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超凈排放中半干法脫硫配套布袋除塵器的優(yōu)化

楊家軍1，鐘婷姍2

（1.浙江德創(chuàng)環(huán)保科技股份有限公司，杭州310012；2.杭州雙良中荷環(huán)?？萍加邢薰荆贾?10012）

在超凈排放的半干法脫硫系統(tǒng)中，原有的布袋除塵器已經(jīng)不能滿足嚴格的排放要求，需要進行優(yōu)化升級改造。介紹了布袋除塵器的氣布比、上升氣流速度、清灰系統(tǒng)、濾料、預沉降室、氣流布風系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安裝精度等各方面的優(yōu)化措施，可為超凈排放工程提供參考。

超凈排放；半干法脫硫；布袋除塵器；氣布比

0　引言

在國家要求熱電機組煙氣需實現(xiàn)“50355+53”超凈排放的大環(huán)境下，循環(huán)流化床半干法脫硫工藝仍然占領(lǐng)著一席之地。與其匹配的布袋除塵器為了滿足更為嚴格的粉塵排放質(zhì)量濃度要求，需要進行一系列的升級改造。升級改造主要針對清灰系統(tǒng)、氣流布風系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等，升級后的布袋除塵器主要有如下特點：（1）除塵效率得到了最大限度的提升，尤其是對PM2.5和超細粉塵的捕集效率最大能達到99.999％以上，確保粉塵排放質(zhì)量濃度≤5mg/m3（標態(tài)）；（2）對煙氣的適應(yīng)性更強，能適應(yīng)更苛刻、更惡劣的煙氣環(huán)境。

1　超凈排放中半干法脫硫煙氣的特殊性

在超潔凈排放中，循環(huán)流化床半干法脫硫系統(tǒng)與常規(guī)的半干法脫硫系統(tǒng)有著迥然不同的地方：常規(guī)脫硫塔出口粉塵質(zhì)量濃度通常為800～1000mg/m3（標態(tài)）［1］，而超凈排放中脫硫塔出口粉塵質(zhì)量濃度需要維持在1000～1200mg/m3（標態(tài)），粉塵質(zhì)量濃度特別大；同時，常規(guī)半干法脫硫塔出口煙氣溫度通常控制在80℃左右，而超凈排放需要控制在75℃左右，非常接近煙氣的露點，并且需要長期穩(wěn)定運行在這一溫度區(qū)間，煙氣條件異常苛刻。

2　超凈排放中半干法脫硫配套布袋除塵器的升級設(shè)計

2.1氣布比的選取

常規(guī)半干法脫硫系統(tǒng)配套的布袋除塵器氣布比較高，一般為0.75～0.80m/min，但在超凈排放中，由于布袋入口煙氣中粉塵的質(zhì)量濃度更高，顆粒黏度更大，濕度也更大（垃圾爐尾部煙氣濕度甚至達到16％左右），因此，布袋除塵器的氣布比選取需更為合理，才能有效控制布袋差壓。經(jīng)大量工程實踐，氣布比在0.65m/min以內(nèi)時，布袋差壓處于可控狀態(tài)［2］。

2.2氣流上升速度的選取

在超凈排放中，布袋箱體內(nèi)的氣流上升速度是一個非常關(guān)鍵的控制參數(shù)。在設(shè)計過程中，需保證氣流的上升速度小于粉塵顆粒的自由沉降速度，如果氣流上升速度過大，會使濾袋清理下來的粉塵懸停在半空中，甚至會二次夾帶到濾袋上，從而導致布袋除塵器阻力居高不下，使整個清灰系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。根據(jù)數(shù)值模擬，氣流上升速度控制在0.80 m/s以內(nèi)，清灰系統(tǒng)能處于正常有序的工作狀態(tài)［2］。

2.3清灰系統(tǒng)的設(shè)計

清灰系統(tǒng)是布袋除塵器的“心臟”，設(shè)計選型尤為關(guān)鍵。在常規(guī)半干法脫硫系統(tǒng)中，袋籠與袋籠的中心距為（1.3～1.4）倍袋籠直徑，濾袋最長達7.5 m；而在超凈排放中，為了盡量避免清灰時初次清下來的粉塵二次吸附在鄰近的濾袋上，袋籠與袋籠的中心距不得低于1.5倍袋籠直徑，濾袋長度宜控制在6.0m以內(nèi)，同時，脈沖閥宜選擇性能卓越的產(chǎn)品，如上海袋配脈沖閥。

