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王磊，付啟文
國電南京自動化股份有限公司，江蘇南京211100
[摘要]介紹了生物質燃料鍋爐布袋除塵器的結構、清灰控制、濾料的選用以及布袋的防護，并對其除塵效率的控制、布袋除塵器本體的密封性、過濾狀態與旁通狀態間的切換以及灰斗下灰不暢等問題提出了解決措施。
華電宿州生物質能發電有限公司(宿州生物質能電廠)一期2×12.5MW汽輪發電機組配置的2臺75t/h生物質燃料鍋爐。1號爐自2008年7月初起動，經過2個月的運行，其布袋除塵器運行效果良好，除塵效率達99.9％以上。
1布袋除塵器結構
宿州生物質能電廠1號、2號機組鍋爐采用長袋低壓脈沖布袋除塵器，除塵器本體采用雙列對稱布置，箱體共分為4個大室，每個大室又分為2個小室，每個小室布置了9排布袋，每排有布袋14個。布袋清灰方式為固定行脈沖噴吹，噴吹管每室9排，共72支，位于凈氣室花板上部，距花板垂直距離200mm。
布袋除塵器結構如圖1所示。煙氣從進氣口進入除塵器后，通過百葉閥調節風量使之均勻分配到每個倉室，并在分流板的作用下分成兩部分，其中約40％的煙氣沿分流板折流向下進入灰斗，然后再向上進入箱體進行過濾，直徑較大的顆粒及未燃盡的燃料在重力作用下直接落入灰斗。其余約60％的煙氣垂直上升進入中部箱體，然后擴散到布袋區。2路氣體經過布袋過濾后進入上部凈氣室，每個凈氣室內布置1個提升閥，過濾后的煙氣通過提升閥排人出氣煙道，由引風機排向煙囪。
除塵器的進、出口煙道及旁通煙道均采用內置式結構，進、出口煙道被隔板分隔，通過控制煙道內的旁通閥可實現過濾狀態與旁路狀態間的切換。旁路煙道內對稱布置了4個旁路閥，若滿負荷狀態下將其同時打開，則煙氣旁路阻力低于1000Pa。
2清灰控制
布袋除塵器清灰采用PLC控制，具有定時、定壓、手動3種控制功能以及在線、離線2種噴吹控制方式。
定壓控制即按設定壓差進行控制，除塵器進、出口壓差超過設定值(1300Pa)時，各室自動依次清灰1遍，噴吹循環結束后自動檢測是否需要再次循環，除塵器進、出口壓差設定值可根據除塵器的原始阻力和運行情況進行調整；定時控制即按設定時間進行控制，每隔1個清灰周期，各室依次清灰1遍；手動控制即通過現場控制柜手動對各室清灰；在線清灰即噴吹清灰時，打開清灰的倉室提升閥，其余各室提升閥關閉；離線清灰即噴吹清灰時，關閉清灰的倉室提升閥，其余各室提升閥也關閉。
3濾料的選用
布袋除塵器濾料的選用應根據含塵氣體的溫度、濕度、粘度、酸堿性以及火星含量等因素綜合考慮。宿州生物質能電廠采用日本進口的PPS作為濾料，布袋的規格為d160mm×6800mm，進行了防水、防油及PTFE浸漬深層處理，以使其在惡劣的環境中保持良好的過濾性能。PPS對酸、堿和火星都有很強的抵抗能力，并具有很強的耐水性和阻燃性，其抗拉、抗磨、抗折等物理性能良好。PTFE浸漬深層處理是在濾料每根纖維表面均勻覆蓋1層PTFE涂膜，使得濾料的抗酸堿和抗氧化能力加強，同時由于纖維間隙變小，能更有效地防止粉塵的潛入，提高除塵效率。
但是，PPs的耐氧化能力弱，被氧化程度隨含氧量及溫度的升高而劇增，因此PPS濾料的連續工作溫度應根據煙氣的含氧量來確定。圖2為PPS的連續工作溫度與煙氣含氧量的關系，由圖2可見當含氧量為8％時，連續工作溫度為155℃，而當含氧量增至10％時，連續工作溫度則不應超過150℃。
4布袋的防護
