电袋教材--电袋复合除尘器总体设计

电袋复合除尘器的总体设计

电袋复合除尘器是指在一个箱体内紧凑安装电场区和滤袋区，有机结合静电除尘和过滤除尘两种机理的一种新型除尘器。电袋复合除尘器是提高除尘效率和降低除尘器能耗的新一代产品，该产品将成为我国燃煤电厂及其它工业烟气实现新标准（≤30mg/Nm3）达标排放的可靠的新型除尘设备。

电袋复合除尘器属非标产品，其工况条件、设备所需达到的性能要求及用户需求不同，除尘器的总体设计方案亦有所不同。以下就电袋复合除尘器的适用条件、基本参数设计、滤袋选择及其他附属设备选择等做简要说明。

一、电袋复合除尘器适用条件

针对燃煤电厂，电袋复合除尘器适用条件如表一所示：

表一：电袋复合除尘器适用条件细则

二、 电袋复合除尘器类型

目前在除尘市场中有多种除尘结构称为电袋复合除尘器，根据电袋复合除尘器原理中的除尘、荷电作用以及国标定义，它是指在一个箱体内紧凑安装电场区和滤袋区，有机结合静电除尘和过滤除尘两种机理的一种除尘器。

上图所示，左图为整体式电袋复合除尘器，右图应为一种双级除尘器。近年，双级除尘器在国内市场中逐步减少，整体式电袋复合除尘器已成为电袋技术发展的主流。两者之间比较如表二。

表二：电袋复合除尘器与双级除尘器比较

三、总体方案设计前准备工作

1.原始参数及资料收集

为充分了解项目情况，提供性价比较高的除尘器方案，在项目总体设计前需尽量收集确定以下基本参数资料：

a)设备运用行业（电力、水泥、钢铁）、机组容量、设计烟气量、烟气温度

（改造项目应掌握最高连续运行温度）、入口浓度、出口排放要求、烟气工作压力、设备阻力要求；

b)煤质资料、耗煤量、空气预热器出口过剩空气系数；

c)粉尘性质(比电阻、堆积密度、灰成分分析等)；

d)当地环境条件：风载、雪载、地震烈度、土质类型、当地大气压力、海拔、

环境温度等；

e)场地限制及要求、进风方式要求；

f)改造项目应提供原除尘器总图、系统烟道图、原除尘器设计参数、原除尘

器测试报告、现有除尘器使用情况及引风机设计基本参数和性能曲线。

2.校核用户提供的参数和资料

a) 烟气量：烟气量是总体设计中最重要的参数之一，其实际工况烟气量多少

与所选设备容量规格密切相关。因此，为控制设备成本，做到最优、最省的总体方案设计，有必要对烟气量进行校核。可按提供的煤质资料、耗煤量、过剩空气系数、当地大气压等参数计算除尘器入口烟气量，验算所提资料烟气量是否有较大偏差；如无法提供较准确的煤质资料、耗煤量、过剩空气系数等资料，可参照表三核对。

表三：常规燃煤机组对应烟气量

b)入口浓度：电袋复合除尘器适应煤种、烟尘比电阻、灰分变化的能力强，

出口排放浓度能够长期高效、稳定地满足要求。但是，如果入口浓度与设计值偏离过大，电场区设计容量不太够时，势必增加袋区负荷，影响滤袋

寿命。因此，准确的掌握除尘器入口浓度变化范围是必要的。入口浓度可按以下经验公式核算：

=（Aar×C）×0.9×106÷Q0

公式一：P

入

—入口浓度，g/Nm3；

式中：P

入

Aar—煤的灰分含量，%；

C—耗煤量，t/h；

Q0—标况烟气量，Nm3/h。

公式二：P

=（Aar÷https://www.360docs.net/doc/316093114.html,＋0.1）×21

入

—入口浓度，g/Nm3；

式中：P

入

Aar—煤的灰分含量，%；

https://www.360docs.net/doc/316093114.html,—煤的低位发热值，MJ/kg。

以上内容经校核后，若偏差较大的，应向用户提出澄清。

四、电袋复合除尘器主要参数选择

(一)电场区参数选择

电袋复合除尘器中电除尘区有着极其重要的作用，它直接影响了后级布袋区的各项运行性能及滤袋使用寿命，其作用不可忽略，因此，对于电除尘区的设计必须要科学合理，更不能因为有布袋区来保证排放效果而忽视或折扣了电除尘区的设计。特别对于大型机组，其设备运行的可靠性及安全性尤其重要。

