火電廠工況條件對袋式除塵器設計選型的影響
來源：江蘇新中環(huán)保股份有限公司 閱讀：3781 更新時間：2010-11-01 15:34摘 要：簡要介紹了袋式除塵器設計選型時所應考慮的因素，闡明了煙氣流場設計、清灰系統(tǒng)設計和保護系統(tǒng)設計是袋式除塵器結(jié)構(gòu)設計的重點，對濾袋如何進行選型及注意事項提出了建議，介紹了濾袋失效的種類和解決方案，闡述了在充分了解燃煤電廠的煙氣特性前提下進行設計選型，才能保證濾袋達到預期的使用壽命甚至更長，從而提高袋式除塵器的運行可靠性和經(jīng)濟性。
關(guān)鍵詞：袋式除塵器 煙氣流場 清灰系統(tǒng) 保護系統(tǒng) 濾料 濾袋失效
1、概述
隨著我國環(huán)保排放要求的不斷提高，火電廠煙塵排放指標日趨嚴格，袋式除塵器因其具有除塵效率高、排放效果受煙氣量波動、煤種變化和灰塵性質(zhì)影響不大等優(yōu)點，得到了電力設計和生產(chǎn)單位的廣泛關(guān)注，并得到了大量的使用。袋式除塵器在火電廠生產(chǎn)過程中不是單純的環(huán)保設備，同時也是重要的生產(chǎn)設備，其運行穩(wěn)定可靠與否，直接關(guān)系到機組的運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。如果袋式除塵器運行阻力過高，勢必會影響到機組的出力和電耗；如果袋式除塵器濾袋破損，將直接導致粉塵超標，同時粉塵對下游的引風機產(chǎn)生磨損。
袋式除塵器在火電廠鍋爐煙氣處理上應用已有很多成功的案例，在煙塵排放穩(wěn)定達標和削減方面起到了積極的作用。但也有一些袋式除塵項目，存在著由于除塵器結(jié)構(gòu)設計不合理、配套件選型不合適、制作安裝不到位及操作維護不當，導致袋式除塵器未能達到理想使用效果。同時，很多燃煤電廠采用的燃料并非單純的煤，還包括煤矸石、煤泥、石油焦、煤氣摻燒等，由于煙氣特性不一，對袋式除塵器的設計選型和運行維護提出了更高的要求。
2、袋式除塵器設計選型依據(jù)
袋式除塵器設計選型通常依據(jù)處理風量來確定設備規(guī)格，結(jié)合入口粉塵濃度并按照設備阻力要求選擇過濾風速，結(jié)合煙氣溫度、濕度、氣體組分、粉塵特性、排放要求來確定濾袋材質(zhì)及表面處理方式，并根據(jù)入口粉塵濃度、粉塵顆粒度來確定除塵器的結(jié)構(gòu)型式，包括除塵器進風方式、煙氣流場分布和清灰方式。
過濾風速也稱氣布比，通常在入口粉塵濃度小于50g/Nm3條件下，適合的過濾風速選擇在0.9-1.0m/min，在入口粉塵濃度在50-100g/Nm3條件下，適合的過濾風速選擇在0.85-0.9m/min。選擇好過濾風速后，即可結(jié)合處理煙氣量確定過濾面積。按此進行設計選型，設備運行阻力可以控制在1200Pa以下。
火電廠鍋爐煙氣進入到除塵器入口溫度通常在120-160℃之間，也有少量運行溫度小于110℃或大于170℃，盡管很多高溫濾料單純從濾料耐溫角度而言是可以選擇的，但由于煙氣中存在O2、NO2、SO3、H2O等物質(zhì)，這些物質(zhì)對某些濾料在高溫條件是有化學損傷作用的，因而濾料選擇要結(jié)合溫度、煙氣組分和性價比綜合考慮。