2.4濾料的配置

濾袋作為布袋除塵器的核心部件，有著舉足輕重的作用，濾料的選擇自然也成了重中之重。對于常規(guī)的半干法脫硫而言，聚苯硫醚（PPS）是首選濾料，但其無法滿足超低排放的要求，粉塵排放質(zhì)量濃度通常只能達到30mg/m3（標態(tài)），與超低排放的要求相差甚遠。為此，需對現(xiàn)有濾料進行升級，升級后的濾料結(jié)構(gòu)為“PPS基層+聚四氟乙烯（PTFE）基布+PPS基層+超細PPS面層”的梯度濾料，濾袋表面做針孔涂封防滲漏處理，將泄漏率降到最低。另外，濾料的表面克重也是一個不可忽略的因素，在常規(guī)的半干法脫硫中，濾料表面克重通常只有550 g/m2，而在超凈排放中，濾料表面克重宜不低于630 g/m2，甚至更高。經(jīng)過一系列處理后，濾料纖維之間的間隙可控制在1μm左右，能有效阻擋細粉塵和PM2.5。

2.5預沉降室的升級改造

由于超凈排放中脫硫塔出口的粉塵質(zhì)量濃度要在1200mg/m3（標態(tài)）以上，為了減輕濾袋的除塵負荷，需在布袋除塵器的進口封頭處增設(shè)預除塵室：加裝數(shù)塊導流板，通過慣性碰撞來初次捕集部分粉塵，捕集效率為40％～50％，收集下來的粉塵通過空氣斜槽匯入循環(huán)灰返料斜槽中。為了進一步提高原有沉降室（各分箱室）的除塵效率，需對原沉降室做一些特別設(shè)計：在各個分室箱體內(nèi)加裝氣流分布系統(tǒng)，優(yōu)化流場的同時也延長了粉塵的通行路程，使粉塵在重力作用下逐漸沉降下來，可將沉降室的除塵效率提升至60％，綜合除塵效率達76％～80％。

同時，提高布袋中箱體的高度，將從布袋灰斗進氣的傳統(tǒng)方式優(yōu)化為從布袋中箱體進氣的方式，可避免布袋灰斗內(nèi)處于沸騰狀的存灰產(chǎn)生二次揚塵。

2.6布風系統(tǒng)的流場優(yōu)化

超凈排放設(shè)計的布袋除塵器采用模塊化結(jié)構(gòu)，室內(nèi)分為多個小袋室，袋室與袋室之間既相互獨立，又相互制約。布風系統(tǒng)的優(yōu)化主要從兩個方面進行：一方面是布袋除塵器的中間主煙氣通道，通過計算流體力學（CFD）軟件進行數(shù)值模擬，選擇合適的煙氣通道上壓板傾斜角度，從而保證各個分袋室進風負荷的均勻性；另一方面，需要在各個分箱體內(nèi)加裝氣流分布系統(tǒng)——數(shù)量不等的百葉窗導流板，導流板的數(shù)量、安裝位置、安裝角度等參數(shù)需要通過CFD軟件進行數(shù)值模擬來確定。只有以上兩個方面都做到了，才能真正做到“平分秋色”，避免各袋室煙氣負荷不均勻、部分袋室超負荷運行、煙氣負荷“頭重腳輕”的狀況，為清灰系統(tǒng)的正常運行提供有力的保障。

2.7旁路系統(tǒng)的優(yōu)化

常規(guī)的布袋除塵器一般設(shè)置內(nèi)置式旁路［3］，鍋爐爆管時切換煙氣走向，以保護布袋。常規(guī)旁路閥采用硬密封設(shè)計，極易泄漏。升級后的旁路閥，采用雙層閥板密封結(jié)構(gòu)，中間形成隔斷，由于布袋室內(nèi)外存在約4000Pa的負壓，可在隔斷內(nèi)接通室外空氣作為密封空氣，并采用耐高溫密封條——硅橡膠，有效隔絕塵氣室和凈氣室，實現(xiàn)零泄漏。與此同時，由于環(huán)保部已經(jīng)明文規(guī)定脫硫除塵系統(tǒng)不準設(shè)置任何形式的旁路系統(tǒng)，為此，筆者建議在超凈排放系統(tǒng)中取消內(nèi)置旁路系統(tǒng)，從源頭上杜絕泄漏的一切可能性。

