1.火力發(fā)電廠發(fā)展前景
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)工業(yè)，也是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)、先行產(chǎn)業(yè)、支柱產(chǎn)業(yè)。從各個時期電力生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)增長的比較來看，在經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長的年份,電力生產(chǎn)的增長大過了GDP的增長。從1999年開始,電力生產(chǎn)的增長速度開始大幅回升，2000年達(dá)到11%，2001年為7.7%，2002年為8.7%，2003年為15.3％。同期GDP的增長率分別為8%、7.3%、8%、8.5％。目前電力工業(yè)成為國民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的作用,呈現(xiàn)逐年逐漸增強(qiáng)的趨勢。
我國的資源國情決定了我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主、 水電為輔、核電風(fēng)電作補(bǔ)，電力結(jié)構(gòu)發(fā)展很不平衡。 到2000年底，我國火電、水電、核電、風(fēng)電裝機(jī)容量分別達(dá)到23753萬千瓦、7934萬千瓦、210萬千瓦、34.5萬千瓦，占總裝機(jī)容量的比重分別為74.4%、24.8%、0.7%、0.1%。 電力行業(yè)十五規(guī)劃目標(biāo)是：發(fā)電裝機(jī)容量2005年達(dá)到4.2億千瓦左右，電源結(jié)構(gòu)（到2005年）火電占72.4％、水電占24.5％、核電占2.4％、新能源占0.7％。
我國為產(chǎn)煤大國，原煤儲量和開采量均居世界。我國的資源國情決定了我國能源結(jié)構(gòu)以火電為主，預(yù)計(jì)在近十年內(nèi)火力發(fā)電所占比重仍在70%以上。
目前我國用電水平仍然低下，人均裝機(jī)0.25千瓦，人均用電1064千瓦時，還不到世界人均水平的一半，尚有2300萬人沒有用上電。未來20年，中國經(jīng)濟(jì)要保持7％以上的經(jīng)濟(jì)增長，每年將要新增電力裝機(jī)容量2500萬千瓦，按每千瓦7000元造價計(jì)算，每年電力新增裝機(jī)將新增投資達(dá)1750億元。根據(jù)目前的現(xiàn)狀，火電所占比重約為72.5%，也就是說在未來20年，每年火電廠要新增裝機(jī)約為1800萬千瓦，每年新增火力發(fā)電總投資將達(dá)1260億元，這是一個非常巨大的電力市場。
新增燃煤鍋爐每年耗標(biāo)煤約5000萬噸，將產(chǎn)生大量含塵煙氣，這些含塵煙氣都需要采用除塵器，靜電除塵器和布袋除塵器將分享這塊市場。初步測算，僅新建除塵項(xiàng)目這一塊每年蘊(yùn)藏著約6億元的市場份額。從目前國內(nèi)除塵行情來看，如按布袋除塵占1/3的干除塵市場份額測算，在近十年內(nèi)，大型布袋除塵僅在火力發(fā)電鍋爐除塵新建項(xiàng)目這塊市場每年將可擁有約2億元的市場份額，加上老除塵改造的市場份額，每年僅火力發(fā)電廠布袋除塵就蘊(yùn)藏著近3億元的市場份額，近十年內(nèi)將擁有近30億元的市場份額。
2.火力發(fā)電廠鍋爐除塵器應(yīng)用簡介
火力發(fā)電廠鍋爐除塵器經(jīng)歷過從干式旋風(fēng)除塵---多管旋風(fēng)除塵---麻石水膜除塵---靜電除塵的過程。目前，隨著我國對環(huán)境保護(hù)的重視程度和環(huán)境保護(hù)要求的日益提高，以及濾袋的國產(chǎn)化和使用壽命的延長，火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵又有回到布袋除塵的趨勢。
