CN204307461U - 锅炉系统高温烟气除尘装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种更经济实用的锅炉系统高温烟气除尘装置，包括设置在锅炉系统的烟道内的耐高温的金属材质的物理过滤装置、作用于物理过滤装置的清灰装置和与清灰装置配套的灰斗，所述物理过滤装置包括过滤元件及其安装架，安装架、灰斗分别与烟道连接，过滤元件设置在烟道的通流截面上，清灰装置设置在过滤元件的背风面一侧，清灰装置以压差传感器控制，压差传感器的压差信号来源于过滤装置前后的烟道压力，从而以较低成本实现了锅炉系统高温烟气除尘，解决了高温烟尘给SCR脱硝装置、锅炉空气预热器、烟气再循环风机等系统设备带来的磨损、堵塞问题。

Description

锅炉系统高温烟气除尘装置

技术领域

本实用新型涉及锅炉系统高温烟气的除尘。

背景技术

随着我国大气污染防治形势越来越严峻，相关环保法规越来越严格，烟气污染控制设备成为燃煤锅炉的必备设施，在锅炉省煤器后通常顺序设置有脱硝、除尘及脱硫装置等装置以脱除烟气中的某些大气污染物。

煤粉锅炉系统所采用的除尘装置通常为静电除尘器和/或布袋除尘器。由于高温下烟尘比电阻大，不利于静电除尘，以及布袋使用温度的限制，煤粉锅炉的除尘器通常设置在空气预热器之后脱硫装置之前，烟气温度在120-180℃范围内的位置，以提高静电除尘器的除尘效率或提高布袋除尘器的使用寿命。这种除尘器布置位置导致除尘器之前的空气预热器、SCR脱硝装置均处于高含尘烟气运行的状态。高烟尘浓度使得SCR脱硝装置和空气预热器面临着严重的堵塞、磨损和腐蚀问题。为了减轻催化剂的堵塞、磨损问题，现有的技术主要是根据烟尘浓度选择较大的催化剂节距，设置一定数量的蒸汽/声波吹灰器定时吹灰，并采用催化剂前端硬化技术；对于空气预热器，则主要采用改变换热元件材料和采用吹灰+高压水冲洗的方式减轻烟尘堵塞、磨损和腐蚀问题。但是，这些方法均会在不同程度上增加SCR脱硝装置和空气预热器的运行、维护成本。

解决上述问题的另一种思路则是在高温烟气进入SCR脱硝反应器前进行高温除尘，以降低烟气中的粉尘浓度。一方面可以减轻催化剂的磨损、堵塞问题，并降低催化剂用量，同时也可以减轻后续空预器的磨损、堵塞和腐蚀问题。

这方面的研究，目前主要有两种技术路线。一种是在省煤器与SCR脱硝装置之间设置旋风除尘器，利用旋风除尘器的高温除尘性能除去部分烟尘。专利文献：ZL 200710092757.8前置旋风预除尘SCR烟气脱硝工艺，在SCR脱硝装置前设置高温旋风分离器，以脱除烟气中部分烟尘，达到减轻催化剂磨损、减小催化剂体积的目的，但是高温旋风分离器要达到分离烟气中飞灰目的，其压力损失将高达数百帕，这将增大锅炉引风机压头选型，从而增大引风机运行电耗和运行成本。另一方面，高温旋风分离器体积较大，会增加整个锅炉的占地需求，引起投资成本增加。

另一种是在省煤器和脱硝装置间通过“省煤器—降温—除尘—升温—脱硝装置”来实现脱硝前除尘的目的。专利文献：ZL 201110060606.0火电厂燃煤烟气除尘脱硝系统，该系统在脱硝装置前设置有两个换热器和一个除尘装置。烟气从省煤器后引出进入换热器降温段，烟气温度降到120-180℃范围内，随后烟气进入除尘装置除尘，除尘后的烟气再经换热器升温段加热后进入SCR脱硝装置。该系统在烟气进入SCR装置前即完成除尘，起到保护SCR催化剂，降低催化剂体积，延长催化剂寿命的作用。但是这类系系统复杂，投资、运行、维护成本显著增加。