1.电场数选择：

电袋复合除尘器根据项目机组大小，电场数的多少可参考表四进行选取。

表四：电袋复合除尘器电场数的选取

2.比积尘面积选择：

电除尘器的除尘效率与电场比积尘面积呈指数关系，电区的电场数从2-4的每递增一个，其效率的递增数越小，所以电袋复合除尘器的电区数越多，在除尘机理上配置就越不合理和科学。电袋复合除尘器总体设计时，应根据滤袋区入口

浓度要求选择电场区除尘效率，并参照电袋复合除尘器国家标准，其电场区的比积尘面积可按表五进行参考设计。

表五: 电袋复合除尘器电场区的比积尘面积

3.电场结构形式选择：

电袋复合除尘器的电场数少，若出现故障时将影响后级滤袋区的运行性能。中小型机组项目在进行设计时，电场区设计一般采用1个电场，那么建议尽量考虑采用前后小分区供电，即把1个电场分成2个分区，1个分区故障时，另一个分区正常工作，确保电除尘区的投运率及可靠性。

4.电场区其他参数选择：

a)电场风速：电场风速过高，容易产生二次扬尘。电袋复合除尘器总体设计时，

可初选电场风速≤1.1m/s，但对于入口浓度较高项目电场风速可下调至1.0m/s 以下。

b)通道数、电场有效长度及极板有效高度：在电场数、总集尘面积、电场风速

确定的条件下，通过分别调整通道数、电场有效长度和极板有效高度，就可确定电场规格。同时，在设计时应充分考虑滤袋区布置、电场高宽比等参数，做到性价比最高。

5.高压电源选择：

当进口含尘浓度较高时，可考虑采用高频电源。对于高浓度烟气工况，高频供电有利于提高前级电除尘区的除尘效率，降低布袋除尘区的入口含尘浓度；并强化烟尘的荷电效果，提高细微粉尘凝并能力，改善滤袋表面粉尘堆积结构，提高袋表面粉饼透气性和清灰性能，降低滤袋阻力上升率和清灰频率，有利于延长滤袋使用寿命。

(二)滤袋区参数选择

1.清灰方式选择：

目前布袋除尘器清灰方式主要有低压行脉冲喷吹和低压回转脉冲清灰两种

类型。综合考虑气流分布、清灰效率、设备安全可靠等因素，滤袋区选用低压行脉冲喷吹技术更能发挥电袋复合除尘器低阻、滤袋长寿命性能。

2.过滤风速选择：

根据电袋工程实践，在满足设备总阻力小于1200pa时，滤袋区的过滤风速取1.1m/min～1.2m/min即可满足性能要求。

3. 清灰周期选择：

最小清灰周期一般是指在滤袋使用末期，考虑最恶劣工况下的脉冲清灰周期时间。周期时间大小一般按电场区出口浓度划分，以50MW以上机组为例，其清灰周期可参考表六选取。

表六: 电袋复合除尘器最小清灰周期

当机组较小时，其所需配置脉冲阀数量较少，此时清灰周期需适当进行调整，避免出现清灰气源补气不足。

4. 脉冲阀数量的选择：

根据本项目烟气量、预选取的过滤风速及选定的滤袋规格，可理论计算出本项目所需滤袋条袋数，再进行矩阵排列，得出单行喷吹滤袋数及脉冲阀总数。不同规格或不同厂家的脉冲阀，在相同工况条件下，所能喷吹的滤袋条袋数亦有所不同。龙净公司拥有国内外最大型脉冲喷吹实验台，可进行最长10m滤袋的多种组合喷吹试验，为电袋复合除尘提供可靠的技术支撑。同时单行喷吹数的多少还与电场区的选择密切相关，怎样做到结构最合理、性能最优、性价比最高成为各个生产厂家的技术秘密。