在除塵器運行中，布袋破損的主要形式有燒毀、磨損、袋底撕裂、開線等，造成除塵器布袋燒毀的主要原因是煙氣超溫(煙氣溫度超過布袋的工作溫度)和火星燒袋。
防止煙氣超溫燒袋的主要措施有：(1)在鍋爐出口的煙道上裝設冷風閥，或采用噴水降溫措施。宿州生物質能電廠在設計時采用冷風閥，氣缸直徑為600mm，由熱平衡方程計算可知，當煙氣溫度達到一定時冷風閥打開，煙氣溫度可降低15℃以上；(2)若煙氣溫度持續上升達到旁通閥開啟溫度時，各分室提升閥關閉旁通閥打開，煙氣直接經旁路煙道排出。
防止火星燒袋的措施有：(1)選擇防火材質的濾袋；(2)采用預噴涂技術對布袋進行預涂灰，確保布袋表面的初始層厚度；(3)采用預除塵技術，宿州生物質能電廠的除塵器本體結構采用氣流分布擋板，避免了火星直接撞擊布袋，同時使直徑較大的未燃盡顆粒直接落人灰斗。
造成布袋磨損的主要原因有：(1)煙氣分布不均，氣室局部過濾風速過高，致使粉塵加劇沖擊，磨損布袋；(2)布袋間的距離過小造成布袋間碰撞磨損，或是籠骨彎曲、籠骨與布袋底部間隙過小等造成的布袋與籠骨間的碰撞磨損；(3)噴吹管噴嘴與布袋口的豎直偏差較大，使噴吹管噴出氣流直接沖刷布袋上段產生磨損；(4)布袋清洗太頻繁或噴吹壓力過高亦會加速布袋的磨損。減小布袋磨損的措施有：(1)設計時應合理分布布袋，均衡氣流，宿州生物質能電廠采用的氣體2路分流方案有效解決了局部氣流速度過高導致的布袋磨損問題；(2)安裝時應控制好噴吹管噴嘴與布袋口的對正關系；(3)運行初期應保持較低的噴吹壓力和較長的噴吹周期，在布袋的表面保持一定厚度的粉塵初始層。
5設計與制造中的其它問題
5.1除塵效率的控制
要保持高效除塵應注意以下幾點：(1)過濾風速應合理。風速過高不但會使除塵效率降低同時還會造成布袋的過度磨損，風速過低則造成布袋和鋼材的耗量增大。宿州生物質能電廠的過濾風速為0.90m/min，單室離線噴吹時過濾風速為1.03m/min。(2)控制花板孔加工精度(孔徑和定位精度)，應采用沖壓工藝加工成型，沖壓后孔的兩邊應去毛刺并打磨干凈。(3)必須保持旁通閥密封良好，否則會使部分煙氣直接經旁路煙道排出。
5.2本體的密封性
除旁通閥的密封外，還必須做好除塵器本體的密封：(1)除塵器在拼裝時焊縫應做煤油滲漏試驗，確保焊縫嚴密不漏氣，拼裝的縫隙必須封死；(2)密封除塵器頂蓋，否則不但漏氣嚴重，而且由于箱體內是負壓，下雨時還會造成雨水的吸人，使布袋淋濕，灰塵板結，下灰不暢。
5.3過濾狀態與旁通狀態間的切換
除塵器過濾狀態與旁通狀態相互切換時，必須保持除塵器內壓力平穩。宿州生物質能電廠布袋除塵器在調試時發現，過濾狀態與旁通狀態相互切換的瞬間壓力陡然上升，特別是煙氣流量大時，壓力上升加劇，并且在旁通閥關閉時各分室提升閥滯后1～2s才打開。對此，將PLC控制程序調整為提前打開提升閥，5s后再關閉旁通閥。同樣，在各分室提升閥關閉前旁通閥也提前5s打開。調整后過濾狀態與旁通狀態切換時壓力變化平穩。
5.4灰斗下灰不暢
由于生物質能燃料灰質較輕且含濕量較高，因此造成灰斗下灰不暢。為此，灰斗通常采用電加熱或蒸汽加熱，同時配有振打裝置或灰斗霧化裝置。另外，灰斗的下灰料位不能超過灰斗高度的2/3，灰斗壁板的角度必須大于60。，下灰口尺寸不應小于400mm×400mm。
[參考文獻]
[1]袁春筍.布袋除塵器在75t/h燃煤鍋爐上的應用[J].上海電力，2001(6)：611-612.
[2]GB 13223—2003，火電廠大氣污染物排放標準[s]. |