在鍋爐布袋除塵器的早期運(yùn)用中，很多項(xiàng)目有失敗的教訓(xùn)。其主要原因在于當(dāng)時的技術(shù)及配套件，特別是濾袋這一除塵器關(guān)鍵配套件的質(zhì)量不過關(guān)，國內(nèi)外都缺少價格合理、耐高溫、、能適用于燃煤鍋爐煙氣除塵的材料。
早期在布袋除塵器失敗后，燃煤鍋爐煙氣除塵基本應(yīng)用電除塵器。但隨著我國環(huán)保要求的日益提高、電除塵器的廣泛運(yùn)用，其弱點(diǎn)也逐漸暴露出來。
首先，電除塵器的除塵效率不穩(wěn)定。電除塵器運(yùn)行初期，除塵效果基本能達(dá)到要求，但由于其結(jié)構(gòu)及工作原理的局限，隨著運(yùn)行時間的延續(xù)，電除塵器內(nèi)部組件變形、積灰、電場變化，除塵效果不斷下降，煙塵排放超標(biāo)。
其次，電除塵器的運(yùn)行綜合費(fèi)用高。電除塵器在運(yùn)行一個周期后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形、損壞比較嚴(yán)重，為確保其正常運(yùn)行，電廠不得不經(jīng)常對電除塵器進(jìn)行維修。維修投入的人力、物力及檢修停產(chǎn)帶來的損失都很大。
目前，隨著布袋除塵器核心部件――濾袋等配套件生產(chǎn)技術(shù)的日益提高，原來布袋除塵器在燃煤鍋爐煙氣除塵運(yùn)用中失敗的因素，都得到了比較妥善的解決，布袋除塵器推廣應(yīng)用的時機(jī)日漸成熟。
2.3袋式除塵器結(jié)構(gòu)原理
袋式除塵器也稱為過濾式除塵器，是一種干式除塵器，它是利用纖維編制物制作的袋式過濾元件來捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置。其作用原理是塵粒在繞過濾布纖維時因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細(xì)微的塵粒(粒徑為1微米或更小)則受氣體分子沖擊(布朗運(yùn)動)不斷改變著運(yùn)動方向，由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運(yùn)動的自由路徑，塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來。其工作過程與濾料的編織方法、纖維的密度及粉塵的擴(kuò)散、慣性、遮擋、重力和靜電作用等因素及其清灰方法有關(guān)。濾布材料是布袋除塵器的關(guān)鍵，性能良好的濾布，除特定的致密度和透氣性外，還應(yīng)有良好的性、耐熱性及較高的機(jī)械強(qiáng)度。耐熱性能良好的纖維，其耐熱度目前已可達(dá)到250—350℃。
袋式除塵器按其清灰方式的不同可分為：振動式、氣環(huán)反吹式、脈沖式、聲波式及復(fù)合式等五種類型。其中脈沖反吹式根據(jù)反吹空氣壓力的不同又可分為：高壓脈沖反吹和低壓脈沖反吹兩種。脈沖清灰袋式除塵器由于其脈沖噴吹強(qiáng)度和頻率可進(jìn)行調(diào)節(jié)，清灰效果好，是目前世界上應(yīng)用為廣泛的除塵裝置。
如圖一所示為脈沖反吹布袋除塵器原理圖，含塵氣體從袋式除塵器入口進(jìn)入后，通過煙氣分配裝置均勻分配進(jìn)入濾袋，當(dāng)含塵氣體穿過濾袋時，粉塵即被吸附在濾料上，而被凈化的氣體則從濾袋內(nèi)排除。當(dāng)吸附在濾料上的粉塵達(dá)到厚度時，電磁閥開啟，噴吹空氣從濾袋出口處自上而下與氣體排除的相反方向進(jìn)入濾袋，將吸附在濾袋外表面的粉塵清落至下面的灰斗中。
2.4脈沖反吹布袋除塵器基本結(jié)構(gòu)
脈沖反吹布袋除塵器由濾袋組件、導(dǎo)流裝置、脈沖噴吹系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、離線保護(hù)系統(tǒng)、箱體等組成。含塵氣體由導(dǎo)流管進(jìn)入各單元室，在導(dǎo)流裝置的作用下，大顆粒粉塵分離后直接落入灰斗、其余粉塵隨氣流均勻進(jìn)入各倉室過濾區(qū)，過濾后的潔凈氣體透過濾袋經(jīng)上箱體、提升閥、排風(fēng)管排出。隨著過濾工況的進(jìn)行，當(dāng)濾袋表面積塵達(dá)到厚度時，由清灰控制裝置(差壓或定時、手動控制)按設(shè)定程序關(guān)閉提升閥，控制當(dāng)前單元離線，并打開電磁脈沖閥噴吹，抖落濾袋上的粉塵。落入灰斗中的粉塵經(jīng)由卸灰閥排出后，利用輸灰系統(tǒng)送出。
