1 宝钢工程技术集团有限公司 3 张家港新中环保工程公司 2 宝钢股份自备电厂 4 抚顺天宇滤料有限公司
摘要：本文论述了宝钢电厂3#机组电改全袋工程的特点，介绍袋式除尘器及滤料的比选过程、结构型式和设计参数，总结除尘系统所具有的技术特色和投运后所取得的效果，肯定这项电改全袋工程取得了成功，对我国同类工程的建设具有参考作用。
宝钢电厂3#机组发电容量350MW，配四电场电除尘器，系引进日本三菱重工成套设备，1999年投运。由于机组设备的老化以及燃煤条件和燃烧工况的变化，电除尘器实际排放浓度200～250mg/Nm3，严重超标。为适应新的排放标准要求，2007年立项改造，2008年确定除尘、脱硫、脱硝一体化改造方案，将原电除尘器改造为中压行喷脉冲袋式除尘器，2009年6月16日竣工投运。改造后的袋式除尘器外观见图1.1。
(1)燃烧工况复杂多样，有全烧煤，也有掺烧高炉煤气（BFG），烟气参数多变，并且变化幅度较大，详见表2.1。
(2)除尘与脱硫、脱硝一体化处理，采用Mobotec炉内喷钙脱硫、低氮燃烧脱硝技术。为控制烟气温度，并提高二次脱硫效果，在空气预热器出口设有喷雾冷却增湿装置（IDH）。
在技术交流及调研考察阶段，有关袋式除尘器的选型归纳形成四种型式，即低压回转脉冲袋式除尘器、中压行喷脉冲袋式除尘器、分室定位反吹袋式除尘器、电袋复合除尘器。结合宝钢电厂3#机组的实际情况，经过多次专题研讨论证，采用逐步排除法，最终确定选用中压行喷脉冲袋式除尘器。
(1)全袋与电袋，各有优缺点，也各有成败案例。电袋曾是剧烈推荐的，但最终还是排除电袋，出于以下理由：
①本改造项目要利用滤袋表面粉尘层作为反应床进行二次脱硫，而前电把大部分脱硫剂除下来，会影响脱硫效果；
②改造空间受限，如果把一电场留下来，后面空间不能布置足够的过滤面积，即使尽最大努力把后端壁板伸展扩容，过滤风速仍要达到1.3m/min，难以接受；
③关于前电产生臭氧、催化生成NO2、对PPS滤料氧化腐蚀的问题，当时已有多个案例报导，对此尚不能作出令人信服的解释。
(2)脉冲与反吹风，各自优缺点也很显然。反吹风是我国自主开发的技术，具有独创性，本项目曾确定予以采用。正在此时，传来了山西某电厂反吹风除尘器滤袋大批量破损“灌肠”的信息，专程考察，见到这种惨不忍睹的场面，不得不改变初衷，将其排除。
(3)行喷脉冲与回转脉冲，或称静态脉冲与动态脉冲，各自的优缺点也很显然。对于从Lurgi引进的这种回转动态脉冲，其清灰的有效性以及均匀性是受到质疑的，至少比不上行喷静态脉冲，因此将其排除。
(1)常规和覆膜。鉴于我国覆膜滤料产品的质量、价格及其在电站锅炉使用效果的实际状况，决定选用超细面层(占30%)针刺毡，并经热定型及PTFE乳液渗膜处理，使不腹膜滤料具有近似于覆膜滤料的表面过滤性能。
均质与梯度结构。在纵向采用细旦、中旦、粗旦PPS纤维网叠合形成梯度结构，见图3.1。透气率控制在60～90L/dm2.min。
(2)采用加强型PTFE长丝基布，提高PPS针刺毡的抗张强力及其对温湿度波动的适应能力，延长使用寿命。
利用原电除尘器2台3通道模式，改造为A、B侧6列24室行喷脉冲袋式除尘器，每侧设2路旁通烟道，见工艺流程图（图4.1）。
除尘器纵向袋室按阶梯形布置，在入口喇叭管内设有第一道多孔均流板，第二道槽形导流板，实现三维布风，按正面1/6、侧面1/3、底部1/2的比列分配流量。除尘器各通道进出口设有切换阀及补偿器，可实现离线检修。灰斗及输灰设备利旧，详见4.2。
利用锅炉空气预热器（AH）与袋式除尘器（BF）之间的有限空间设置喷雾冷却增湿箱（IDH）及其导流片和调节阀。
(1)平衡空气预热器出口烟道横向温度分布不均问题。在水平方向设9根喷雾立管，按温度高低每根立管上下设4～9只两相流喷嘴，使增湿箱出口分配到三列袋室通道的烟气温度尽可能均匀一致。
