75t生物质循环流化床锅炉 尾气静电除尘器改造设计方案 (1)

75t/h生物质循环流化床锅炉电除尘器改造
设计方案
设计单位：泊头市启航环保设备有限公司
目录
目录 (2)
1、项目概述 (3)
2、工况条件（业主提供） (5)
3、设计依据和设计原则 (5)
4、改造方案 (6)
4.1、方案说明 (8)
4.2、拆除方案 (8)
4.3、新增布袋除尘器方案 (9)
5、改造后除尘器机理 (9)
5.1、改造后的除尘机理及技术特点 (9)
5.2、改造后复合型除尘器的除尘机理 (9)
6、改造设备性能保证措施 (11)
7、改造后的性能指标 (14)
8、设计界面 (14)
9、改造布袋除尘器的设计步骤 (15)
10、改造工期 (15)
11、改造袋式除尘器性能参数 (16)
12、改造后布袋除尘器能耗表 (18)
13、改造后除尘器与锅炉同步运行事项 (18)
14、电-袋复合除尘器详解 (19)
15、主要工艺手段及质量控制措施阐述 (21)
16、电气控制 (22)
17、公用介质（全部由用户提供） (27)
18、设备交付 (27)
19、设备验收 (27)
20、供货范围............................................................................................... 错误！未定义书签。

21、备品备件............................................................................................... 错误！未定义书签。

22、方案图附后........................................................................................... 错误！未定义书签。

1)项目概述
贵公司现有75t/h燃煤循环流化床锅炉2座，贵方预将锅炉改造为生物质锅炉，并对原有锅炉除尘系统进行升级改造；原锅炉烟气除尘系统配有1套干法、板卧式、单室三电场高压静电除尘器。

由现有除尘设施设计排放指标不能达到当今的炉窑排放指标，需对现有静电除尘设备进行合理的升级改造。

现行高压静电除尘器现状：
锅炉飞灰中，少量高比电阻和低比电阻的粉尘干式高压静电除尘器不能补集，这类粉尘直接通过电场排空，影响电除尘器排放浓度；常规干式三电场高压静电除尘设计排放浓度已超过现有环保标准；静电除尘器长期使用、维护后除尘效率已达不到原设计除尘效率；随环保标准的不断提高，烟气净化系统如果增设脱硫、脱销设备，三电场静电除尘器出口浓度不能满足脱硫、脱销的含尘浓度要求。

改造方案及特点：
设计改造后保留第1、2电场，将3电场改造为布袋室后增加部分布袋室（布袋除尘器）；1、2电场作为预除尘系统，正常使用1、2电场除尘效率可达80%以上，减轻了后部袋式除尘器的除尘器的负荷，增加的布袋的使用寿命，提高除尘器的排放浓度。

电袋组合式除尘器性能特点
1、适用高比电阻粉尘收集，除尘效率具有高效性和稳定性。

电袋复合式除尘器的效率不受高比阻细微粉尘影响，不受煤种、烟灰特性影响，排放浓度容易实现在50mg/Nm3以下，且长期稳定。

2、运行阻力比纯布袋除尘器低800Pa，可以减少引风机功率消耗。

3、清灰周期长、气源能耗小。

由于滤袋收集的粉尘量少，阻力上升缓慢，其清灰周期时间是纯布袋除尘器的2倍以上，压缩空气消耗量不到纯布袋的1/3。

4、延长滤袋使用寿命。

（1）运行阻力低、滤袋的负荷差压小延长了滤袋使用寿命。

（2）清灰周期长、清灰次数少延长了滤袋使用寿命。

（3）在相同运行条件下电袋的使用寿命比纯布袋除尘器的寿命延长2～3年。

（4）一次性投资少，运行维护费用低
适量提高过滤风速可减少滤袋、阀件等数量以降低设备成本及费用，运行能耗低和滤袋使用寿命长降低了运行及维护成本。

方案设计以贵单位提出技改资料为依据，主要就改造后的除尘器技术参数、关键部件选取、除尘系统的配置内容及范围等指标，明确详细技术参数、除尘器特点、设计制造标准、质量控制、设计功耗、改造周期等方面的内容。