五、滤料的选择

(一)烟气工况条件对滤袋寿命的影响

烟气工况条件与燃用煤种含硫量、炉膛类型、燃烧方式、设备漏风率、系统运行操作等因素有关，影响着烟气的化学成份浓度与运行温度，这些工况条件将直接影响滤袋的使用寿命。

每种滤袋材质都具有特定的物理、化学性能，行业中通常使用抗温、抗酸、

抗碱、抗氧化、抗水解5项指标来评测滤材物理、化学性能的优劣。工业应用中，袋类除尘常用几种滤材性能见表七。滤材中除PTFE材质具有全面最优的综合性能外，其它均有1-3项不足之处。PPS是目前燃煤锅炉袋类除尘的主要滤材，材料厂家给出的抗酸性能优良，但在实践应用中发现，PPS在复杂的燃煤烟气中，承受酸腐蚀的能力不尽如意，行业中已发生多起因酸腐蚀引起PPS滤袋短期内大量破损的案例，因此，正确对待烟气条件对PPS滤袋使用寿命的影响，将有利于电袋除尘的长期稳定性能。

表七: 工业常用滤材物理化学特性表

劣。

燃煤锅炉烟气成份中主要由CO

x 、H

2

O、SO

X

、NO

X

、O

2

等组成，能直接破坏PPS

材料的充分主要为SO

3和NO

2

、O

2

。一定条件下当SO

3

、NO

2

与H

2

O化合形成硫酸和

硝酸，对PPS具有发生强烈的腐蚀，高浓度酸液还具有强氧化性。同时O

2

对PPS 滤材也具有氧化破坏作用。这些有害气体在不同温度下对PPS破坏的规律如下：1.随温度的上升，化学物质对滤材的氧化速度加快，烟气发生酸结露概率减小，

氧化成为破坏滤袋的主导因素。

2.随温度的下降，化学物质对滤材的氧化速度减缓，发生酸结露概率增加。当

温度下降至烟气露点温度以下时，酸液腐蚀成为破坏滤袋的主导因素

(二)滤料的选择：

2008年始，龙净环保特别重视烟气条件影响滤袋寿命的课题研究，与高等

院校、日本东丽公司、滤袋厂家联合通过运行观察、破损滤袋检测、烟气成份测试、新材质滤袋试用等方法，查找烟气条件影响滤袋寿命的规律与对策。认识如下：

1)PPS滤袋的使用条件有局限性，并非适用于各种燃煤烟气条件。

2)对于燃煤硫含量高于1.5%且炉内不脱硫、烟气NO

浓度高且无脱硝装置、

X

设备漏风率大、运行温度幅度波动大的烟气条件，选择滤料时必须慎重,应考虑选择一种耐温、耐腐蚀、抗氧化性能更优的新型滤料。

滤料的选择是各电袋生产厂家的专有技术，不同的工况条件和不同的除尘性能要求，所选择的滤料存在极大差别。一般来讲，滤料的选择需考虑烟气温度、烟气化学成分、粉尘性质、颗粒极配，同时还需考虑烟气含尘量、排放要求、系统阻力及用户的经济能力。总体方案设计时，滤料可按以下条件选取。

