220MW自然循环煤粉锅炉电除尘器改布袋除尘器成本
随着国家大气污染物排放标准的日趋严格，焦作电厂自1998年以来一直燃用硫分低于0.5%的煤炭，这种低硫煤燃烧后产生的飞灰比电阻较高，对电除尘器的除尘效率影响很大。多年来，虽然投入了大量资金，采取了增加收尘面积和电场、改变极配、更换电源和振打方式等很多措施，对原电除尘器进行了全方位改造，但是，效果均不理想。为此，电厂在广泛调研论证的基础上，进行了电除尘器改造为布袋除尘器的方案研究，并分别于2003年1月和12月完成了3、4号炉电除尘器改造为脉冲喷吹清灰袋式除尘器的示范工程，取得了成功的经验。
焦作电厂3、4号机组均为220MW，锅炉型式为超高压一次再热自然循环煤粉锅炉。每台锅炉最大连续蒸发量670t/h，燃煤量88.924t/h(设计值)，燃烧方式为四角切圆，锅炉效率90%左右;2台炉均配有4台钢球磨，空气预热器为管式，设计空气过剩系数(炉膛出口)1.25，烟道温度110～165℃，烟道断面温度偏差±8%。
近年来，电厂实际燃煤灰分为20.41%，短时(2～5d)可达35%，硫分年平均值由原来的0.78%降至0.543%。燃用硫分为0.543%的煤时，烟气中SO2质量浓度为1830.5mg/m³。烟气的水露点、酸露点温度分别为4l℃和73℃。电除尘器下粉煤灰的主要化学成分为氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、碱金属氧化物等。它们的质量分数分别约为46.799%、32.464%、3.499%、4.452%、2.652%。粉煤灰大部分呈球形，是玻璃体质外壳，流动性较好。
3、4号炉由电除尘器改造为布袋除尘器，是在不改变原有电除尘器土建部分及混凝土框架的基础上进行的，利用原来2台电除尘器的4个烟道，改造成布袋除尘室，并联运行，每个仓室进出口设有烟道挡板阀门，可以实现在线检修。改造工程分为以下几个部分：
(1)拆除电除尘器内部及顶部的各种部件。包括极板、极线、振打装置、上下框架、整流变压器、多孔板和顶部盖板等，只留下一个空壳。
(2)安装除尘器进、出口烟道挡板阀。根据要求，对烟道和除尘器进、出口进行改造。精确计算进入各室的烟气量，并进行气流分布试验，保证各室的气流相对均匀。
(3)在除尘器壳体内安装烟气导流板和气流均布装置。导流板的设计要考虑防磨。
(4)根据净气室和通道的位置，安装人孔门、视窗、走道及扶梯。要采取密封和保温措施。
(5)滤袋的选择与安装。布袋除尘器的滤袋选择(包括材质和外形尺寸)主要取决于烟气量、烟气温度、烟气成分、粉尘特性、除尘器的大小、安装使用要求及成本。
(6)安装净气室和顶盖。净气室设计高度要便于袋笼的安装，顶盖的设计要考虑清灰管道和其他设备的布置及起吊装置的运行。
(7)安装清灰系统。清灰系统主要包括压缩空气设备及管线、脉冲阀、贮气罐、喷吹管(或旋转装置)及相关的电器元件。一般设压差自动反吹清灰、时间继电器自动清灰和手动清灰3种清灰装置。
(8)保护系统的安装。包括除尘器进口烟气超温报警和紧急降温装置、旁路烟道(一般不设)。
(9)安装热工仪表及控制装置。可以将原电除尘器控制室内的高压电源拆除，安装热工仪表及控制装置，用于布袋除尘器的PLC和PC机。并考虑安装烟气在线连续监测装置。
(10)改造锅炉DCS和操作规程，以适应布袋除尘器的运行和管理。改造或更换风机和电机，以适应锅炉稳定运行和克服布袋除尘器增加的阻力。
布袋除尘器由除尘器本体、花板龙骨、滤袋、清灰系统、喷粉系统、降温系统、进、出口烟箱烟道系统、烟道旁路系统(4号炉已改造拆除)、灰斗、自动控制系统和烟气连续监测系统组成。3号炉烟气由空气预热器出口烟道转弯后分别经4个水平烟道引入4个独立的布袋除尘器单元，除尘后的烟气由上箱体净气室引出，甲乙单元出口混合、丙丁单元出口混合后，分别经2个水平烟道引入烟气混合联箱，再经3个垂直烟道，分别由3台引风机送人烟囱排放。4号炉烟气由空气预热器出口烟道转弯后经2路垂直烟道进入水平总管，汇总后分3条进风支路(分为前、侧进气)进入布袋除尘器的4×3个独立除尘室，出口又分3路出风支管进入出口烟道水平总管，而后，再分3路支管由3台引风机并联运行汇入烟囱排放。