同时，结合本公司在除尘器设计制作方面的丰富经验，提出合理化的建议。

结合该地区的除尘环保要求和形式，提出以下锅炉除尘器改造方案：
设计方案包含原有除尘器3电场内件拆除、袋式除尘器设计、制造、安装、设备热负市场、技术培训等等。

2)工况条件（业主提供）
生物质锅炉工况
3)依据锅炉满负荷生产设计
4)最大连续蒸发量：75t/h
5)设计燃料：生物质秸秆等
6)燃料热值：
7)除尘器进口烟气量：180790m³/h
8)静电除尘器进口烟温：～150℃
9)静电除尘器进口含尘浓度：～
10)现行除尘系统风机负压：-5107Pa
11)静电除尘器流通面积：52㎡
12)电场外形尺寸：16.56×6.88×9.2m（长×宽×高）
13)考虑壳体形变等，袋区可利用净空间：5.5×6.6×9（长×宽×高）
14)设计依据和设计原则
3.1、设计依据与标准
3.1.1、依据贵方提供的技术参数。

3.1.2、烟气粉尘的物理、化学性质，包含密度、温度、湿度、酸碱性、粒径分布、浸润性、粘附性、磨蚀性、燃爆性、露点等。

3.1.3、流化床锅炉烟尘的风量变动范围及周期。

3.1.4、我方的丰富设备设计、制造经验。

技术标准
3.1.5、《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996
3.1.6、《环境空气质量标准》GB3095-1996
3.1.7、除尘设备的验收按JB/T8532-1997《脉冲喷吹类袋式除尘器》和Q/IBNK01-2001《CD型长袋低压大型脉冲除尘器》；
3.2、设计原则
3.2.1、改造后的除尘系统采用有充分理论依据并经实践验证的领先技术，经得起长期可靠稳定地运行的检验；
3.2.2、设备改造后满足与生产设备同步稳定运行，以确保不影响操作、维修，又能达到较高的捕集率，真正地做到实用可靠，做到系统运行达标；
3.2.3、确保改造后的除尘系统操作、维护简单，不影响岗位操作（不改变工人操作方式），不防碍设备维修，而且能长期可靠运行；
3.2.4、确保上述几点的前提下，通过优化设计尽量降低工程造价，一次投资省，长期运行费用低，效果好；
3.2.5、设计顾及当地的气象条件，采用耐气候变化性能较好的传动及控制设备；
3.2.6、设计充分考虑在线施工的可能性，尽可能缩短施工周期；
3.2.7、满足国家及行业对环保的要求，并达标排放。

3.2.8、结构应美观紧凑，方便进行保温、防雨处理。

3.2.9、方便保养、维修。

3.2.10、方便运输、安装。

15)改造方案
工况条件下烟气量：
依据贵方提供的75t/h锅炉工况下的排放量，对锅炉高压静电除尘器改造后，系统进口烟气量满足锅炉100%负荷生产需求。

后级袋除尘滤料的选取：
近年，锅炉排放标准不断的提高，这使高过滤精度、高除尘器效率的炉窑袋式除尘器系统得到了发展；锅炉除尘器的发展也同样离不开合适的滤料来满足炉窑高温、高湿、强腐蚀性烟气的处理要求；PPS耐高温、抗腐蚀滤料炉窑烟气治理中得到了广泛的应用。

结合以往生物质锅炉的设计制造经验，生物质粉尘粉尘量大、飞灰带火、粉尘质轻、粘壁、积灰自然等进行专项设计。

滤料
改造方案选用PPS＋PTFE浸渍复合滤料，该滤料连续使用温度160℃，瞬间温度190 ℃；PTFE乳液对滤料纤维的浸渍处理，使纤维表面附着一层PTFE薄膜；PTFE不仅耐温性能优越，其包裹后的PPS纤维抗水解、抗氧化性能得到了更高的提升。

也可采用PPS＋PTFE防水覆膜滤料，可更好的保证排放浓度。

PTFE乳液浸渍和覆膜处理赋予该滤料更好的耐酸碱、抗氧化、抗水解性能，非常适合锅炉烟气的除尘，在锅炉配套袋除尘器工程中应用广泛；其使用寿命已经从传统PPS滤料的2～3年提升到了3年以上，有效降低了用户的后期运营成本。