(2)补偿因不同燃烧工况造成的预热器出口烟气温度大幅度波动问题。选用两相流可调喷嘴，用压缩空气雾化冷却水，用多位测温探头及专用控制仪，严格控制除尘器入口烟气温度：在最大混烧高炉煤气（工况三）时，实现强喷雾使其烟气温度≤160℃；在全燃煤（工况一）时，实现弱喷雾，使其烟气温度≥110℃，满足脱硫要求并不结露。
用导流片和调节阀向除尘器的三列袋室通道均匀分布烟气流，在设计阶段用流体动力模拟，初步确定导流片的形状及其布置，在调试阶段再局部修改导流片，使分配到三列袋室通道的烟气量尽可能均匀一致。
电改袋后，系统阻力增加700～800Pa，引风机需作相应改造。本机组原设引风机3台（2用1备），流量120×104m3/h，全压3332Pa，电机装机功率1560kW。按实测，该风机尚有300～400Pa富余压头，差值不多。为此确定仅更换风机叶轮，并对叶轮形状稍作改变。经计算电机功率也够，而不必更换。这是最为经济有效的处理方法。
该项目除尘器招标文件规定使用GOYEN进口脉冲阀，为扶持国产脉冲阀的开发与推广应用，经说服业主，在最不利的中间通道袋室安装38只尚泰公司生产DMF-Y-76型脉冲阀，进行同工况实际运行考验。
本项目竣工投运至今，已有28个月，除尘器经受了全燃煤、最大混烧高炉煤气、机组满负荷发电、烟气喷雾冷却加湿、锅炉水冷壁爆管等多种工况的考验，一直稳定运行。除尘器入口温度长期保持在120～160℃之间，除尘器上限阻力维持在900Pa以下，清灰喷吹周期控制在100～180min，烟尘排放浓度小于20mg/Nm3。表6.1为电改袋前后，委托实测的运行参数对比。
(1)IDH及其导流调节装置对本项目的正常投运起着关键作用。对不同燃烧工况的锅炉烟气参数，以及预热器出口烟气的温度和烟气流分布起了有效的调节均衡作用，确保袋式除尘器6列通道袋室温度、流量、阻力基本均匀一致，并在设定范围内。图6.1为2011年6月27日从CRT画面实摄的各通道烟气温度、出口含尘浓度和阻力记录。
(2)2010年4月2日发现袋室阻力升高，并伴有温度、湿度异常变化。先采用缩短清灰周期(至30min)方法维持袋室阻力小于1200Pa，后因问题越来越严重，4月4日停机检查，发现3U水冷壁7处爆管，最大孔10×22mm，滤袋表面有糊袋现象。经抢修补焊，恢复运行，滤袋日渐烘干，尘饼脱落，历时二周左右，袋室阻力与清灰周期恢复正常。在这个过程中滤料的超细面层和梯度结构起着重要作用。
(3)本项目的炉内喷钙脱硫技术并不成熟。投运后经多次测试改进，脱硫效率仅为40～50%，不能达到设计要求，2009年底停运，2010年采用袋式除尘器后石灰——石膏湿法脱硫方案进行二次改造。在炉内喷钙脱硫停运后，进入袋式除尘器的SO2浓度达到400～700ppm，滤袋经受了酸性气体的考验。说明采用PPS梯度纤网和PTFE高强基布制成的针刺毡滤料是合适的。
2011年2月底，脱硫二次改造竣工投运，由于前袋的高效除尘，进入后脱硫的烟气浓度低于20mg/Nm3，使原湿法脱硫塔及其GGH存在的腐蚀、堵塞等疑难问题得到有效缓解，大大减轻了维护管理工作量，脱硫石膏的品质得以显著提升。
(4)9954条φ165×8550（PPS+PTFE）混合纤维针刺毡滤袋已连续运行28个月，没有破损。经取样检测，各项指标完全正常，现场运行状态及参数良好，估计其寿命至少可达三年以上。
(5)38只DMF-Y-76型国产脉冲阀已连续运行二年多，未发生过任何故障，清灰效果良好，完全可以取代进口脉冲阀。
(6)电改袋后，系统运行阻力提高560Pa，引风机运行能耗增加约200kWh。但由于省却了原电除尘器四电场高压供电负荷，并且维护检修工作量大量减少，因此节能、节资效益十分显著。
