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王兵
（河北高科環(huán)保集團有限公司，河北泊頭062151）
摘要：針對兩起生物質(zhì)燃料鍋爐靜電除塵器爆炸事故，在介紹爆炸事故產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上，提出行之有效的技術(shù)優(yōu)化措施，以此為實際的靜電除塵器技術(shù)優(yōu)化提供參考借鑒，提高其運行的安全和可靠水平。
如今，生物質(zhì)燃料成為很多鍋爐的燃料選擇，它對節(jié)省一次能源的使用有重要作用，在這種鍋爐中，通常配置靜電除塵器。這一靜電除塵器和普通的除塵器有所不同，需要引起相關(guān)人員的高度重視，結(jié)合現(xiàn)狀，采取合理可行的技術(shù)措施予以技術(shù)優(yōu)化，以保證設(shè)備運行的安全和可靠性，避免事故的發(fā)生。
1案例介紹
某糖廠采用1組75t/h鍋爐，將蔗渣作為鍋爐的燃料，采用文丘里麻石水膜除塵器。在鍋爐的試運行過程中，燃料堆積情況比較嚴重。在鍋爐內(nèi)，預熱器出口和引風機入口之間負壓超過3500Pa，即除塵器承受3500Pa以上的負壓，比設(shè)計最大值大1000Pa左右，持續(xù)8h左右后，除塵器爆炸。
某糖廠采用1組120t/h鍋爐，將蔗渣作為鍋爐的燃料，采用靜電除塵器，其標準入口濃度為8g/Nm3，正常情況下的除塵效率可以99%以上。設(shè)備正式投運90d后，除塵器爆炸。
通過現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)電除塵外殼周圍墻板產(chǎn)生十分嚴重的變形與彎曲，部分加強槽鋼發(fā)生斷裂與變形，尤其是進出口處。在出口煙道的頂部，與ESP出口相距2m左右的轉(zhuǎn)彎部位，可見一大面積爆炸口。在除塵器的下方，灰斗上存在小面積破裂口。在灰斗的內(nèi)部，灰分均完全結(jié)焦，取出的灰塊體積均很大，難以落灰，需要工作人員通過掏灰孔進行內(nèi)部破碎才可以落灰。
根據(jù)現(xiàn)場各項技術(shù)參數(shù)，結(jié)合采用生物質(zhì)燃料時具有的各項特性，導致電除塵器產(chǎn)生爆炸事故的主要原因為：
a.一氧化碳濃度超過12.5%，含氧量超過5.42%，且存在火源。
b.一般而言，采用生物質(zhì)燃料的鍋爐，其大多屬于鏈條爐，如果運行不夠穩(wěn)定，開啟與關(guān)閉頻繁，則生物質(zhì)燃料中的含碳物將無法完全燃燒，產(chǎn)生大量一氧化碳。因一氧化碳有很寬的爆炸濃度范圍，且極小的能量即可點燃，所以極有可能引***炸[1]。
c.在除塵器設(shè)計過程中，若安裝和焊接方面存在質(zhì)量問題，或保溫棉的厚度沒有達到要求，則會使除塵器漏風率明顯提高，使其內(nèi)部實際含氧量不斷升高。
d.火源包括：電場內(nèi)部發(fā)生閃絡(luò)，產(chǎn)生電火花；在散熱設(shè)備表面產(chǎn)生溫度較高的微粒，或從此處經(jīng)過的靜電與氣流，都有可能成為火源；煙氣中含有大量可燃物質(zhì)，而且沒有燃燒殆盡的飛灰，還會帶有火苗。
2技術(shù)優(yōu)化
對于在采用生物質(zhì)燃料的鍋爐中使用的靜電除塵器，它不僅具備普通靜電除塵器所有基本特性，還有它獨特的特點。為保證鍋爐與它的所有附屬設(shè)備都能安全且可靠的運行，并保障相關(guān)操作人員作業(yè)安全，避免爆炸等惡劣事故的發(fā)生，首先要以上述爆炸事故產(chǎn)生原因為依據(jù)，從除塵器技術(shù)層面入手，對除塵器設(shè)計予以改進和優(yōu)化，提出合理可行的優(yōu)化措施及建議，對選型配置予以重新規(guī)劃，以保證設(shè)備能夠可靠且高效投運。新提出下列技術(shù)優(yōu)化建議：
2.1在爐膛的出口安裝一氧化碳檢測裝置，以此對一氧化碳濃度進行在線監(jiān)測，檢測裝置需要和除塵器之間采用高壓連鎖。如果檢測裝置檢測發(fā)現(xiàn)一氧化碳實際濃度處于3%-8%范圍內(nèi)，則除塵器中各個電場均處在無火花實際狀態(tài)；如果檢測裝置檢測發(fā)現(xiàn)一氧化碳實際濃度超過8%，則電場將開始斷電處理[2]。