3.布袋除塵器在火電廠鍋爐除塵中的應(yīng)用前景
國外較早在火電廠采用布袋除塵器，80年代初期就有不少廠商到國內(nèi)來介紹布袋除塵器在火電廠的應(yīng)用，美國、加拿大、澳大利亞及德國、英國等歐洲一些我國的火電廠都采用了布袋除塵器，其除塵效率高達(dá)99.9%以上，除塵效果十分理想。
國內(nèi)布袋除塵器主要在礦山、水泥、冶金鋼鐵、糧食、機(jī)械等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，在電力行業(yè)火電廠中僅限于單機(jī)布袋除塵器在輸煤系統(tǒng)除塵、氣力除灰除塵中應(yīng)用。布袋除塵器在電站鍋爐的尾部除塵中沒有得到實(shí)質(zhì)性的、廣泛的應(yīng)用，僅在近期在呼和浩特發(fā)電廠670t/h鍋爐、天津開發(fā)區(qū)5號熱源廠75t/h鍋爐、張家港保稅區(qū)熱電廠130 t/h鍋爐、內(nèi)蒙古赤峰富龍電廠75t/h 鍋爐等電廠鍋爐尾部除塵中得到應(yīng)用，都取得了很好的除塵效果。
其中，呼和浩特電廠由于燃用準(zhǔn)格爾煤，SiO2與Al2O3太高，K2O與Na2O太少，采用電除塵器收塵困難，使用的電除塵器運(yùn)行效率大大低于設(shè)計(jì)效率，嚴(yán)重超標(biāo)排放，2001年擴(kuò)建2臺200MW機(jī)組，經(jīng)多次論證，決定采用國產(chǎn)大型脈沖布袋除塵器，2002年初第1臺200MW機(jī)組已投入運(yùn)行，布袋除塵器運(yùn)行情況良好。
在引進(jìn)消化國外布袋除塵器技術(shù)的過程中，江蘇吳江科林集團(tuán)通過全球環(huán)境基金“GEF”項(xiàng)目引進(jìn)了在北美地區(qū)大氣污染控制系統(tǒng)中獨(dú)占鰲頭五十多年的美國EEC環(huán)境技術(shù)公司燃煤鍋爐布袋除塵器設(shè)計(jì)制造技術(shù)，填補(bǔ)了目前國內(nèi)鍋爐行業(yè)成功應(yīng)用袋濾器的空白，并可替代進(jìn)口。采用結(jié)構(gòu)的鍋爐長袋脈沖除塵器，的除塵器進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流專利技術(shù)，具備三狀態(tài)清灰裝置，濾袋正常使用壽命為三年，煙塵排放濃度一般小于50mg/Nm3甚至更低。在天津開發(fā)區(qū)5號熱源廠、張家港保稅區(qū)熱電廠、內(nèi)蒙古赤峰富龍電廠中采用的是改進(jìn)型離線清灰脈沖袋式除塵器都取得了很好的除塵效果。
隨著我國對環(huán)境保護(hù)越來越重視，目前《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2003版已經(jīng)由我國環(huán)境保護(hù)總局發(fā)布，第3時段煙塵允許排放濃度由原標(biāo)準(zhǔn)的200mg/Nm3降為50 mg/Nm3，有些煤種采用電除塵器將達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，需采用布袋除塵器，預(yù)計(jì)今后火電廠采用布袋除塵器會越來越多，應(yīng)用前景廣闊。
北京近公布了《北京鍋爐污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB11/119-2002，自2002年3月1日起實(shí)行，該標(biāo)準(zhǔn)煙塵和SO2排放允許濃度嚴(yán)于很多我國標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然這與北京市2008年主辦奧運(yùn)會、北京要成為世界大都市有關(guān)。自2005年11月1日起已運(yùn)行的火電廠鍋爐到時煙塵排放濃度僅允許30mg/Nm3，目前四電場電除塵器要改為五電場、六電場或改為布袋除塵器。其他大城市如上海、天津、重慶、廣州、武漢、成都、沈陽等城市也在相繼制定地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)會嚴(yán)于我國標(biāo)準(zhǔn)，這樣以來火電廠采用布袋除塵器的市場空間越來越大。