3、4号机组布袋除尘器分别于2003-01-20和2003-12-02投运生产。经过对4号炉布袋除尘器进气方式完善改造后，2台布袋除尘器运行稳定，满足机组负荷变化时的除尘需要。为了解布袋除尘器的运行性能，在机组额定负荷稳定运行的情况下，2003年6月，焦作市环保监测站对4号炉布袋除尘器进行了性能初步测试;2004年2月，河南电力试验研究所对3号炉布袋除尘器进行了性能考核试验。3号炉试验负荷下燃用试验煤种时，布袋除尘器出口烟尘排放质量浓度分别为18.6、17.1mg/m³，符合《技术协议书》中小于30mg/m³的规定，并符合《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2003)中小于50mg/m³的要求。3号炉布袋除尘器出口烟气SO2排放质量浓度(α=1.4)平均为1548.5mg/m³，也满足国家环保标准要求。
若采用电除尘器，要达到和布袋除尘器同样的除尘效率，按驱进速度1.08cm/s计算，则电除尘器总收尘面积应在14000m²以上，至少应将原设备改造成2台286m²的4电场电除尘器。加上要考虑飞灰的高比电阻对除尘效率的影响，需要改造费用约2200万元。与布袋除尘器投资费用相当。按8台高压电源运行参数平均为0.8A/55kV，硅整流变压器功率因数为0.7，振打和电加热总功率为100kW计，则电除尘器运行可比能耗为603kW。按总风量130000m³/h计，袋式除尘器比电除尘器设计阻力增加1.2kPa，风机效率80%，布袋除尘器喷吹用压缩机功率为50kW，脉冲阀冷却风机功率为20kW，则布袋除尘器运行能耗为6l1.6kW，两者运行能耗相当。按设备运行20年，滤袋寿命4年，每次换袋总价400万元，布袋除尘器年维护费30万元计，20年内，布袋除尘器总维护费用为2600万元。而电除尘器按7年大修1次，大修花费500万元/次，20年内大修3次，年维护费用20万元计，则20年内，电除尘器维护总费用为1900万元。可见，20年内布袋除尘器的大修维护费要比电除尘器高700万元，折合35万元/a。
焦作电厂将燃用低硫煤的3、4号炉电除尘器改为布袋除尘器，解决了烟尘超标排放的问题，取得了成功的经验。3、4号炉布袋除尘器除尘效率可达到99.9%以上。比原电除尘器设计效率98%提高了1.9%，烟尘排放质量浓度由原来的500mg/m³以上降到18.6mg/m³以下。符合GB1322—2003中小于50mg/m³的要求。焦作电厂3、4号炉燃用低硫煤，如果仍然采用3电场电除尘器，其除尘效率很难达到99%以上，烟尘会超标排放。按照新的排污收费条例和办法，除征收排污费外，还要加收1～5倍的超标排污费，同时还要给予巨额罚款并停产限期治理。采用布袋除尘器每台炉可以减排烟尘量1890t/a，少缴烟尘排放费和超标排污费275.28万元/a，扣除每台布袋除尘器大修更换滤袋及维护费用比电除尘器高出的35万元/a，每年仍可节约生产成本240万元，环境效益和经济效益显著。如果仍然采用3电场电除尘器，除尘效率仅在98%以下，烟尘排放量大，高含尘烟气进入引风机会加快叶轮磨损，严重时5～6个月就需分别对3台引风机叶轮补焊加固或更换(一般需3天)，在此期间，2台引风机运行，机组负荷必须由220MW降至180MW以下，影响发电出力。采用布袋除尘器后，除尘效率大大提高，进入引风机的烟气中几乎不含颗粒尘，引风机可运行2年以上，大大提高了机组安全发电的可靠性。使用布袋除尘器后，2年内每台炉的3台引风机可以减少约9次对叶轮补焊或更换，节约费用180万元以上;同时，2年内每台炉可以减少机组降负荷或停运9次(约27天)，保证机组稳定运行。可多发电2592万kW·h，增加电网供电收入1100万元。具有良好的社会效益。焦作电厂作为电网调峰火电机组，每台炉每年因临停、小修或大修等原因需启停10次左右。如果采用电除尘器，在每次锅炉点火燃油及低负荷燃烧投油助燃期间(6h左右)，从保护电除尘器设备本身出发，全部电场必须停运(否则油烟易对电除尘器极针损坏)，此时除尘效率为零，烟尘全部排放，严重超标，当地环保部门和市民对此反映强烈。采用布袋除尘器后，在滤袋外面采用预涂灰技术对滤袋进行保护，锅炉启停点火燃油及低负荷燃烧投油助燃期间，布袋除尘器和锅炉同时投运，解决了锅炉点火启动过程中烟尘排放超标的问题。仅此，每年每台炉就可减排烟尘300t，少缴烟尘排污费90万元，具有显著的环境和经济效益。