2.2對除塵器的殼體進行設(shè)計改進，對于普通靜電吹塵器，殼體的設(shè)計壓力一般為8700Pa，而用于采用生物質(zhì)燃料的鍋爐時，殼體的設(shè)計壓力只有5000Pa。一旦發(fā)生爆炸，設(shè)備中的氣體將急速膨脹，壓力快速上漲。對此，應在除塵器的上部安裝防爆門，以此對內(nèi)部壓力予以釋放。考慮到用于采用生物質(zhì)燃料的鍋爐的除塵器設(shè)計壓力只有5000Pa，所以其防爆門設(shè)計壓力比5000Pa稍大即可。與此同時，還應在空預器的出口和除塵器的入口之間安裝防爆門，但這一部位的防爆門，其設(shè)計壓力應比5000Pa小，通常以4000Pa為宜。
2.3對除塵器的灰斗進行改進設(shè)計。為避免灰斗發(fā)生自燃，在灰斗溫度控制系統(tǒng)新裝超溫報警，即當溫度超過200℃時，立即報警，報警后，運行人員應立即檢查，并進行有效的降溫處理。另外，還應安裝電動鎖氣器，以此避免空氣大量涌入到除塵器以內(nèi)，使設(shè)備的實際含氧量保持穩(wěn)定，防止二次燃燒的發(fā)生。為有效防止沒有燃燒完全的燃料于灰斗中發(fā)生二次燃燒，產(chǎn)生結(jié)焦，對灰斗進行設(shè)計時，溜灰角度應達到60°以上。對于普通除塵器，其出灰口主要采用400mm×400mm的尺寸，由于生物質(zhì)燃料在燃燒后容易產(chǎn)生結(jié)焦，所以在設(shè)計中需將出灰口增大至600mm×600mm，以便于順利落灰。對于灰斗的機械振打清灰，需安裝倉壁振動裝置，避免灰斗的內(nèi)壁積灰。除此之外，為防止落灰吸水形成灰塊，還要在灰斗中安裝氣化板及加熱器[3]。
2.4對機械振打器進行優(yōu)化改進。考慮到生物質(zhì)燃料含有很多堿金屬，燃料粉塵有很大的黏性，所以機械振打清灰效果并不好。對此，可將仿形錘振打裝置換成電磁錘振打裝置。這一裝置為加強型，由微機控制，無論是振打的順序，還是強度與頻率，都能以現(xiàn)場實際情況為依據(jù)進行適當調(diào)節(jié)，且具有很強的適應性，操作靈活，效果顯著[4]。
2.5對粉塵捕集進行優(yōu)化設(shè)計。對于采用生物質(zhì)燃料的鍋爐，其飛灰通常較輕，易飄逸，采用除塵器難以捕集。在除塵器設(shè)計過程中，應盡可能延長除塵器中粉塵實際停留時間，并減慢煙氣的流動速度。完成優(yōu)化后，煙氣流動速度一般不超過0.7m/s，使粉塵完成自然沉降的基礎(chǔ)上，使粉塵攜帶足夠電量。此外，由于塵粒的質(zhì)量很輕，且粒度往往較小，易引發(fā)二次揚塵，所以在設(shè)計中，應在除塵器的出口安裝槽型板，以此起到避免二次揚塵的作用[5]。
2.6對保溫安裝質(zhì)量予以嚴格的把控，保證除塵器焊接作業(yè)質(zhì)量，尤其是保溫外護板與保溫棉實際安裝質(zhì)量，對漏風率進行嚴格控制，以免落灰的過程中由于含濕量過高使落灰形成灰塊。另外，還要對設(shè)備中的實際含氧量進行控制，降低含氧量，避免爆炸事故的發(fā)生。
2.7綜合考慮采用生物質(zhì)燃料的鍋爐具有的特點，尤其是開啟與關(guān)閉較為頻繁，優(yōu)化中需在除塵器中安裝熱風吹掃裝置，以此避免絕緣子產(chǎn)生污閃，這對絕緣子炸裂的預防是十分有效的[6]。
3優(yōu)化效果
通過對上述技術(shù)優(yōu)化措施的引入，實現(xiàn)了對三十余臺鍋爐的改造，除了能保證運行過程的穩(wěn)定性與安全性，還能降低排放，得到廣發(fā)用戶的認可與支持。
結(jié)束語
綜上所述，除塵器運行狀況是否良好，除了和業(yè)主自身效益直接有關(guān)，還和設(shè)備的生產(chǎn)制作廠家息息相關(guān)。對此，應高度重視除塵器優(yōu)化，對原有的設(shè)備結(jié)構(gòu)配置進行合理改進，以此從本質(zhì)上保證設(shè)備穩(wěn)定和可靠運行。
參考文獻
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[2]原輝,劉彥豐,宋景慧,李德波.1000MW機組靜電除塵器對粉塵顆粒脫除的數(shù)值研究[J].熱能動力工程,2019(10):114-121,142.
[3]張建平,江澤馨,徐達成.磁場環(huán)境下工作電壓對線板式靜電除塵器中同種顆粒除塵效率的影響[J].科學技術(shù)與工程,2019,19(25):392-395.
[4]賈東坡,王明毅,雷林飛,劉堂琳,谷秋實,陽建龍.燃煤電站電-袋除塵器運行工藝研究[J].電站系統(tǒng)工程,2019,35(4):63-65.
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[6]周春霄,孫伊帆,蔣仁寶,項學豐,劉柏謙.百葉窗對靜電除塵器二次揚塵的抑制效應[J].科學技術(shù)與工程,2019,19(15):365-371. |