后级袋除尘的选取：
过滤风速：
过滤风速是改造后袋式除尘器效率保证的关键，在以往设计应用中，锅炉袋式除尘器系统全过滤风速＜0.8m/min；在保证长期保证≤15mg/m³的排放要求下，又保留1、2电场静电除尘器的预除尘作用，此次方案设计值取：＜0.8m/min。

则除尘器的过滤面积为：
S=Q/V60
S---过滤面积㎡
Q---设计流量m³/h
V---过滤风速m/min
带入：设计流量180790m³/h，过滤风速0.8m/min
改造后袋式除尘器过滤面积≥3765㎡，设计依托原有静电除尘器第3电场及后部空间布置，依据贵方设计要求改造后袋区采用压缩
空气离线反吹清灰方式；利用原有壳体降低一次投资成本；离线清灰方式对滤袋清灰彻底，袋式除尘器区运行平稳，可有效控制运行阻力。

4.1、方案说明
4.1.1、保留高压静电除尘器第1、2电场
保留原电除尘器第1、2电场电除尘器原结构及电除尘器箱体外壳、支架、进风口、灰斗及灰斗阻流板、第1、2电场内部检修通道及原有卸灰系统等。

4.1.2、保留电除尘器完整壳体、保温、灰斗及排灰系统
经过对原有静电除尘器壳体尺寸的测量，方案依据对静电除尘器壳体最小破坏的原则下进行改造，尽量保护外围设施，保护原有除尘器基础、壳体、保温层、灰斗及气力输送系统完整性。

4.1.3、拆除第3电场部分结构
拆除原电除尘第3电场顶部保温箱、高压电源、内部的阴、阳极系统及振打吊挂装置，原气流分布板、出口槽形板。

4.1.4、将静电除尘器改造为电-袋复合式除尘器
在原来电除尘器第3电场部分保留的基础上，利用第3电场内部空间设置布袋过滤室及在后部增加部分布袋室，布袋过滤室改造后能够独立启停，控制系统与原有控制系统联动又相对独立智能控制。

布袋过滤室/布袋除尘器依托原有电除壳体，架设除尘净气室、集尘室、圆盘式推杆离线阀、花格板、滤袋、骨架及气流分布板；在新设袋式除尘器内设新的气流分布装置，对原有电除尘器出风口改造使其成为新的袋式除尘器的排风口，除拆除槽形板外避免破坏原有出风口的结构；袋式除尘器内部依托原有电除壳体增设隔板、分室板、支撑，以提高壳体强度，保证袋式除尘器足够的负压强度；袋式除尘器使用独立自动控制系统，对袋式除尘器设备运行连续监测、自动操作和安全保护。

4.2、拆除方案
为了更好的保护外围设备的完整性，第3电场的拆除方案采用顶部拆除方案，依次拆除高压电源、顶部保温箱、顶部震打装置、电除尘器顶盖、极板极线、阴阳极框架、吊架等内部结构，除保留第1、2电场和第1、2电场内部检修通道外，将第3电场内部拆空。

拆除过程中最大限度保证内部构件的完整性，以备1、2电场维修。

保留外围扶梯和检修平台。

4.3、新增布袋除尘器方案
在原有除尘器第1、2电场内部检修平台后加设袋式除尘器进口立板和设置袋区风道，第1、2电场进风在电除气流分布板的作用下上部冲击在袋式除尘器进口立板上，风折而进入袋式除尘器风道，通过风道斜板均匀进入各袋室；尘气通过滤袋并得到净化由袋口排入净气室，净气室与风道通过净气均布板联通，进气进入风道由排风口排出。

袋式除尘器侧板依托电除尘器侧板；
袋式除尘器出口依托原有电除出口立板；
为达到足够的过滤面积，对袋区进行合理抬高，施工中避免破坏静电除尘器侧面保温，脉冲阀安装高度高出原有电除顶板，以便袋除更好的与第1电除静电除尘器联通，有效降低运行阻力。