实用新型内容

为了克服现有锅炉系统除尘方式投资高的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更经济实用的锅炉系统高温烟气除尘装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：锅炉系统高温烟气除尘装置，包括设置在锅炉系统的烟道内的耐高温的金属材质的物理过滤装置、作用于物理过滤装置的清灰装置和与清灰装置配套的灰斗，所述物理过滤装置包括过滤元件及其安装架，安装架、灰斗分别与烟道连接，过滤元件设置在烟道的通流截面上，清灰装置设置在过滤元件的背风面一侧。

所述烟道为垂直上升烟道或水平烟道。

所述过滤元件为金属过滤板或金属滤网。

所述过滤元件为一层或间隔布置的两层以上。

所述烟道为垂直上升烟道，所述过滤元件布置在水平面上。

所述烟道为水平烟道，所述过滤元件所在平面与水平烟道的夹角为45°～90°。

所述过滤元件采用单元式构件组合结构，其安装架为型钢架。

所述清灰装置以压差传感器控制，压差传感器的压差信号来源于过滤装置前后的烟道压力。

所述清灰装置为振打清灰装置或声波吹灰器或蒸汽吹灰器。

所述物理过滤装置前和/或后的烟道经扩径处理。

本实用新型的有益效果是：通过在锅炉系统的烟道的通流截面设置耐高温的金属材质的物理过滤装置进行过滤除尘，间隔对物理过滤装置进行清灰，实现高温烟道内烟气的预除尘，以较低成本实现了锅炉系统高温烟气除尘，解决了高温烟尘给SCR脱硝装置、锅炉空气预热器、烟气再循环风机等系统设备带来的磨损、堵塞问题。

附图说明

图1是本实用新型锅炉系统高温烟气除尘装置的一种实施方式（垂直上升烟道）。

图2是本实用新型锅炉系统高温烟气除尘装置的另一种实施方式（水平烟道）。

图3是本实用新型锅炉系统高温烟气除尘装置的物理过滤装置的示意图。

图4是本实用新型实施例1的高温烟气除尘装置的示意图。

图5是本实用新型实施例2的高温烟气除尘装置的示意图。

图6是本实用新型实施例3的高温烟气除尘装置的示意图。

图中标记为：1-烟道，2-物理过滤装置，3-压差传感器，4-灰斗，5-清灰装置，6-锅炉省煤器，7-SCR反应器，11-SCR脱硝装置进口烟道，12-烟气再循环烟道，13-烟气再循环风机，21-过滤元件，22-安装架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型的锅炉系统高温烟气除尘装置包括设置在锅炉系统的烟道1内的耐高温的金属材质的物理过滤装置2、作用于物理过滤装置2的清灰装置5和与清灰装置5配套的灰斗4，所述物理过滤装置2包括过滤元件21及其安装架22，安装架22、灰斗4分别与烟道1连接，过滤元件21设置在烟道1的通流截面上，清灰装置5设置在过滤元件21的背风面一侧，灰斗4通常可设置在烟道1的折弯处，灰斗4的底部设置有卸灰阀。本实用新型中采用金属材质的物理过滤装置2进行过滤除尘，物理过滤方式带来的压降小，以能适应烟道内烟气高温的金属材质制作，除尘引起的风机压力损失和热能损失小，除尘装置安装在烟道内部，设备占地面积几乎不增加，与以降温-除尘-升温除尘方式相比有明显优势，整套装置简便，易于制作实现。

对于低于200℃的低温烟气，完全可以选择成熟的电除尘及布袋除尘，采用本实用新型结构的成本优势不复存在，故不推荐使用。本实用新型推荐用于烟气温度在200～800℃的高温烟道。

值得注意的是，应用本实用新型时，一般控制物理过滤装置2的除尘效率在30～70%，实现该等除尘效率的压力损失通常能够控制在100Pa以内，对于锅炉系统的正常运行影响很小，但对于烟气再循环烟道，建议控制除尘效率在90%以上，实现该等除尘效率的压力损失能够控制在3000Pa以内，完全可以由烟气再循环烟机补充该部分压力损失。调节除尘效率除在允许范围内调整烟气流速外，还可通过调整物理过滤装置2的物理参数的方式实现。

