由于電除塵器的收塵效率受粉塵性質(zhì)的影響較大，而我國(guó)的燃煤成份又千變?nèi)f化，粉塵性質(zhì)也各不相同，因此，電廠燃煤鍋爐使用電除塵器要達(dá)到長(zhǎng)期、高效、穩(wěn)定的除塵要求對(duì)有些工廠難以實(shí)現(xiàn)。為解決這一難題，國(guó)內(nèi)曾做過(guò)使用袋除塵器的嘗試，但均因各種原因而未能成功，因而限制了袋除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用和發(fā)展。隨著國(guó)家對(duì)粉塵排放指標(biāo)的提高和袋除塵技術(shù)的發(fā)展，袋除塵器適應(yīng)性強(qiáng)、除塵效率高、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，這給電廠燃煤鍋爐應(yīng)用袋除塵器建立了技術(shù)基礎(chǔ)。

    一、燃煤電廠用袋除塵器系統(tǒng)簡(jiǎn)介

    設(shè)備用于200MW發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐的排煙除塵，工藝參數(shù)如下：

    處理風(fēng)量　　　　　 1738000 　m3/h

    正常煙氣工作溫度　 140～170 ℃

    入口濃度　　　　 25～30 　g/m3

    要求排放濃度　　　 ≤50　　mg/Nm3

    漏風(fēng)率　　　　 ≤1.5　 ％

    運(yùn)行阻力　　　 ≤2100　 Pa

    殼體設(shè)計(jì)壓力　　 ＋5000，－6000Pa

    從鍋爐空氣預(yù)熱器排出的煙氣通過(guò)風(fēng)管先進(jìn)入擴(kuò)散器，擴(kuò)散器內(nèi)安裝有氣流均布裝置，使煙氣流速降低并均勻進(jìn)入袋室。煙氣從外到內(nèi)通過(guò)濾袋過(guò)濾后從袋口進(jìn)入袋室上箱(凈氣室)，再經(jīng)排風(fēng)機(jī)排出。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾袋內(nèi)外的壓差逐漸增加，當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，清灰系統(tǒng)工作，直至壓差低于設(shè)定值。清下的粉塵通過(guò)灰斗排出，達(dá)到除塵目的(見(jiàn)圖1)。

　　二、技術(shù)特點(diǎn)

    德國(guó)Lurgi公司的低壓回轉(zhuǎn)脈沖袋除塵器與同類袋除塵器相比，其技術(shù)上有不少特點(diǎn)：

    1采用扁圓型濾袋并按同心圓方式布置成濾袋束(見(jiàn)圖2)。

    每個(gè)濾袋束適合多可布置1156個(gè)濾袋，濾袋長(zhǎng)度為8m，每個(gè)濾袋束的適合大過(guò)濾面積為3700m2，采用彈性卷和密封墊與花板固定。濾袋內(nèi)部有扁圓型袋籠，為便于安裝，袋籠分成三節(jié)，良好的設(shè)計(jì)和加工質(zhì)量使對(duì)接和拆卸非常方便。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況每臺(tái)設(shè)備可設(shè)計(jì)成單室、雙室和多室，每室可有一個(gè)和多個(gè)濾袋束組成，屬典型的模塊化設(shè)計(jì)。采用扁圓型的好處是在同樣過(guò)濾面積下使濾袋布置更緊湊，占用空間更小。在本設(shè)備中采用扁圓型濾袋主要是為回轉(zhuǎn)清灰考慮，并使噴吹口能有更大的幾率對(duì)準(zhǔn)袋口上方。其缺點(diǎn)是在一個(gè)方的殼體中，四個(gè)角的空間不能得到充分利用。

    2采用擴(kuò)散器加側(cè)向進(jìn)氣方式

    目前袋除塵器主要為上進(jìn)氣式或下進(jìn)氣式，側(cè)向進(jìn)氣方式比較少。本設(shè)備采用了擴(kuò)散器加側(cè)向進(jìn)氣方式，其特點(diǎn)是：(1)使進(jìn)入袋室的氣流更均勻，本體機(jī)械運(yùn)行阻力低；(2)避免了下進(jìn)氣方式清灰時(shí)粉塵下落與氣流方向相反的不足，增加了清灰效果；(3)側(cè)向進(jìn)氣方式同樣可以一次通過(guò)多個(gè)濾袋束，對(duì)處理大煙氣量的設(shè)備，其結(jié)構(gòu)緊湊，能有效減少占地面積和降低一次性投資；(4)側(cè)向進(jìn)氣方式使進(jìn)入袋室的流速較低(本設(shè)備低于1.4m/s)，既加快了粗顆粒的預(yù)分離，又保證了在煙氣進(jìn)入濾袋束之前的整體流量均勻分配在濾袋束中心和周圍，使每個(gè)濾袋的過(guò)濾負(fù)荷均勻；(5)較低的流速減少了粉塵對(duì)濾袋的沖刷磨損，延長(zhǎng)了濾袋的使用壽命。