袋式除尘器入口最大限度远离第1电场，使布袋除尘器更好的分配风量，达到低阻运行的目的。

袋式除尘器采用长布袋，使袋除达到合理的过滤面积，从而保证除尘效率，降低排放浓度。

16)改造后除尘器机理
5.1、改造后的除尘机理及技术特点
将原有电除尘改造为电-袋复合除尘器技术是将现役的静电除尘器改造为电-袋复合式除尘器。

改造后，复合除尘器是利用电除尘与布袋除尘器有机结合的一种新型高效除尘器。

发挥电除尘器和布袋除尘器各自的优点，以及两者相结合产生新的优点，同时能克服电除尘和布袋除尘器的缺点，与现有的除尘设备相比，具有除尘效率稳定高效、滤袋阻力低，滤袋寿命长等特点。

5.2、改造后复合型除尘器的除尘机理
除尘改造为电-袋复合型除尘器的形式为串联式，前级为纯电除尘电场，后级为纯袋除尘结构，改造后电除和袋除区域划分清楚，应
用技术成熟，改造技术已得到应用。

改造后保留的第1、2电场的电除尘器，能收集烟尘中大部分粉尘，理论收尘效率在70%左右，并使流经该电场未被除去到达后级除尘器的微细粉尘荷电；这就是电-袋复合除尘器的预除尘作用。

后级设置布袋除尘器，使含尘浓度低并预荷电的烟气通过滤袋而被收集下来，由粉尘荷电作用使粉尘同极相斥，使粉尘排序规则有序，从而提高布袋表面分层的孔隙率，提高袋式除尘器的清灰效率，延长滤袋的使用寿命；又有部分细粉尘荷电后异性相互凝并，减缓了细微粉尘攒入袋层，防止布袋被粉尘渗透，降低排尘浓度；总之，粉尘荷电后保证了滤袋的透气性，降低了设备运行阻力，从而更好的节能降耗。

后级布袋除尘器的基本工作过程是：锅炉的烟气因引风机的作用被吸入和通过1级电除尘器后，在负压的作用下均匀而缓慢地穿过滤袋。

烟气在穿过滤袋时，固体尘粒被捕集在滤袋的外侧，过滤后的洁净气体经净气室汇集到排风烟道后外排。

使用脉冲压缩空气将已捕集在滤袋上的灰尘从滤袋上剥落并使之落入底部的灰斗内，再通过输送设备把灰尘从灰斗内输送出。

随着过滤工况的不断进行，附着于滤袋外表面的粉尘不断增多，气流通过的阻力也不断加大，当阻力达到一定值时，除尘器的通风能力将会明显下降。

为了确保除尘器除尘效果稳定，我们设置了定时、定压两种清灰系统，该系统的运行由可编程控器(PLC)来完成，整个过程如下：
PLC按一定的时间间隔发出控制信号，控制脉冲阀开启，压缩气体经喷吹机构逆向进入各滤袋，压缩空气喷射形成二次引流，大量空气随压缩空气进入滤袋，改变滤袋内外的压差，从而清除滤袋外表面的粉尘，并经过一定的沉降时间，使清下的灰尘完全落入灰斗，通过输灰机构派出。

在清灰过程中，一个滤袋的喷吹时间称为清灰时间；全部滤袋完成一个清灰循环的时间为清灰周期，调整清灰时间和清灰周期，可使除尘器阻力保持在限定范围内。

改造后的袋式除尘器可设两种清灰方式，其中，定压清灰具有优先权：
定时清灰：是根据设定时间，各室自动轮流清灰；
定压（定阻）清灰：是通过除尘器净、尘气室的压差（运行阻力）来控制PLC，从而进行清灰转换，过程如下：
运行压差→差压变送器→（差压仪表）→PLC→脉冲阀→清灰。