所述物理过滤装置2的过滤元件21推荐采用微孔过滤结构，过滤元件21可以是一层或者间隔布置的两层以上。

更具体的是，所述过滤元件21为金属过滤板或金属滤网，不仅易于布置到整个通流截面，同时方便反吹或振打清灰。

过滤元件在运行一段时间后，不可避免的会在元件的迎风表面积聚灰层，因此为方便利用重力清灰，所述烟道1通常选择为垂直上升烟道或水平烟道。

当物理过滤装置2安装在垂直上升烟道中时，高温含尘烟气从下向上穿过物理过滤装置2，大部分粒径大于物理过滤装置2所设计的过滤直径的烟尘被高温过滤材料拦截，物理过滤装置2的过滤元件21一般采用金属过滤板或金属滤网，所述金属过滤板或滤网布置在水平面上，有利于彻底清灰，降低物理过滤装置2对烟气压力的影响。

当物理过滤装置2安装在水平烟道中时，高温含尘烟气水平穿过物理过滤装置2，大部分粒径大于物理过滤装置2所设计的过滤直径的烟尘被过滤元件21拦截，所述过滤元件21所在平面与水平烟道的夹角为45°～90°，则反向清灰时位于高处的灰絮或灰团易于掉落，有利于清除大部分的积灰。

所述过滤元件21最好是采用单元式构件组合结构，例如，如图3所示，具有一定尺寸的多块金属过滤板规则排布在同一安装平面上组成一组过滤元件，其安装架22为型钢架，便于制作和维护。

如图1、图2、图4、图5和图6所示，所述清灰装置5以压差传感器3控制，压差传感器3的压差信号来源于物理过滤装置2前后的烟道压力。随着过滤元件迎风面拦截烟尘量不断增多，其压力损失ΔP也不断增加，当ΔP超过其设定值时，设置在过滤元件21背风面的清灰装置5启动清灰，被拦截烟尘则被振打或反吹至设置于烟道下方的灰斗4而得到收集。所述清灰装置5也可以用定时器控制，定期启动，进行振打或反吹。

一般地，所述清灰装置5可以为振打清灰装置，或者声波吹灰器、蒸汽吹灰器。

必要时，可对所述物理过滤装置2前和/或后的烟道1进行扩径处理，增大局部烟道的横截面积，以降低烟气穿透流速，提高除尘效率。

实施例1：SCR脱硝装置进口烟道除尘。

如图3和图4所示，某发电机组的煤粉锅炉系统中，除尘前烟尘浓度为50g/Nm³，采用本实用新型的高温烟气除尘装置，在SCR脱硝装置进口烟道11的垂直上升段的下部设置物理过滤装置2及相应的压差传感器3、灰斗4和作为清灰装置5的声波吹灰器。来自锅炉省煤器6的温度约在300～430℃的高温烟气进入SCR脱硝装置进口烟道11，随后拐弯进入该进口烟道的垂直上升段，在拐弯处设置灰斗4；高温烟气携带烟尘穿过设置在SCR脱硝装置进口烟道11垂直上升段下部水平安装的物理过滤装置2，部分烟尘被拦截，高温烟气则继续上升流动进入SCR反应器7内进行SCR脱硝反应；设置用于检测物理过滤装置2前后压差的压差传感器3实时检测除尘所致压力损失，当压力损失超过50Pa时启动声波吹灰器进行反吹，被拦截烟尘则进入灰斗4被收集。

本实施例中设计除尘效率为≥40%，经高温烟气除尘装置初步除尘后烟尘浓度≤30g/Nm³。烟尘浓度显著降低，脱硝催化剂体积可减小约25%，同时烟尘所带来的磨损堵塞问题得到明显缓解。本实施例中高温烟气除尘装置以超低成本实现了SCR脱硝前的高温除尘，显著降低了脱硝催化剂体积，减轻了脱硝催化剂及后续空气预热器的磨损、堵塞问题，大大降低了工程的投资、运行维护成本。

实施例2：SCR脱硝装置进口烟道前置除尘。

如图3和图5所示，某发电机组的煤粉锅炉系统中，除尘前烟尘浓度为50g/Nm³，采用本实用新型的高温烟气除尘装置，在省煤器6出口水平烟道设置物理过滤装置2及相应的压差传感器3、灰斗4和声波吹灰器5。来自锅炉省煤器6的温度约为300～430℃的高温烟气携带烟尘穿过设置在省煤器6出口水平烟道的物理过滤装置2，物理过滤装置2的过滤元件所在平面与水平烟道夹角约为70°，部分烟尘被拦截，高温烟气则继续流动进入SCR反应器7内进行SCR脱硝反应；设置用于检测物理过滤装置2前后压差的压差传感器3实时检测除尘所致压力损失，当压力损失超过70Pa时启动声波吹灰器5进行反吹，被拦截烟尘则进入灰斗4被收集。

