燃煤火電廠電袋除塵器差壓高分析與處理

祁延強(qiáng)

(黃河上游水電開發(fā)有限責(zé)任公司大通火電公司，青海 大通 810100)

0 引言

隨著國(guó)家和地方紛紛出臺(tái)更為嚴(yán)格的環(huán)保政策和排放標(biāo)準(zhǔn)，電袋式除塵器由于除塵效率高、排放穩(wěn)定、改造投資小等特性，在火電廠除塵系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)由于煤價(jià)上升，各火電廠采取提高摻燒劣質(zhì)煤比例的措施，造成對(duì)煤質(zhì)灰分要求較高的電袋式除塵器在高負(fù)荷燃燒劣質(zhì)煤時(shí)，引風(fēng)機(jī)出力接近滿負(fù)荷，不僅增加了發(fā)電能耗，更加大了引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉開度過(guò)大引發(fā)風(fēng)機(jī)喘振的風(fēng)險(xiǎn)，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，使機(jī)組不能高負(fù)荷運(yùn)行。

1 異常情況

某廠配有兩臺(tái)300 MW亞臨界機(jī)組，原有靜電除塵器為蘭州電力修造廠生產(chǎn)的雙室四電場(chǎng)靜電除塵器，由于國(guó)家環(huán)保要求標(biāo)準(zhǔn)的提高，已不能滿足除塵指標(biāo)的要求，后電除塵改造為一電三袋復(fù)合式除塵器(一電場(chǎng)保留，二、三、四電場(chǎng)改造為布袋除塵，如下圖1)，布袋除塵器區(qū)雙室中間加隔墻，成為完全獨(dú)立的4個(gè)通道，改造后的除塵器出口排放濃度不大于30 mg/Nm3，除塵器效率≥99.91%，布袋設(shè)計(jì)差壓800～1 200 Pa。

機(jī)組改造后，前期系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，電袋除塵器布袋壓差持續(xù)上升，引風(fēng)機(jī)電耗逐月攀升，尤其進(jìn)入冬季，在青海地區(qū)發(fā)電高負(fù)荷階段，機(jī)組連續(xù)高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，加之燃用劣質(zhì)煤，布袋壓差快速上升至2 500 Pa以上，一度達(dá)到2 900 Pa，造成引風(fēng)機(jī)電流急劇上升至440 A，達(dá)到引風(fēng)機(jī)額定電流值，機(jī)組被迫減負(fù)荷運(yùn)行，在增加機(jī)組能耗的同時(shí)，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 原因分析

電袋除塵器，是一種有機(jī)集成靜電除塵和過(guò)濾除塵兩種除塵機(jī)理的新型節(jié)能高效除塵器，前面的收塵室為電除塵方式，后面的為袋式除塵方式，可以保證最大的除塵效率。電袋除塵器的工作過(guò)程為，含塵煙氣進(jìn)入除塵器后，煙氣中的粉塵大約70%～80%在電場(chǎng)內(nèi)荷電被收集下來(lái)，剩余20%～30%的細(xì)粉塵隨煙氣經(jīng)過(guò)布袋除塵器前的均流裝置，進(jìn)入布袋收塵區(qū)收塵室，含塵煙氣通過(guò)濾袋外表面，粉塵被阻留在濾袋的外部，干凈氣體從濾袋的內(nèi)腔流出，進(jìn)入上部?jī)艋?，?jīng)出口管道，在引風(fēng)機(jī)的作用下經(jīng)脫硫系統(tǒng)后從煙囪排出。

布袋區(qū)域除塵器清灰系統(tǒng)主要由小口徑脈沖閥、儲(chǔ)氣裝置、噴吹管3部分構(gòu)成，清灰時(shí)脈沖閥急速開啟，壓縮空氣通過(guò)脈沖管的噴嘴進(jìn)入各條濾袋，使濾袋鼓脹抖動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清灰。布袋清灰系統(tǒng)的好壞直接影響到整個(gè)電袋除塵器的阻力和除塵效果。故此分析造成電袋復(fù)合除塵器壓差上升的主要原因有以下幾方面：

2.1 布袋吹掃氣量不足

布袋吹掃氣源由配套的羅茨風(fēng)機(jī)提供，采用的是低壓力大氣量的噴吹清灰原理。系統(tǒng)投運(yùn)初期，為了保護(hù)布袋，延長(zhǎng)布袋使用壽命，除塵器清灰壓力控制在60～80 KPa之間，清灰壓力達(dá)到60 KPa需要10 s左右。但隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加，吹掃氣量需求增大，清灰壓力滿足60 KPa需要至少需25 s，清灰不及時(shí)造成布袋差壓升高，系統(tǒng)清灰效果不佳。