电除尘改造为电-袋复合除尘器后的荷电粉尘有如下作用：
1）扩散作用。

由于粉尘带有同种电荷，因而相互排斥迅速在后级的空间扩散，形成均匀分布的气溶胶悬浮状态，使得流经后级布袋各室浓度均匀，流速均匀。

2）吸附和排斥作用。

由于荷电效应会使荷电粉尘在滤袋上沉积速度加快，以及带有相同极性的粉尘相互排斥，使得沉积到滤袋表面的粉尘颗之间有序排列，形成的粉尘层透气性好，空隙率高，剥落性好。

所以电-袋复合型除尘器利用荷电效应减少除尘器的阻力，提高清灰效率，从而设备的整体性能得到提高。

、
电除尘改造为电-袋复合型除尘器后的技术特点
a、电袋复合技术的除尘机理科学，技术先进可靠。

b.电-袋复合除尘器滤袋粉尘负荷量少，可以提高滤袋的过滤风速，节省投资和减少占地面积。

c.电-袋复合除尘器的运行阻力低
由于荷电效应的作用，滤袋形成的粉尘层对气流的阻力小，易于清灰，在运行过程中除尘器可以保持低的运行阻力。

d.无大颗粒粉尘冲刷磨损滤袋。

e.电-袋复合除尘器中的滤袋数量相对减少，降低了设备投资费用。

电-袋复合除尘器与常规布袋除尘器相比，单位时间内相同滤袋面积沉积的粉尘量少，滤袋的清灰周期可以为常规的2倍以上。

降低滤袋的清灰频率和减少清灰次数，滤袋的使用寿命得以延长。

f.改造后的电-袋复合除尘器设备不再受燃料、烟气工况、飞灰特性影响，能达到粉尘排放环保要求。

g.经过前级电除尘部分的冷却，有效避免高温糊袋、烧袋现象的发生。

17)改造设备性能保证措施
6.1、后级袋除尘器部分采用抗结露脉冲除尘技术
由锅炉原为燃煤锅炉，后改造为生物质锅炉，锅炉排烟超温（～130℃），所以滤袋滤料选用复合或防水覆膜滤料，以达到防油、防水、更耐高温的效果。

压缩空气系统应彻底去除水分、油污，同时除尘器改造后上箱保温。

6.2、后级袋除尘器部分采用超音速引流喷射原理
脉冲行喷吹嘴部加超音速引流喷嘴，合理调配同一个喷吹管上喷嘴口径大小，以均流喷吹压缩气源，在相同压缩气耗前提下，达到2-3倍的清灰效果，并有效保护滤袋口部不受损伤。

6.3、后级袋除尘器部分采用文丘里管技术产生二次诱导风，提高清灰动能。

实验证明，采用与不采用文丘里管诱导技术，清灰效果差别很大。

采用文丘里管清灰更彻底、滤袋更干净；不采用文丘里管滤袋上尚有残灰吸附在上面，尤其是滤袋的下部；文氏管也避免了因喷口不正造成的布袋损失。

脉冲阀动作时产生的声波还可以使滤袋产生微振动，起到辅助清灰作用。

本方案采用文丘里管既保证了清灰效果，又不会减小除尘器过滤面积增大除尘器阻力。

6.4、气流均布技术
水平进气烟道（截面积经严格计算并实践论证），灰斗内设置气流均布装置，使气流均匀进入每个气室并达到均布。

导流装置还防止安装、维修及运行过程中的落袋处理。

同时，导流装置起到预沉降高温大颗粒粉尘，减少对滤袋的磨损的作用。

另外，箱体下部与滤袋底部留有一定空间，使上升到此区域的烟气速度瞬间下降，迅速扩散，防止同室内滤袋过滤负担不均现象。

6.5、后级袋除尘器部分采用滤袋预喷涂保护技术
由于进布袋除尘器的烟气含有硫化物且含有部分水汽，为了防止水吸附烟尘粘结在布袋滤袋上而腐蚀滤料，通过预喷涂熟石灰粉均匀覆盖在除尘器滤袋表面，将风机调至足够风量（以防止喷涂材料掉入灰斗），靠风的吸力均匀洒入，预涂粉中以除尘器进出口间压差（在初始压差基础上）升高250～400Pa为喷涂完成标准。