1.当烟气条件合适时，优选PPS滤袋。适用条件如下：

1)烟气化学成份条件

a)SO X浓度：＜1200ppm（～3400mg/Nm3），折算成收到基全硫＜1.5%；

b)NO X浓度：＜200ppm（～400mg/Nm3）；

c)烟气氧含量：温度≤160℃时＜8%，温度≤170℃时＜5%。

2)烟气温度

a)下限温度：高于酸露点20℃以上；

b)上限温度：≤160℃；

c)上限温度极限：瞬时为180℃，每次不超过半小时，1年累积不超过200

小时。

2.当烟气条件长期为高温、高氧、高硫或低温时，滤料需选择PTFE做主材。

3.改善排放和稳定阻力的措施。

a)P84复合滤料；

b)PTFE覆膜滤料；

c)滤料采用高克重。

4.滤料克重要求。

对于常规工况，以PPS为主材的滤料，要求克重为（550～600）g/m2，而对于特殊工况，需以PTFE为主材的滤料，克重需做到（600～800）g/m2，具体应

以实际工况要求选择。

滤料材质的选择需同时考虑各种工况条件、除尘性能要求及除尘器的设计参数。滤料材质选择应慎重，特别是在工况条件较恶劣时，选择合适的滤料才能满足排放及寿命等要求。

六、它核心袋配及重要件选用

1.袋笼的选用

袋笼是支撑滤袋的关键构件，其结构优劣将影响滤袋寿命。袋笼竖筋是滤袋最大受力线，数量越多，滤袋单位面积负荷越小，滤袋寿命更长。其选用要点为：a)Φ150mm及以上规格滤袋，袋笼竖筋宜选用16筋，Φ120mm～Φ 140mm

规格滤袋，袋笼竖筋宜选用14筋；

b)袋笼笼口需采用法兰式防护套结构，避免高速喷吹气流冲刷滤袋口，有效

防止袋口损坏；

c)表面采用有机硅喷涂烘烤工艺，提高防腐性能；

d)分节式结构，可靠卡环联接或轴联接，操作简洁方便。

2.脉冲阀的选用

a)国际通用的为隔膜式，个别厂商用活塞式。

b)隔膜阀国际品牌有高原、大河、ASCO等，国内品牌有上海袋配、苏州协

昌。质量国际品牌略优，售后服务上国内品牌更好。

c)脉冲阀使用寿命为100万次（或五年）。

3.花板的选用

a)花板的制作和焊接符合相应行业标准。采用激光加工，充分保证孔径、孔

位、平面度要求，安装后确保花板平整，花板平面度＜1/1000，对角线长度误差＜3mm，孔距±1mm内孔加工表面粗糙度为Ra=3.2。滤袋与花板的配合合理，滤袋安装后，必须严密、牢固不掉袋、装拆方便。其锈蚀等级为1级,且经过退火处理。

b)花板面钢板材质选用t≥6mm宝钢轧制低碳钢平板，大型机组花板厚度建

议采用8mm或10mm；

4.气包的选用

a)气包属压力容器，按国家规范要求应采用无缝钢管加工，不允许采用直缝

焊管或螺纹管加工；

b)要有足够的容积。根据脉冲阀喷吹量，气包需保证有足够的容积，以满足

一次喷吹所需耗气量。按经验气包内径需≥350mm。

七、滤袋保护装置的选取

锅炉系统运行时，起炉阶段及低负荷时的投油助燃，锅炉尾部燃烧或回转式空预器卡涩，水冷壁、过热器、再热器、省煤器爆管将产生不利于滤袋性能的工况。因此，除尘器必须考虑必要的保护装置，保护方式有起炉前预涂灰、旁路烟道、喷水降温装置。选用原则如下：

1.预涂灰装置，点炉投运助燃防护滤袋的必备装置。

2.喷水降温装置，目前在各种袋类除尘器中使用的效果不理想，主要在于

除尘器进口烟道长度短、烟气流速快，雾化水难以有效热交换而蒸发，

不但达不到降温反而引起烟道湿壁腐蚀、糊袋、灰斗湿壁堵灰等负面作

用，龙净环保不推荐选用。

3.旁路烟道，可以实现点炉、超高温、超低温保护功能，只要当地环保和

系统许可，推荐选用。其设计原则为：按处理烟气量的50%计算，设计

旁路阀出口烟气流速控制在25m/s～30m/s。