煙氣濕度是影響煙氣露點溫度的重要因素之一，也會影響到粉塵的黏度，從而影響到除塵器的過濾和清灰性能。鍋爐爆管導致大量水汽進入除塵器進而產(chǎn)生糊袋現(xiàn)象，就是煙氣濕度急劇升高原因所致。有些燃料如褐煤、煤泥含水率高達30%，煙氣濕度對應要達到12-15%，比常規(guī)的煙氣濕度5-8%要高出一倍以上，勢必使粉塵的黏性加大，此時濾料的表面處理就至關(guān)重要，除常規(guī)的燒毛、熱定型外，還需進行PTFE乳液浸漬處理，目的就是提高濾料表面的易清灰性能。同時，高的煙氣濕度在溫度較高的條件下，對P84、NOMEX等濾料具有一定的水解損傷作用。
煙氣組分中的O2、NO2、SO3對濾料具有較強的氧化作用，而SO2、SO3、HCl、HF又對濾料具有較強的酸腐蝕作用，燃煤中的這些對濾料容易造成化學損傷的物質(zhì)不可避免的存在，因而在濾料材質(zhì)選擇方面就需要考慮這些因素，而且這些物質(zhì)在煙氣中所占的比例和煙氣運行溫度一同影響著濾料材質(zhì)的選擇。
粉塵的特性決定著濾袋的表面處理方式和清灰方式，其特性表現(xiàn)在粒徑分布、粉塵形狀、粉塵的密度、附著性和凝聚性、吸濕性和潮解性、磨啄性。粉塵的粒徑分布主要影響袋式除塵器的清灰和阻力，細顆粒粉塵難捕集，捕集后的形成的粉塵層較密實，對清灰會造成一定的困難，粗顆粒粉塵易捕集，捕集后形成的粉塵層較疏松，有利于清灰，但粗顆粒粉塵對濾料和設備都有一定的磨損作用，特別是粉煤灰磨啄性很強，覆膜濾袋不適合在此工況條件下使用。從某種意義上講，粗細搭配的混合粉塵對過濾和清灰都是有利的。粉塵形狀分為規(guī)則形和不規(guī)則形，規(guī)則形粉塵表面光滑，比表面積小，不容易被濾料攔截，不規(guī)則形粉塵表面粗糙，比表面積大，容易被濾料攔截。但不規(guī)則形狀的塵粒容易對濾袋產(chǎn)生磨損。對于多數(shù)粉塵而言，其密度對袋式除塵器的設計選型影響不大，但是，密度特別小的粉塵將對清灰增加困難，需要特別考慮氣流分布和清灰方式。粉塵的附著性和凝聚性有利于微細粉塵的凝聚和一次粉塵層的建立，從而提高除塵效率，但不利于清灰。吸濕性和潮解性強的粉塵極易在濾袋表面吸濕和固化，有些粉塵吸濕后發(fā)生潮解，其性質(zhì)和形態(tài)均發(fā)生變化，形成粘稠狀物，將導致除塵器清灰困難，阻力增大。粉塵的磨啄性關(guān)系到除塵器本體設計和進風方式的選擇，甚至要考慮預處理措施，局部流速高的部位要做防磨處理。
3、袋式除塵器結(jié)構(gòu)設計
袋式除塵器是利用纖維編織的袋式過濾元件來捕集含塵氣體中固體顆粒物的除塵裝置。其過濾機理是塵粒在繞過濾布纖維時因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。細微的塵粒（粒徑為1?m或更。﹦t受氣體分子沖擊（布朗運動）不斷改變著運動方向，由于纖維間的空隙小于氣體分子布朗運動的自由路徑，塵粒便與纖維碰撞接觸而被分離出來。過濾的過程分兩個階段，首先是含塵氣體通過清潔的濾料，此時起過濾作用的主要是濾料纖維的阻留；其次，當被阻留的粉塵不斷增加，一部分粉塵嵌入到濾料的內(nèi)部，一部分覆蓋在濾料表面形成粉塵層，此時主要靠粉塵層過濾含塵氣體。隨著除塵器過濾工作的延續(xù)，除塵器濾袋表面的粉塵將越積越厚，直接導致除塵器阻力的上升，因此，需要對濾袋表面的粉塵進行定期的清除，即清灰。
3.1煙氣流場分布設計