2.2 吹掃氣流作用時(shí)間短

布袋除塵區(qū)采用低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹除塵器技術(shù)，該技術(shù)每個(gè)噴吹系統(tǒng)由一個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴吹臂轉(zhuǎn)動(dòng)，在旋轉(zhuǎn)噴吹臂上有數(shù)量不等的噴嘴，旋轉(zhuǎn)清灰管連續(xù)不停地旋轉(zhuǎn)完成對(duì)濾袋的反吹清灰。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)布袋區(qū)旋轉(zhuǎn)噴吹裝置轉(zhuǎn)速比較高，使旋轉(zhuǎn)噴吹上噴嘴尤其是外圈噴嘴的線速度過(guò)快，導(dǎo)致噴嘴氣流作用在濾袋的時(shí)間太短，致使布袋脈沖清灰氣流達(dá)不到底部，造成整個(gè)布袋區(qū)清灰效果差，導(dǎo)致整個(gè)電袋除塵運(yùn)行阻力比較大。

2.3 系統(tǒng)氨逃逸影響

該廠系統(tǒng)既有電袋除塵器，又有SCR脫硝系統(tǒng)，在保證脫硝效率的同時(shí)保證比較低的氨逃逸率也是較為困難，噴氨時(shí)過(guò)量的未及時(shí)反應(yīng)的氨氣與煙氣中的SO3反應(yīng)，生成硫酸氫銨，造成空預(yù)器及布袋堵塞，難以清除，導(dǎo)致差壓上升。

2.4 吹掃氣源結(jié)露

除塵器在脈沖噴吹清灰過(guò)程中使用的是壓縮空氣，而壓縮空氣本身為相對(duì)濕度為100%的飽和空氣，故氣體噴出后的溫度下降會(huì)導(dǎo)致該區(qū)域水分析出并引起結(jié)露。此時(shí)的結(jié)露主要集中在被噴吹的濾袋表面，粘附在濾袋表面的粉塵因吸收結(jié)露析出的水分而產(chǎn)生粘結(jié)。同時(shí)在鍋爐燃煤過(guò)程中產(chǎn)生的含塵煙氣含有一定數(shù)量的水蒸汽，雖然除塵器內(nèi)的溫度高于露點(diǎn)溫度，但在清灰過(guò)程中吹掃氣流會(huì)將除塵器布袋表面溫度瞬間降低，造成布袋的表面溫度低于露點(diǎn)溫度，造成布袋受潮結(jié)露，長(zhǎng)期運(yùn)行，造成布袋受潮變質(zhì)，使濾袋清灰困難，導(dǎo)致差壓上升。

3 解決方案

為徹底解決布袋差壓高問(wèn)題，我們采取了如下措施：

3.1 增加吹掃氣量

1)增加起源供給。為加大氣源供給，我們將除灰輸送空壓機(jī)(壓力約在0.5～0.6 MPa，流量26 m3/min)做為布袋吹掃輔助氣源，將輸送氣接至羅茨風(fēng)機(jī)出口母管上，在原有羅茨風(fēng)機(jī)氣量不足時(shí)使用。在系統(tǒng)吹掃氣源增加后，高負(fù)荷期間清灰壓力滿足60 KPa只需要5 s，大大提高了清灰效果。

2)優(yōu)化氣源閥結(jié)構(gòu)。將原清灰系統(tǒng)電動(dòng)蝶閥進(jìn)行改造，更換為安全閥。原清灰系統(tǒng)電動(dòng)蝶閥的作用是當(dāng)布袋區(qū)脈沖閥不清灰時(shí)，對(duì)氣源進(jìn)行放散，放散原理是根據(jù)清灰的壓力進(jìn)行判斷。但是電動(dòng)蝶閥的關(guān)閉時(shí)間需要30 s以上，這就跟不上清灰氣源的壓力變化時(shí)間，導(dǎo)致電動(dòng)蝶閥長(zhǎng)期處于開的狀態(tài)，從而導(dǎo)致清灰氣源的能耗增加。更換為安全閥后只需將安全閥的放散壓力設(shè)定好后，只要清灰氣源的壓力超過(guò)設(shè)定的壓力后，清灰氣源就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行放散。保證了清灰氣源的穩(wěn)定運(yùn)行。改造后，日常低負(fù)荷階段，只需開啟一臺(tái)處理氣量10 m3/min的羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供氣源就能滿足電袋除塵器的清灰要求，高負(fù)荷階段，兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)運(yùn)行即可滿足需要，優(yōu)化后清灰能耗大大減低。

3.2 加大吹掃氣流作用時(shí)間

原電袋除塵器布袋區(qū)旋轉(zhuǎn)噴吹裝置存在著轉(zhuǎn)速比較高，使旋轉(zhuǎn)噴咀臂每圈的噴咀線速度過(guò)快，導(dǎo)致每個(gè)由于氣流作用在濾袋的時(shí)間太短，使布袋脈沖清灰氣流達(dá)不到底部，造成整個(gè)布袋區(qū)清灰效果差，致使整個(gè)電袋除塵系統(tǒng)運(yùn)行阻力比較大。針對(duì)該問(wèn)題，我們對(duì)布袋區(qū)旋轉(zhuǎn)噴吹裝置進(jìn)行改造，更換了減速機(jī)，將旋轉(zhuǎn)噴吹裝置轉(zhuǎn)速降低到原來(lái)轉(zhuǎn)速的二分之一，使濾袋清灰效果大大提高，節(jié)能效果明顯。