锅炉烟气应在预涂灰后48小时内进入除尘器处理。

预喷涂时先打开喷涂装置上的阀门,关闭清灰和输灰程序 ,打开提升阀和手动蝶阀,关闭除尘器旁通阀。

预涂灰时除尘器压差（在初始压差基础上）升高250～400Pa时为标准。

预涂灰后检查花板的泄漏和滤袋破、掉袋情况。

如有问题，及时处理。

在锅炉启动时全投油及低负荷时投油助燃时，应提前进行预涂灰。

预涂灰使滤料提前覆盖一层粉尘，减少油滴与滤料的接触。

6.6、后级袋除尘器部分采用门盖高效密封
除尘器所有焊缝采用双面焊接,除尘器上部门盖处为钢体与耐温、耐酸碱密封条。

密封条具有耐化学稳定性好，耐臭氧、耐老化、耐高温等特点，非常适合应用于锅炉除尘器的密封，我公司已率先应用于多个工程中，使用效果良好。

6.7、温度控制
锅炉烟气进入除尘器过程中，配备全方位的温度检测回馈系统，并形成闭循环控制，有效避免高温烟气通过除尘器内部。

在锅炉排放温度过高、四管爆裂、投油助燃阶段，系统自动打开旁路阀门，烟气经旁路管道排出。

此方式可防止高温烟气烧毁布袋、高湿烟气糊住布袋。

6.8、阻力控制
除尘器的阻力分为两部分。

设计结构阻力和运行后增加的阻力。

一部分是设备的固有阻力（即原始阻力），这是由设备的各个烟气流通途径造成的。

除尘器进出风方式、进风管道各部位的烟气流速选择是否妥当；除尘器各仓室进风的均匀度；导流系统设计是否合理；进风口距离滤袋底部的水平高度导致的含尘气体稳流空间是否足够；滤袋直径和滤袋间距决定的滤袋间烟气抬升速度的合理性；出口管道风速的合理选定等都将影响除尘器的固有阻力值。

为此，设计采用的布袋除尘器/室采用平进平出的进、出风方式，各进风口风速选定为8m/min左右；进风总管和导流系统的设计保证各仓室进风不均匀度在5%以下；进风口距离滤袋底部的水平高度选定在2.5m左右，足够保证含尘气体获得稳流空间；滤袋直径采用160mm，保证过滤区内滤袋内的净气空间和滤袋外的含尘气体空间比在1：3左右，以保证滤袋间的烟气抬升。

从以往我公司设计生产的除尘器来看，设备的原始阻力都在350Pa左右。

第二部分是设备的运行阻力。

设备的运行阻力是由除尘器在运行过程中滤袋表面形成的挂灰层的厚度导致的一个循环值。

一般我们对这个值的上限设定在800~1000Pa，即运行阻力在1150～1350Pa；在设备达到这个阻力值时，系统启动清灰，将设备阻力回复到原始阻力，进入下一个循环。

这个循环时间的长短，取决于烟气含尘浓度、滤料的品种规格等。

18)改造后的性能指标
在生产满负荷情况下，性能保证和设备质保
a、性能保证：
烟囱出口：≤15mg/Nm³
除尘效率：＞99.99%
达到《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001标准
除尘器排放量优于国家标准
系统运行稳定可靠、操作维护方便
b.设备质保.
机械设备、电器设备、设备壳体质保期为：12 个月；
布袋使用寿命：正常使用2年（温度120～160℃，烟气含氧量＜8%）。

19)设计界面
20)我方负责静电除尘器的拆除和袋式除尘器设计、制造、安装、调试等，工程为交钥匙工程；
21)新增设备部分保温、外观修饰、扶梯平台修复；
22)新设备电器控制系统及设备本体内线缆桥架
23)设备保护措施
24)改造布袋除尘器的设计步骤
1）、安装场地的长宽高限制（通车道、除灰设备的布置考虑）;
2）、系统的实际处理风量;
3）、结合烟气的各种性质,选择滤料;
4）、选择过滤风速、在线或离线清灰方式;
5）、计算滤料的总过滤面积;
6）、计算滤袋的直径和长度;
7）、计算滤袋数量，选取骨架结构;
8）、设计花孔板的滤孔分布;
9）、设计脉冲清灰系统;
10）、设计外壳结构、气包、喷吹管、进出风口位置改造、管道布置、气流分布、楼梯平台改造、安全防护等，并综合考虑力学结构;
12、合理配套控制系统;
25)改造工期
设备改造合同生效后，我方拆除人员进厂，同时设备关键部件在厂内加工后运至施工现场，作业交叉进行，保证以最短工期完成。

锅炉为1备1用，方案采取先改造1台，第1台改造完成后，再行改造第2台。

1台工期：
拆除准备工作：20个工作日；
安装：30个工作日；
调试收尾：10个工作日；
合计工期预算：60个工作日
26)改造袋式除尘器性能参数
改造后电-袋复合除尘器主要技术参数
本除尘器依据需方提供的原始数据和要求以及设计规范进行设计。

改造后布袋除尘器主要技术指标如下：。