本实施例中设计除尘效率为≥60%，经高温烟气除尘装置初步除尘后烟尘浓度≤20g/Nm³。烟尘浓度显著降低，脱硝催化剂积可减小约25%，同时烟尘所带来的磨损堵塞问题大大减轻。本实施例中高温烟气除尘装置以超低成本实现了SCR脱硝前的高温除尘，同样显著降低了脱硝催化剂体积，减轻了脱硝催化剂及后续空气预热器的磨损、堵塞问题，大大降低了工程的投资、运行维护成本。

实施例3：烟气再循环烟道除尘。

如图3和图6所示，某发电机组锅炉系统中，从锅炉省煤器6设置烟气再循环烟道12，利用烟气再循环风机使部分高温烟气重新进入炉膛，以提高锅炉热效率。为降低除尘压力损失，烟气再循环烟道12与省煤器烟道接口处烟道经扩径处理，将局部烟道截面扩大，以降低烟气穿透流速，随后烟气再循环烟道12再变径缩小为常规截面大小。省煤器高温烟气中烟尘浓度为35g/Nm³，如不进行高温除尘，如此高浓度的烟尘将使烟气再循环风机面临严重的磨损问题，大大降低其使用寿命。采用本实用新型的高温烟气除尘装置，在烟气再循环烟道12入口设置作为物理过滤装置2的过滤板及相应的压差传感器3、灰斗4和作为清灰装置的声波吹灰器，其中灰斗4位于与省煤器6连接的主烟气流道的折弯处，利于灰的沉积。

部分来自锅炉省煤器的温度约为300～500℃的高温烟气在烟气再循环风机的作用下携带烟尘穿过过滤板，部分烟尘被拦截，高温烟气则继续沿烟气再循环烟道12进入炉膛；用于检测物理过滤装置2前后压差的压差传感器3检测除尘压力损失，当压力损失超过1000Pa时启动声波吹灰器5进行反吹；反吹后被拦截烟尘重新进入连接省煤器6的主烟气流道，部分沉降在灰斗4中被收集。

本实施例中设计除尘效率为≥99%，除尘压力损失≤3000Pa，除尘压力损失由烟气再循环风机13提供。经高温烟道除尘装置初步除尘后再循环烟气中烟尘浓度≤35mg/Nm³。烟尘浓度显著降低，解决烟气再循环风机13所面临的磨损问题，可显著提高烟气再循环风机13的使用寿命，从而降低烟气再循环系统的维护费用。

Claims (10)

1.锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：包括设置在锅炉系统的烟道（1）内的耐高温的金属材质的物理过滤装置（2）、作用于物理过滤装置（2）的清灰装置（5）和与清灰装置（5）配套的灰斗（4），所述物理过滤装置（2）包括过滤元件（21）及其安装架（22），安装架（22）、灰斗（4）分别与烟道（1）连接，过滤元件（21）设置在烟道（1）的通流截面上，清灰装置（5）设置在过滤元件（21）的背风面一侧。

2.如权利要求1所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述烟道（1）为垂直上升烟道或水平烟道。

3.如权利要求1所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述过滤元件（21）为金属过滤板或金属滤网。

4.如权利要求3所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述过滤元件（21）为一层或间隔布置的两层以上。

5.如权利要求3所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述烟道（1）为垂直上升烟道，所述过滤元件（21）布置在水平面上。

6.如权利要求3所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述烟道（1）为水平烟道，所述过滤元件（21）所在平面与水平烟道的夹角为45°～90°。

7.如权利要求1所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述过滤元件（21）采用单元式构件组合结构，其安装架（22）为型钢架。

8.如权利要求1～7中任意一项权利要求所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述清灰装置（5）以压差传感器（3）控制，压差传感器（3）的压差信号来源于物理过滤装置（2）前后的烟道压力。

9.如权利要求1～7中任意一项权利要求所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述清灰装置（5）为振打清灰装置、声波吹灰器或蒸汽吹灰器。

10.如权利要求1～7中任意一项权利要求所述的锅炉系统高温烟气除尘装置，其特征是：所述物理过滤装置（2）前和/或后的烟道经扩径处理。