3.3 定期提溫隔離吹掃

硫酸氫銨是一種白色晶體，易潮解。因硫酸氫銨的存在，會(huì)吸收空氣的游離水氣，造成粉塵黏性很大，附著在濾袋表面，濾袋過(guò)濾阻力大幅增加。在控制硫酸氫銨方面，我們一方面嚴(yán)格控制脫硝系統(tǒng)氨(NH3)逃逸率≤3 ppm，將噴氨量納入日常小指標(biāo)考核，提高運(yùn)行人員的調(diào)整積極性；另一方面，利用布袋耐溫170 ℃，硫酸氫銨熔點(diǎn)147 ℃這一物理特性，通過(guò)減少對(duì)應(yīng)側(cè)送風(fēng)量、保證引風(fēng)機(jī)出力的辦法，提高排煙溫度至155 ℃，采用適當(dāng)提高清灰壓力，反復(fù)吹掃布袋的方法進(jìn)行清灰工作。通過(guò)該方法，系統(tǒng)在線單通道清灰2 h左右，一般可使該通道布袋壓差降低300 Pa左右，清理效果明顯。

3.4 吹掃氣源加熱

為解決吹掃氣源結(jié)露問(wèn)題，通過(guò)科學(xué)的驗(yàn)證，我們最終采用凈氣室煙氣加熱清灰用壓縮空氣的方法，解決因吹掃氣源溫度低造成的布袋表面結(jié)露問(wèn)題。具體做法為將清灰氣源管路，直接安裝在對(duì)應(yīng)凈氣室內(nèi)，利用凈氣室內(nèi)的熱煙氣，提高清灰用壓縮空氣的溫度，同時(shí)可以有效避免粉塵對(duì)加熱管路的磨損。通過(guò)該方法，在沒有增壓熱源的前提下，吹掃起源溫度提升35 ℃，有效解決了清灰氣源噴出后布袋表面溫度下降，造成的水分析出并引起結(jié)露情況，有效降低結(jié)露對(duì)布袋清灰效果的影響。

3.5 日常措施

在日常機(jī)組運(yùn)行期間，我們重點(diǎn)采取以下措施來(lái)加強(qiáng)布袋差壓管理。

1)機(jī)組停備時(shí)間超過(guò)一周，必須對(duì)各個(gè)通道進(jìn)行綜合檢查，抽取樣本進(jìn)行檢測(cè)替換受損布袋；

2)在機(jī)組助燃投油期間，清灰系統(tǒng)必須投入投油模式，避免油粉對(duì)布袋造成污染；

3)嚴(yán)格規(guī)范開機(jī)之前的預(yù)涂灰工作，保證布袋的運(yùn)行周期；

4)運(yùn)行人員及時(shí)對(duì)參數(shù)異常進(jìn)行分析并加以解決，避免因煙溫過(guò)高或過(guò)低、吹掃壓力故障而造成的布袋損傷；

5)基于不同的停機(jī)形式，對(duì)吹掃操作加以規(guī)范；

6)做好一電場(chǎng)電除塵的日常維護(hù)工作，提升除塵效率，降低布袋運(yùn)行壓力；

7)加大對(duì)系統(tǒng)漏風(fēng)治理，盡量減少冷風(fēng)、雨水、煙氣中高含氧量對(duì)布袋的影響。

4 效果評(píng)估

電袋除塵器雖然運(yùn)行電耗低，但是運(yùn)行環(huán)境惡劣，存在高溫?fù)p壞、低溫腐蝕等問(wèn)題，易造成布袋失效，徹底更換布袋的成本非常高，一臺(tái)300 MW機(jī)組更換一次布袋成本高達(dá)500萬(wàn)元左右，所以需要我們的深入分析，找出原因，采取相應(yīng)的措施保證電袋除塵器長(zhǎng)期安全環(huán)保經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

通過(guò)對(duì)布袋壓差高問(wèn)題的持續(xù)攻關(guān)，在采取以上針對(duì)性措施后，該廠電袋除塵器差壓控制取得明顯效果。目前機(jī)組滿負(fù)荷期間布袋除塵器差壓控制在1 000～1 200 Pa左右，引風(fēng)機(jī)電流控制在380 A左右，煙氣粉塵排放濃度控制在18 mg/m3左右，機(jī)組帶負(fù)荷不再受引風(fēng)機(jī)出力制約，節(jié)能降耗效果明顯。

5 結(jié)論

國(guó)家對(duì)火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提出越來(lái)越高的要求，為了達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定“超凈排放”，電袋除塵器在燃煤電廠和其他工業(yè)領(lǐng)域的使用范圍必定越來(lái)越廣，作為保證電袋除塵器穩(wěn)定運(yùn)行的清灰各項(xiàng)技術(shù)措施也必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，以上技術(shù)在燃煤火電機(jī)組的運(yùn)行中有廣泛的推廣價(jià)值，為今后燃煤機(jī)組或其他工業(yè)領(lǐng)域電袋除塵器清灰技術(shù)措施提供了參考。