袋式除塵器從其除塵機理而言，保證達到預期的排放指標是很容易實現(xiàn)的，但如何保證濾袋使用壽命更長，達到30000小時的保證壽命甚至更長，至關(guān)重要的因素之一即是創(chuàng)建合理的煙氣流場，也就是促使氣流均勻分布到每個過濾單元和每條濾袋。氣流擴散空間大有利于煙氣的自然分配，同時煙氣由于速度低，該空間兼有重力除塵功能，如果在進風口或擴散區(qū)域設置導流板，除有利于氣流分布外，還可以兼有慣性除塵作用，這樣可以大幅度降低接觸到濾袋的煙塵濃度。尤其是高含塵濃度、粉塵顆粒較粗的工況條件更應考慮這樣的設計原則，如干法脫硫后、煤矸石電廠和其它燃燒劣質(zhì)煤的工況。
袋式除塵器氣流分布主要決定于進風方式的選擇與設計。從進風方式來看，袋式除塵器的進風方式有單元進風、沉降進風、直通進風、階梯進風等多種方式，各種進風方式均有其各自的優(yōu)缺點，但從降低設備固有阻力來看，直通進風和階梯進風方式相對比較合理，從離線清灰和不停機檢修來看，單元進風和沉降進風方式更具有優(yōu)越性。
單元進風方式的袋式除塵器由若干個單元倉室（3-24個）組合而成，通過進出口總管將單元進出風口連接，設計時要求充分考慮進風總管與各支管的流量分配和阻力分布情況，合理選擇氣流速度，合理設置均風導流裝置，促使煙氣能夠在各倉室等量分布，各濾袋承受負荷均勻，以達到降低設備阻力和延長濾袋使用壽命的目的，從而保證設備能夠長期穩(wěn)定可靠、經(jīng)濟高效的運行。
沉降進風方式與單元進風方式類似，同樣由若干個單元倉室（3-24個）組合而成，通過進出口總管將單元進出風口連接，區(qū)別在于單元進風口豎直向下，而不是水平接入單元灰斗，這樣設置方式可以起到慣性除塵的作用，尤其適用于高粉塵濃度場合的除塵，如干法脫硫后配套的袋式除塵器。
直通進風方式為除塵器采用箱體擴散進風，來自空預器的煙氣通過煙道進入到除塵器的進口喇叭，進口喇叭內(nèi)部設置有兩級布風板，煙氣經(jīng)布風板和導流板分配后進入袋濾區(qū)域，袋濾區(qū)內(nèi)安裝有濾袋和籠骨，煙氣透過濾袋完成了過濾，粉塵被阻擋在濾袋的外表面，過濾后的潔凈氣體在濾袋內(nèi)部，并通過排風總管排放。
階梯式進風方式同樣采用箱體擴散進風，來自空預器的煙氣通過煙道進入到除塵器的進口喇叭，進口喇叭內(nèi)部設置有兩級布風板，布風板上按規(guī)則開孔，二級布風板放置在進口喇叭末端，與頂板相連，與兩側(cè)壁板、灰斗上沿均留有一定的距離，實現(xiàn)孔內(nèi)進風占總煙氣量的1/6、側(cè)面進風占總煙氣量的1/3、底面進風占總煙氣量的1/2的三維布風方式，并結(jié)合濾袋的階梯形排布，實現(xiàn)在進風方向上，呈流通面積階梯遞減趨勢，在出風方向上，呈流通面積階梯遞增趨勢。為保證出風順暢，避免氣流積聚，在出口喇叭內(nèi)設置縱橫兩向交錯的導流葉片，形成分層網(wǎng)錐出風。
檢驗煙氣流場設計合理與否可以通過三種方式加以評判。一是通過數(shù)學建模，即通過CFD模擬方式判斷煙氣流場中各點的煙氣流速是否符合設計要求。二是通過建立物理模型，按實際所需設備規(guī)格的10-20%比例并依據(jù)相應的方法創(chuàng)建模型，風機開啟后借助風速儀檢測除塵器各區(qū)域的煙氣流速，在此過程中可以適當調(diào)整導流板的方位。三是通過現(xiàn)場冷態(tài)啟動風機在凈氣室內(nèi)測試各區(qū)域袋口的過濾風速，如果各袋口出風速度均勻，可以判定整個煙氣流場符合技術(shù)要求。
3.2清灰系統(tǒng)設計