    3采用在線式回轉(zhuǎn)低壓脈沖清灰(見(jiàn)圖3)

    脈沖式袋除塵器的清灰分為在線式和離線式兩種，實(shí)際應(yīng)用中各有利弊。在線式清灰結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，機(jī)械阻力小，系統(tǒng)阻力變化小，但由于清灰過(guò)濾同時(shí)進(jìn)行，影響清灰效果，也不利于不停機(jī)檢修。而離線式清灰的優(yōu)缺點(diǎn)正好與此相反。本設(shè)備之所以采用在線式清灰，主要考慮到鍋爐煙塵濃度低和易清灰的特點(diǎn)，達(dá)到了揚(yáng)長(zhǎng)避短的目的。 同時(shí)本設(shè)備在設(shè)計(jì)中采用了四個(gè)室并聯(lián)運(yùn)行的結(jié)構(gòu)，每室的進(jìn)出氣口均設(shè)置一個(gè)百葉窗式擋板門，仍然可以實(shí)現(xiàn)不停機(jī)檢修。

    脈沖式袋除塵器的清灰可分為噴吹清灰和箱式清灰兩種。噴吹清灰需要在每排濾袋上布置一根噴吹管和一個(gè)脈沖閥，其清灰強(qiáng)度大且效果好，但所需脈沖閥數(shù)量多且更換濾袋不方便，而箱式清灰正好與此相反。本設(shè)備采用的回轉(zhuǎn)式脈沖清灰從原理上屬噴吹清灰，卻結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。一個(gè)濾袋束僅需要一個(gè)脈沖閥，利用回轉(zhuǎn)噴吹管進(jìn)行噴吹清灰，因而脈沖閥數(shù)量少而清灰強(qiáng)度大。在停機(jī)維修期間，回轉(zhuǎn)噴吹管可用手自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，更換濾袋很方便。同時(shí)，本設(shè)備的袋口不設(shè)文氏管，既不使袋口風(fēng)速過(guò)高又保證清灰效果，這是采用長(zhǎng)濾袋所必須解決的問(wèn)題。

    脈沖式袋除塵器清灰所需的壓縮空氣分高壓清灰和低壓清灰兩種，高壓清灰所需的壓縮空氣壓力應(yīng)在0.5MPa以上，而低壓清灰一般在0.2～0.4MPa(國(guó)內(nèi)也有將0.3MPa作為高、低壓清灰的分界線)，但本設(shè)備僅需0.08MPa，可謂超低壓清灰。由于很多用戶很難保證0.5MPa以上的壓縮氣源，因而低壓脈沖更受歡迎。本設(shè)備利用了羅茨風(fēng)機(jī)低壓大流量的特點(diǎn)，因而能得到與高壓脈沖同樣的清灰效果。

    4采用寬大的袋室上箱

    袋室上箱指濾袋口上部的結(jié)構(gòu)總稱，一般只有采用上進(jìn)氣方式時(shí)這一結(jié)構(gòu)才設(shè)計(jì)得較大。本設(shè)備的袋室上箱與整個(gè)袋室一樣大，且高度在3m左右(見(jiàn)圖3)。這一結(jié)構(gòu)雖然增加了重量但有以下好處：(1)檢查和更換濾袋時(shí)均可以在袋室上箱內(nèi)部完成，整個(gè)袋室上箱僅需一個(gè)檢修門便可，這對(duì)減少除塵器總漏風(fēng)率有很大的好處；(2)由于袋室上箱體積較大使得凈氣側(cè)的風(fēng)速同樣較低，有利于濾袋束的氣流分布和降低機(jī)械運(yùn)行阻力。

    此外，在袋室上箱上還設(shè)計(jì)有一個(gè)配有照明的密封的觀察窗，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，不必進(jìn)入除塵器內(nèi)部便可觀察到整個(gè)袋室上箱內(nèi)部的情況，包括濾袋是否破損、清灰裝置是否正常工作等，使日常維護(hù)保養(yǎng)方便及時(shí)。

    5采用獨(dú)特的清灰控制模式

    采用PLC控制不一定先進(jìn)，因?yàn)檫@僅僅指硬件設(shè)備，重要的是程序設(shè)計(jì)是否符合現(xiàn)場(chǎng)條件，是否滿足清灰要求，是否適合節(jié)省能源。本設(shè)備的清灰控制有以下特點(diǎn)：