另外，由于新型潔凈煤燃燒技術(shù)---循環(huán)流化床鍋爐在火力發(fā)電廠中的大力推廣應(yīng)用，循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)燃燒和為了爐內(nèi)脫硫添加了大量石灰石，鍋爐飛灰很細(xì)而且灰份比電阻增大，直接導(dǎo)致了電除塵器的除塵效率的下降，采用布袋除塵是理想選擇。從這個角度上講，布袋除塵加循環(huán)流化床鍋爐是對于燃煤脫硫和除塵的比較理想的組合，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。目前，江蘇徐州垞城電廠2x135MW循環(huán)流化床技改工程的正是采用這種布袋除塵器加循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行除塵和脫硫的模式，目前尚在實(shí)施的進(jìn)程之中，單臺440t/h循環(huán)流化床鍋爐所配的布袋除塵器的過濾面積為16500m2。
4．布袋除塵器核心部件—濾袋
對于鍋爐布袋除塵器而言，濾袋是其核心部件，其費(fèi)用占布袋除塵器總費(fèi)用的1/3左右。根據(jù)前面的分析，在近二十年內(nèi)，每年僅火電廠布袋除塵蘊(yùn)藏著近3億元的市場份額，除塵濾袋每年蘊(yùn)藏著近1億元的市場份額，近十年內(nèi)將擁有近10億元的市場份額。
濾袋質(zhì)量直接影響著除塵器的除塵效率，濾袋的壽命又直接影響到除塵器的運(yùn)行費(fèi)用。根據(jù)鍋爐尾部除塵器運(yùn)行環(huán)境（煙氣溫度較高）和介質(zhì)情況（有腐蝕）宜采用BWF優(yōu)質(zhì)賴登針刺氈：PPS/PPS504CS17、聚苯硫醚、防水防油處理，耐溫可達(dá)190℃，此濾料為表面過濾型濾料，清灰，減少了粉塵在濾袋表面形成布粉層后板結(jié)的可能；濾料壽命長，加上在除塵器結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)，確保了濾料30000小時的正常使用壽命。
1、據(jù)有關(guān)和資料介紹及澳大利亞電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)煙氣含氧量大于15%時的Ryton的耐氧性較差，當(dāng)煙氣含氧量小于10%時能長期使用。
2、據(jù)澳大利亞電廠應(yīng)用的濾料早期使用的普遍是Acrylic（耐溫130℃），電廠嚴(yán)格控制排煙溫度，投運(yùn)電廠（排煙溫度高165℃）開始使用Ryton濾料。
3、關(guān)于濾袋的壽命，根據(jù)的分析和國外的使用經(jīng)驗(yàn)，Ryton濾料在電廠煙氣條件下的使用壽命可達(dá)30000小時，但要煙氣含氧量小于10%，煙氣溫度高不得大過190℃。當(dāng)煙氣溫度在170℃～190℃時不能大過100小時。平時應(yīng)作好鍋爐煙氣溫度變化的詳細(xì)記錄。
目前，國內(nèi)生產(chǎn)濾袋的廠家有幾十家，生產(chǎn)濾袋質(zhì)量好、壽命長、用途廣、具有代表性的企業(yè)--必達(dá)福（BWF）公司。
5．布袋除塵與電除塵比較
由于環(huán)保要求以及綜合利用的不斷提高，干式除塵已成為鍋爐尾部除塵的主流配置，干式除塵主要有靜電除塵和布袋除塵兩種，兩者優(yōu)缺點(diǎn)比較如下：
5.1 布袋除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)
5.1.1布袋除塵器優(yōu)點(diǎn)
●除塵效率高，可達(dá)99.9%以上；
●附屬設(shè)備少，投資省，技術(shù)要求沒有電除塵器那樣高；
●能捕集比電阻高，電除塵難以回收的粉塵；
●袋式除塵器性能穩(wěn)定可靠，對負(fù)荷變化適應(yīng)性好，運(yùn)行管理簡便，特別適宜捕集細(xì)微而干燥的粉塵，所收的干塵便于處理和回收利用；