2.8灰斗的改造

超凈排放中，吸收塔出口煙氣溫度僅有75℃，如果灰斗保溫措施不到位，熱量極易散失，不但會加劇灰斗壁板的腐蝕，還會導致循環(huán)灰板結(jié)，流動性變差。因此，較常規(guī)布袋除塵器而言，需要在灰斗的更大區(qū)域內(nèi)增設(shè)蒸汽加熱盤管或電加熱板，盡量減少熱量的散失。

2.9控制系統(tǒng)優(yōu)化

（1）在超凈排放中，由于吸收塔床層差壓較大，布袋的灰斗必須存有足夠的灰量，保證吸收塔灰循環(huán)系統(tǒng)的建立。常規(guī)的半干法脫硫采用料位計的控制方式，實際運行中經(jīng)常出現(xiàn)誤報警，不是灰斗排灰過量，就是灰位過高，導致二次揚塵。優(yōu)化后采用分區(qū)流化風壓力的遠程控制方式，通過流化風壓力來監(jiān)控灰斗內(nèi)的料位，可以精確地控制灰斗內(nèi)的循環(huán)灰量，確保循環(huán)灰系統(tǒng)正常運行。

（2）調(diào)整清灰系統(tǒng)脈沖閥的控制方式，由連續(xù)式清灰改為離散跳躍式清灰，可有效防止粉塵的二次夾帶。

（3）分散控制系統(tǒng)（DCS）調(diào)整為可編程邏輯控制器（PLC）［2］。布袋除塵器清灰最佳脈沖寬度為50～120ms，調(diào)試時需每隔10ms調(diào)節(jié)1次；而DCS最小調(diào)度周期為50ms，再加上總線輪巡周期，它能發(fā)出的最高脈沖寬度為150ms以上，如需調(diào)節(jié)10 ms，要不斷下裝到控制器中，會影響系統(tǒng)正常運行：因此，為保證布袋清灰效果和系統(tǒng)正常運行，不宜采用DCS控制，而PLC屬高速邏輯開關(guān)控制器，能發(fā)出毫秒級脈沖，最適合控制布袋除塵器。

（4）設(shè)置兩種清灰模式，一種是在線清灰模式，一種是離線清灰模式，可根據(jù)實際運行情況，靈活選擇清灰模式。

（5）在灰斗不同位置增設(shè)灰斗內(nèi)循環(huán)灰的溫度監(jiān)測點，此溫度與灰斗加熱裝置聯(lián)鎖，確?；叶穬?nèi)循環(huán)灰的溫度。

2.10安裝制造精度提升

超凈排放中，清灰系統(tǒng)附件的安裝精度同樣不可忽視，否則將影響系統(tǒng)的除塵性能。尤其是花板的開孔須采用激光切割工藝，不得有鋒利邊角和毛刺，花板孔中心偏差應(yīng)＜0.5mm，花板表面要求平整光潔，不得出現(xiàn)撓曲、凹凸不平等缺陷，平面度偏差區(qū)間全長不大于1/1000，噴吹管對中偏差不大于0.5mm。

3　結(jié)束語

在超凈排放的半干法脫硫系統(tǒng)中，配套的布袋除塵器承擔著舉足輕重的作用，只有對原有常規(guī)布袋除塵器進行優(yōu)化升級改造，方能滿足當下嚴格的粉塵排放標準。在加快改善空氣質(zhì)量和解決陰霾問題的當下，具有廣闊的應(yīng)用前景和推廣意義。

［1］劉學軍.高濃度布袋除塵器在內(nèi)回流循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)上的應(yīng)用［J］.熱力發(fā)電，2007，36（12）：53-55.

［2］楊家軍.超凈排放中循環(huán)流化床半干法脫硫工藝的優(yōu)化升級［J］.環(huán)境工程技術(shù)學報，2016，6（4）：371-376.

［3］林煒.半干法脫硫配套布袋除塵器的特殊要求［J］.環(huán)境工程，2011，29（1）：121-122.

（本文責編：劉芳）

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1674-1951（2016）09-0008-02

2016-01-11；

2016-08-10

楊家軍（1979—），男，湖北荊門人，工程師，從事電廠煙氣脫硫脫硝方面的研究（E-mail：15868125350@126.com）。