲(在线清灰)和低压长袋脉冲袋除尘器(在线或分室离线清灰)等。从世界各国燃煤电厂锅炉除尘系统使用情况来看,这2种脉冲袋除尘器均能满足高可靠性、高稳定性、高效率的要求。只是低压长袋脉冲袋除尘器使用的国家较多些。焦作电厂“电改袋“就是使用低压长袋脉冲袋除尘器。

6措施

     当前，尽管总体形势看好，新型高效脉冲袋除尘器用于电站锅炉除尘在我国只能算刚刚起步，用我国一位老一辈的袋除尘专家的话讲，这只不过是火电行业给我们打开了一扇窗户。我们一定要慎之又慎，千万不要让人家再把这扇窗户关上！结论是八个字：任重道远，如履薄冰！历史的经验教训确实太深刻了，今天的袋除尘科技工作者已经从国内外许多成功实例和这些经验教训中汲取了丰富营养，站在前辈的肩膀上凝聚了足够的智慧和能力，悲剧决不会再上演了。

     有了先进的袋除尘器技术并不等于一定能做好电站锅炉除尘。还必须深刻分析和把握设计要点和运行规律，必须深入到运行管理的深层采取保障措施。“结合主机工艺做除尘”是我们多年的经验结晶。电站锅炉对除尘系统设计要求、锅炉主辅机性能工况、煤质理化分析、烟气粉尘特性分析、对运行中可能出现的重大问题有应对方法等被称为电站锅炉袋除尘系统设计的五要素。只有真正把握了这些关键要素，好的袋除尘技术才能发挥应有的作用。

      除尘器是火电厂生产四主机之一，在设计这种大型、超大型袋除尘器时，必须把电力生产的高连续性、高重要性所要求的高可靠性、高质量放在第一位，必须确保袋除尘系统长期、稳定、安全、可靠运行，才能维持电力生产的正常进行。在整个火力发电系统中，四主机应是一个有机整体，必须综合调控才能协调工作，才能做到电力生产的优质、高产、低消耗。具体地说，在选用了合适而先进的袋除尘器技术的基础上，还必须采取以下的安保措施：

     ⑴ 袋除尘器自动监测和自动程序控制：袋除尘器压差检测、超压报警和调节，清卸灰各种参数和动作状态显示、状态控制，烟气温度检测、超温报警和调节等。

      ⑵ 滤袋保护：空气预热器或燃烧设备发生故障时，烟气温度会突然剧烈上升，有可能烧毁滤袋。当烟气温度达到上限时应能报警，并自动启动降温措施，如在空气预热器烟道出口外壁喷水或在除尘器进口管道外壁喷水等。也可启动旁通烟道甚至考虑停炉。考虑到某些滤料抗氧化能力较差，非到万不得已不主张用掺冷风的方式降温。

     为了防止点炉时油烟粘袋，系统中应配预涂灰装置。 

     各种燃煤中均含有一定水分，无论哪一种水分在燃烧时均会通过蒸发和分解等形式析出，使烟气含湿。内在水分和结晶水分基本上不会改变。而在开采、运输和储存过程中混入的地下水、地表水和雨水等外在水分则有较大变化。烟气中水蒸汽含量较高而烟气温度较低时，最严重的情况是烟气温度同时低于水露点和酸露点时，则会在滤袋上产生结露现象，严重危及袋式除尘器的安全运行和滤袋寿命。因此，袋式除尘器必须要考虑抗结露措施。袋式除尘器外壳体采用良好的保温手段可有效地预防结露。必要时还应考虑加热等手段。

      ⑶ 气流均布措施：含尘气流在不同箱区、同一箱区不同滤袋、同一滤袋不同部位等分布必须尽可能均匀，这是保护滤袋免受气流冲击、延长滤袋寿命的必要条件。对大型、超大型袋除尘器来说更为重要。增大占空比（即加大袋间距）能在很大程度上促进气流分布均匀。在进气口内设置导流分布板也可提高含尘气流分布的均匀性。此外，增大袋除尘器进排风道的空间尺寸也有利于含尘气流均匀分布，这就是所谓“均压区”概念。

       ⑷ 结构安全：材料力学和结构力学告诉我们，金属结构件几何尺寸越大，其抗挠曲性越差。对大型、超大型袋除尘器而言，风机动力配置可达数百乃至数千KW，其耐压和承重结构决不是中、小型袋除尘器简单的几何放大。国内外许多大型除尘器在投运时都曾发生过特大结构缺陷事故。轻则结构变形、凹陷，使漏风率增大。重则引发除尘器关键部位严重垮塌、断裂，有毒、有害的污染性气体、粉尘大量泄漏，甚至造成整个除尘和生产工艺系统瘫痪。设计时必须对结构件受力进行科学计算，并留有充足余量。制造、安装过程要从钢材和各种辅材质量，焊接质量、安装质量等各环节从严掌控，严格按照行业规程和规范进行验收。各独立受压箱体或独立受压管网段还应设置压力释放阀。

      ⑸ 设备保护：所有用电设备都必须按相关规程或规定设计过载、过热和短路保护装置。这些故障信号可集中送到PLC报警或参与程序控制。另外，大型袋除尘器应设紧急事故按钮。

7条件

       国内外许多专家的研究成果表明：电除尘器很难除去对人类健康特别有害的PM10及PM2.5。特别要指出的是有害金属微尘大部分在PM2.5以内。云南昆明普坪村电厂附近一所小学因电厂烟尘铅污染就曾发生过集体中毒事件。即使是采用传统3电场、宽间距的高效电除尘器，除去粗颗粒较易，对PM10及PM2.5的控制也很差，电除尘器前和电除尘器后的PM10浓度降幅不大，而PM2.5浓度几乎没有下降。而袋除尘器则可同时除去烟尘中的PM10和PM2.5，使烟尘中对人类健康危害最大的PM10和PM2.5降低到无害的程度。这就是我国新建火电厂烟尘排放虽得到有效控制，仍然要推进“电改袋”主要理论依据。
现在，新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）已经颁布实施，电站锅炉的烟尘排放普遍都要达到≤50mg/Nm<SUP>3</SUP>。这样，电除尘器对袋除尘器的传统优势（投资省、运行费用低）已丧失殆尽，而缺点突显无遗。今后的电站锅炉除尘则基本上都要选用袋除尘器。

8前景 

     目前，随着全世界范围内火电生产工艺装备大型化、高精化的发展趋势，除尘系统大型化已成为必然。数十万乃至数百万工艺处理风量的袋式除尘器在我国已经成功应用。象许多发达国家一样大规模“电改袋”高潮在我国呼之欲出。我国的环保科技工作者必须肩负起这个历史责任，必须在这个领域里占有一席之地。

      在国内环保市场理顺后，国内环保企业完全有能力用自身技术、产品质量和劳动力价格低的优势与国外环保企业一争高下，并且还可开拓和占领更多的国际市场。