●能適合生產(chǎn)全過程除塵新理論，降低總量排放；
●袋式除塵器適于凈化含有爆炸危險或帶有火花的含塵氣體。
5.1.2布袋除塵器缺點(diǎn)
●用于處理相對濕度高的含塵氣體時，應(yīng)采取保溫措施（特別的冬天），以免因結(jié)露而造成“糊袋”。
●用于凈化有腐蝕性氣體時，應(yīng)選用適宜的濾料，用于處理高溫?zé)煔鈶?yīng)采取降溫措施。將煙溫降到濾袋長期運(yùn)轉(zhuǎn)所能承受的溫度以下，并盡可能采用耐高溫的濾料。
●阻力較大，一般壓力損失為1000～1500Pa。
5.2 電除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)
5.2.1電除塵器的優(yōu)點(diǎn)
●除塵效率能捕集1um以下的細(xì)微粉塵，可控制一個合理的除塵效率。
●處理煙氣量大，可用于高溫（可高達(dá)500℃）、高壓和高濕的場合，能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
●具有低阻的特點(diǎn)，電除塵器壓力損失僅100～200Pa。
5.2.2電除塵器缺點(diǎn)
●設(shè)備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設(shè)備，通常高壓供電設(shè)備的輸出峰值電壓為70～100KV，故投資高。
●制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。
●除塵效率受粉塵比電阻影響大，一般對比電阻小于104～105Ω·cm或大于1012～1015Ω·cm的粉塵,若不采取措施,除塵效率將受到影響.
●此外,對初始濃度大于30g/cm3的含塵氣體需設(shè)置預(yù)處理裝置.
6.1 大型布袋除塵器在火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵中大力推廣應(yīng)用的時機(jī)成熟，具有十分廣闊的市場應(yīng)用前景，布袋除塵器在近十年內(nèi)，平均每年的市場份額在3億元左右，近十年內(nèi)將擁有近30億元的市場份額。濾袋在近十年內(nèi)，平均每年的市場份額在1億元左右，近十年內(nèi)將擁有近10億元的市場份額。
6.2 火力發(fā)電廠鍋爐尾部除塵采用大型布袋除塵器可大大提高除塵效率，減少環(huán)境污染，煙塵排放濃度一般可小于50mg/Nm3，甚至更低至30mg/Nm3--15mg/Nm3。建議有條件的電廠采用。
6.3根據(jù)冶金、建材系統(tǒng)采用國產(chǎn)布袋除塵器的經(jīng)驗(yàn)，以及呼和浩特等電廠采用國產(chǎn)布袋除塵器的經(jīng)驗(yàn)，大中型鍋爐除塵改用布袋除塵器，可將除塵器出口含塵濃度由100 mg/Nm3降至30-50mg/Nm3以下，可大大減少粉塵對大氣污染。
6.4對電除塵器難收塵的煤種（如SiO2+Al2O3＞85%的煤、煤中含硫特低的煤、比電阻太高的煤），采用電除塵器達(dá)不到設(shè)計(jì)效率，煙塵排放濃度超標(biāo)，電除塵經(jīng)改進(jìn)效果不理想，采用布袋除塵器將是理想的選擇。
6.5 對于已建成的機(jī)組，如果原鍋爐采用麻石水膜除塵器、多管陶瓷、多管復(fù)合除塵器等阻力較大的除塵設(shè)備，改造為布袋除塵器，可不需更換或改造引風(fēng)機(jī)；但如果是電除塵器，則需要更換或改造引風(fēng)機(jī)。
6.6由于循環(huán)流化床鍋爐在火力發(fā)電廠中的大力推廣應(yīng)用，循環(huán)流化床鍋爐的飛灰循環(huán)燃燒和為了爐內(nèi)脫硫添加了大量石灰石，鍋爐飛灰很細(xì)而且灰份比電阻增大，直接導(dǎo)致了電除塵器的除塵效率下降，采用布袋除塵是理想選擇。從這個角度上講，循環(huán)流化床鍋爐加布袋除塵器是當(dāng)今火力發(fā)電廠燃煤鍋爐脫硫和除塵的理想組合，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。循環(huán)流化床鍋爐由于加了石灰，使其灰的比電阻增大，使用電除塵器收塵性能降低，建議采用布袋除塵器，但要求增大布袋除塵器的收塵面積。