    (1)采用壓差清灰，即根據(jù)濾袋內(nèi)外的壓差情況決定是否清灰和停止清灰，這種清灰方式尤其適用于含塵濃度低、粉塵粘性低的場(chǎng)合。

    (2)采用慢、中、快三種清灰模式，由PLC自動(dòng)調(diào)節(jié)。當(dāng)粉塵負(fù)荷大時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)快模式，粉塵負(fù)荷低時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)慢模式；當(dāng)濾袋運(yùn)行初期阻力較低時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)慢模式，當(dāng)濾袋運(yùn)行后期阻力升高則啟動(dòng)快模式。

    上述清灰控制模式能使濾袋的有效壽命延長(zhǎng)，保證在濾袋整個(gè)壽命周期中維持適合低的除塵器阻力、適合低的能量消耗和系統(tǒng)阻力的波動(dòng)適合小。并有根據(jù)實(shí)際情況調(diào)試好的預(yù)編程序自動(dòng)運(yùn)行。

    6完善的防護(hù)系統(tǒng)

    首先在進(jìn)氣風(fēng)管中設(shè)計(jì)有噴水裝置及溫度測(cè)試裝置，當(dāng)發(fā)生煙氣溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)先進(jìn)行報(bào)警，如溫度繼續(xù)升高則自動(dòng)啟動(dòng)不同數(shù)量的噴水裝置進(jìn)行降溫，噴水裝置可使煙氣溫度降低40℃左右，以保護(hù)濾袋不受損傷。當(dāng)噴水裝置不使用時(shí)，噴嘴依靠吸進(jìn)新鮮空氣進(jìn)行自凈化以保持噴嘴清潔。

    除塵器前后設(shè)有50％煙氣量的旁路煙道，當(dāng)煙氣溫度上升較快較高或有大量水蒸氣滲入時(shí)，可開啟旁路煙道對(duì)煙氣進(jìn)行分流來(lái)保護(hù)濾袋。旁路煙道在除塵器發(fā)生故障時(shí)還作為煙氣的臨時(shí)通路。

    由于本設(shè)備使用的是萊登(Ryton)濾料，這種濾料抗氧化能力較差，所以在整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)置有氧分析儀，以保證進(jìn)入除塵器的煙氣中氧的含量在10％以內(nèi)。

    在發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí)需要燃油，而油煙易使濾袋造成堵塞，為此本設(shè)備在進(jìn)氣口設(shè)置有預(yù)噴涂粉塵的吸口，在袋除塵器使用前對(duì)新濾袋或長(zhǎng)期停用的濾袋進(jìn)行預(yù)噴涂，以有效的防止濾袋堵塞。

    三、實(shí)際運(yùn)行情況

    本除塵器為四室八單元，每單元布置一個(gè)濾袋束，每個(gè)濾袋束為1000個(gè)濾袋和一套回轉(zhuǎn)清灰裝置，總過(guò)濾面積25600m2，過(guò)濾速度為1.13m/min，第一臺(tái)設(shè)備于2001年底投運(yùn)，目前已運(yùn)行半年。雖尚未進(jìn)行正式測(cè)試，但從環(huán)保部門設(shè)置的在線粉塵濃度測(cè)試儀的讀數(shù)可知不會(huì)超標(biāo)，從煙囪口看不到一點(diǎn)粉塵。運(yùn)行阻力一直在800Pa左右，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求值，說(shuō)明清灰效果非常好。之所以運(yùn)行阻力低，Lurgi公司的解釋是新設(shè)備的運(yùn)行阻力通常較低，但他們的保證是在濾袋壽命期間均不大于設(shè)計(jì)值。在調(diào)試中，Lurgi公司還測(cè)試濾袋口的風(fēng)速，從測(cè)試情況看，雖為側(cè)向進(jìn)氣，但袋口風(fēng)速適合多偏差為一倍，且與氣流方向無(wú)關(guān)，說(shuō)明濾袋的布置和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的。通過(guò)半年的運(yùn)行曾因鍋爐問(wèn)題進(jìn)行過(guò)兩次停機(jī)檢查，未發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，說(shuō)明設(shè)計(jì)、制造和安裝質(zhì)量是好的，該技術(shù)設(shè)備是成熟可靠的。證明了袋除塵器可以用于電廠燃煤鍋爐排煙除塵。

    四、與電除塵器相比較

    1投資分析

    按國(guó)際常規(guī)對(duì)除塵器的投資將按一次性投資、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用三項(xiàng)進(jìn)行比較(見(jiàn)表1)。

    但從國(guó)內(nèi)目前的市場(chǎng)看，事實(shí)并非如此，尤其是對(duì)處理煙氣量大于200000m3/h的除塵設(shè)備，袋除塵器的一次投資要高于電除塵器，主要原因?yàn)椋?1)由于行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)，電除塵器的價(jià)格已降到論重量賣鋼材的地步，高的技術(shù)含量不能在價(jià)格上得到體現(xiàn)；(2)由于我國(guó)的環(huán)保要求相對(duì)較低，而電除塵器的一次性投資又與除塵效率有關(guān)。

