半干法脱硫配套布袋除尘器在超洁净排放中的应用

一、概况

随着国家对热电机组烟气实现“50355+53”超洁净排放的大环境要求，循环流化床半干法脱硫工艺具有着占地省、工艺副产物为干态便于运输处理、投资成本省、运行成本低、无二次污染物排放等一系列明显的优势，是城市热电机组超洁净排放的最佳选择。其后配置的布袋除尘器为了适应烟气特性及更严格的粉尘排放浓度要求(≤5mg/Nm3)，需要对普通布袋除尘器进行优化升级设计。

经特殊设计过的布袋除尘器主要由箱体、气流分布系统、过滤系统、清灰系统、气源系统等组成，其有如下特点：①除尘效率高，特别是对细粉以及PM2.5有着很高的捕集效率，一般可达到99.999%以上，确保粉尘排放浓度≤5mg/Nm3;②适应性强，它能适应不同烟气负荷以及处理不同类型的颗粒污染物;③操作弹性大，入口气体含尘浓度变化较大时，对除尘效率影响不大。

二、超净排放中半干法脱硫烟气的特殊性

在超洁净排放中的循环流化床半干法脱硫系统，与之前常规的半干法脱硫系统有着迥然不同的地方，常规脱硫塔出口的粉尘浓度通常均在800～1000mg/Nm3，而超净排放中脱硫塔出口的粉尘浓度要在1000mg/Nm3以上，粉尘浓度特别大;脱硫塔出口的烟气温度非常低，只有70℃左右，而且需要长期稳定运行在这一温度区间里，最直接的反映就是烟气的含湿量大，特别是垃圾焚烧炉烟气，含湿量可达到15%.

三、超净排放中脱硫配套布袋除尘器的特殊设计

1)气布比的选取

常规半干法脱硫配套布袋除尘器气布比较高，一般在0.75~0.80m/min之间，但在超净排放中，由于布袋入口烟气中含尘量极高、粉尘颗粒粘度、湿度非常大，使得布袋除尘器的过滤面积需要足够大，才能达到较好的过滤效果。同时，为了增大细粉以及PM2.5的捕集效率，滤袋表面须覆盖一定的粉尘层，清灰频率不能过高。经试验，布袋除尘器阻力可控制在：1800～2000Pa，清灰频率又不至于过于频繁而影响设备的使用寿命。故气布比要求较低，经反复试验，取值须在0.70～0.75m/min之间。

2)气流上升速度的选取

布袋箱体内的气流上升速度是一个非常关键的控制参数。在设计过程中，须保证气流的上升速度小于粉尘颗粒的沉降速度，如果气流上升速度过大，则会造成滤袋清理下来的粉尘悬浮在半空中，甚至会二次夹带到滤袋上，必然造成布袋除尘器的阻力居高不下，使得整个清灰系统处于瘫痪状态。经过大量工程案例得出，当气流上身速度控制在0.80m/s以内时，清灰系统能处于正常的工作状态。

3)滤料的选择

滤袋作为布袋除尘器的核心部件，有着举足轻重的作用，滤料的选择自然也成了重中之重。对于燃煤锅炉和垃圾焚烧炉而言，PPS是首选滤料，PPS滤料的性价比非常高，其耐酸强，有很强的耐水解性，稳定性和阻燃性好，抗拉、抗磨、抗折性好，PPS滤料的缺点是抗氧化性能较弱;对于垃圾焚烧炉而言，由于垃圾炉烟气中的含氧量和湿度都比较高，通常达到10%和16%，P84和PTFE可作为首选滤料，其优点是抗氧化性很强。但是无论选用何种滤料，要想达到超净排放的标准要求，滤料必须混纺超细纤维，表面做覆膜处理，防水放油处理前的滤料表面克重不得低于630g/㎡。

4)预沉降室的设置

由于超净排放中脱硫塔出口的粉尘浓度要在1000mg/Nm3以上，粉尘浓度特别大。为了减轻滤袋的除尘负荷，须设置预沉降室。为了提高沉降室的除尘效率，须对沉降室做一些特别设计。或在箱体内加装百叶窗挡板，延长粉尘通行路程的同时，使粉尘在重力作用下逐渐沉降下来，或在箱体内加装“人”字形挡板，使气流产生一些小股旋涡，粉尘受到离心力作用，与气体分开，含尘气体中的大颗粒粉尘发生自然沉降并经导流系统分离后直接落入灰斗、其余粉尘在导流系统的引导下，随气流进入箱体过滤区。在布袋除尘器设计时可充分的利用此段，将其容积扩大，粉尘在此处的停留时间增大，提高预沉降室的除尘效率。

同时，提高布袋中箱体的高度，改变从布袋灰斗进气的传统方式，优化为从布袋中箱体进气的方式，如此一来，使得烟气进入布袋除尘器后上升到滤袋有了一定的空间，也避免了布袋灰斗内处于沸腾状的存灰的二次扬尘。经过如此优化过的沉降室，预除尘效率可达到60～70%。

5)布风系统的均匀性

超净排放设计的布袋除尘器，采用模块化结构设计，室内分为多个小袋室，袋室与袋室之间相互独立，如此一来，各室的进风均匀性至关重要，直接影响着布袋的除尘效果。为此，通过CFD数值模拟来验证流场的均匀性，以下是布风系统设置前后的烟气流场模拟对比图。

通过流场分析，可以很清晰的发现，在未设置布风分配系统的情况下，各个袋室的烟气负荷极不均匀，靠近尾部的袋室烟气负荷偏大，这样必将导致尾部布袋室超负荷运行，气布比和气流上升速度都将严重超出设计值，导致室差压过大，清灰过于频繁，甚至无法正常清灰。在设置了布风分配系统以后，可以发现，各个袋室的烟气负荷较之前有了明显的变化，烟气分配也非常均匀，为清灰系统正常运行提供了有力的保障。

6)船型灰斗的设计

超净排放中，由于吸收塔床层差压较大，布袋的灰斗必须存有足够循环的灰量，满足吸收塔的灰循环系统的建立。此时，布袋灰斗可设置成大船型灰斗，灰斗底部设置空气斜槽，空气斜槽的设置角度不得低于10°，这样可以保证灰斗出灰的连续性，也减少了出灰的机械故障点。

7)旁路系统的取消

常规的布袋除尘器一般设置内置式旁路，当锅炉爆管时，切换烟气走向以保护布袋。但是在超净排放系统中，布袋除尘器的旁路密封性及其重要，正常运行时，如果密封性不好，原烟气极易泄露，对净烟气排放浓度造成影响，导致烟尘排放浓度超标，而旁路阀又很难做到零泄漏。与此同时，环保局已经明文规定脱硫除尘系统不准设置任何旁路系统，为此在超净排放的系统中，考虑取消内置旁路系统，杜绝泄漏的一切可能性。

四、结论

在超净排放的半干法脱硫系统中，配套的布袋除尘器承担着举足轻重的作用，只有对原有常规布袋除尘器进行优化升级改造，方能满足当下严格的粉尘排放标准。在加快空气质量改善和阴霾问题的解决的当下，具有很好的推广意义。

编辑：李晨