    本項(xiàng)目中，由于用戶要求的排放濃度不能高于50mg/Nm3，加上當(dāng)?shù)氐拿嘿|(zhì)很不適合電除塵器，雖然本設(shè)備采用了Lurgi技術(shù)，且大部分關(guān)鍵部件(如濾袋、袋籠、脈沖閥等)由國(guó)外進(jìn)口，但如采用電除塵器，即使按國(guó)內(nèi)目前的電除塵器市場(chǎng)行情價(jià)格，通過(guò)用戶的多次詢價(jià)比較，情況還是有很大的變化(見(jiàn)表2)。

    表2　　本項(xiàng)目中兩種除塵器費(fèi)用比較　　　

    事實(shí)說(shuō)明，本項(xiàng)目正是客觀地分析了工藝情況和兩種除塵器的特點(diǎn)，才選擇了一次性投資低、運(yùn)行費(fèi)用低而除塵效率高的方案。

    2與同類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較(見(jiàn)表3)

　 從表中可以看出，Lurgi產(chǎn)品與富樂(lè)和國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，有以下特點(diǎn)：

    (1)每個(gè)脈沖閥適合大負(fù)擔(dān)的過(guò)濾面積，比富樂(lè)公司的氣箱脈沖還大24倍；

    (2)灌速度適合大，說(shuō)明濾袋的長(zhǎng)徑比很大，達(dá)63。嵌速度在正常的范圍內(nèi)，說(shuō)明濾袋的布置是合理的；

    (3)濾袋壽命保證時(shí)間長(zhǎng)，達(dá)30000小時(shí)(3.4年)，而國(guó)際上一般保證壽命為2年，節(jié)省了用戶的維修費(fèi)用；

    (4)漏風(fēng)率低，僅1.5％，屬國(guó)際先進(jìn)指標(biāo)，而漏風(fēng)率的降低可有效減少主風(fēng)機(jī)能源損耗，但由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作和安裝等原因，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品很難達(dá)到。

    (5)鋼耗低，雖然鋼耗比與除塵器的規(guī)格有關(guān)，但根據(jù)Lurgi公司在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中一貫求實(shí)穩(wěn)重的風(fēng)格來(lái)說(shuō)，這樣的鋼耗無(wú)疑是很先進(jìn)的。

    五、對(duì)電廠燃煤鍋爐選用袋除塵器的建議

    袋除塵器按結(jié)構(gòu)、清灰方式等分成很多品種，每一品種因各自的特點(diǎn)而適合一定的工藝條件。因此，提出以下選用建議：

    (1)應(yīng)優(yōu)先選用脈沖式，因過(guò)濾速度較高，非常適合煙氣量大的工藝條件，同時(shí)選用三維濾料，不但可提高除塵效率、降低濾料運(yùn)行阻力，且使用壽命也比二維濾料長(zhǎng)。

    (2)電廠燃煤鍋爐煙塵的含塵濃度低且粉塵粘性低，選用的脈沖式袋除塵器可以設(shè)計(jì)長(zhǎng)徑比較大的濾袋，濾袋的布置也可相對(duì)較密，以減少設(shè)備重量和占地面積。

    (3)選型中過(guò)濾速度不宜過(guò)高，一般不應(yīng)大于1.2m/min。過(guò)高的過(guò)濾速度可能會(huì)使一次性投資降低，但使運(yùn)行阻力加大，設(shè)備故障增多，濾料壽命縮短。

    (4)對(duì)關(guān)鍵部件，如濾袋、脈沖閥等，應(yīng)選擇質(zhì)量上等的，尤其是濾袋，不但要求濾料適合工況需要、質(zhì)量好，同時(shí)也要注意濾袋的加工質(zhì)量，這些是影響除塵器性能和運(yùn)轉(zhuǎn)率的重要要素，必須引起足夠的重視。

    (5)袋除塵器受煙氣性質(zhì)影響較大，在工藝設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮周到的保護(hù)措施，在工藝布置上應(yīng)使進(jìn)氣煙道盡可能長(zhǎng)，以防萬(wàn)一鍋爐出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)保護(hù)裝置能更好地起作用。

    (6)必須注意產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作和安裝質(zhì)量。

    (7)必須嚴(yán)格按規(guī)程操作設(shè)備，袋除塵器受煙氣性質(zhì)的影響較大，相對(duì)電除塵器來(lái)說(shuō)比較“嬌氣”。應(yīng)加強(qiáng)日常的維護(hù)，尤其是投運(yùn)初期，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

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