袋式除塵器的清灰系統(tǒng)設計及清灰制度的設置合理與否將直接影響到除塵器的運行穩(wěn)定性、運行安全及濾袋的使用壽命。對袋式除塵器的清灰來說,清灰太徹底不行,因為這樣會失去粉塵層的過濾作用,更多的超細粉塵會直接進入濾料內(nèi)部而引起過濾阻力不斷上升,以及清灰力過大會影響濾袋壽命等。清灰不徹底也不行,這樣會使濾袋的過濾阻力過高,而影響整個機組的正常運行。另外,袋式除塵器的清灰還必須盡可能地保證整個濾袋及各個區(qū)域清灰程度均勻,否則會引起整個系統(tǒng)阻力分布不均勻,從而影響到內(nèi)部的氣流分布。
袋式除塵器的清灰很多，從目前我國燃煤電廠已投入商業(yè)化運行的袋式除塵器來看，清灰方式主要分為低壓脈沖固定行噴吹方式、低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹方式和分室定位反吹方式，其中前兩種應用更為普遍一些。
低壓脈沖固定行噴吹袋式除塵器的脈沖噴吹裝置采用固定管噴式結(jié)構(gòu)，一只脈沖閥對應一根噴吹管，而一根噴吹管對應14-16個噴嘴，噴嘴孔徑大小不一，呈規(guī)則排布，并與濾袋逐一對應，脈沖閥開啟時間為0.1秒，補氣時間為10秒。電磁脈沖閥采用進口產(chǎn)品，噴吹壓力為0.2～0.3MPa（可調(diào)），氣量為0.2～0.25m3/次。低壓脈沖固定行噴吹袋式除塵器噴吹清灰原理是依靠脈沖閥膜片快速開啟，在瞬間釋放壓縮空氣，壓氣從噴嘴中高速噴出，引射數(shù)倍的周圍氣體注入袋內(nèi)，濾袋快速膨脹，袋壁產(chǎn)生很大的加速度，抖落濾餅，從而實現(xiàn)清灰。
低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹袋式除塵器每個濾袋束設置一個清灰裝置，其中包括一個脈沖壓縮空氣儲氣罐，電磁隔膜閥和旋轉(zhuǎn)支管。脈沖清灰壓縮空氣由羅茨風機提供。羅茨風機將壓縮空氣通過輸氣管道輸送到位于除塵器頂蓋上部的壓縮空氣儲氣罐中，當清灰指令下達以后，壓縮空氣從儲氣罐經(jīng)過隔膜閥和旋轉(zhuǎn)風管將壓縮空氣噴入濾袋實現(xiàn)脈沖清灰。旋轉(zhuǎn)風管在花板上部分為3-6個支管，在旋轉(zhuǎn)風管的底部有一個密封軸承支座。在每一圈布袋上都對應若干個數(shù)量不等的噴嘴，旋轉(zhuǎn)風管通過法蘭與支管連接，旋轉(zhuǎn)風管穿過凈氣室頂部，旋轉(zhuǎn)風管通過齒輪傳動裝置由馬達驅(qū)動，轉(zhuǎn)速約為1轉(zhuǎn)/分。
分室定位反吹袋式除塵器采用鍋爐引風機出口的凈化煙氣作為清灰氣源，通過反吹風機、回轉(zhuǎn)定位反吹裝置反吹到濾袋內(nèi)部，風量為總風量的1%左右，風壓為3000Pa。
三種清灰方式比較分析如下：
3.2.1低壓脈沖固定行噴吹袋式除塵器清灰方式
每個噴嘴與濾袋一一對應，清灰比較徹底，且噴吹系統(tǒng)沒有運轉(zhuǎn)部件，因而運行穩(wěn)定可靠；
脈沖閥數(shù)量較多，通常為3”，每只脈沖閥對應的濾袋面積一般小于60㎡，因而個別脈沖閥出現(xiàn)故障，對除塵器總體運行性能影響不大；
采用圓形濾袋并呈矩形布置，各濾袋表面承受含塵氣體壓力相同，有利于濾袋壽命的保證；
采用的單倉過濾面積一般為600-1500㎡左右，倉室數(shù)量可靈活調(diào)整，對場地的適應性很好，更容易實現(xiàn)離線清灰和不停機檢修。
3.2.2低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹袋式除塵器清灰方式
旋轉(zhuǎn)支管底部的噴嘴對應濾袋束進行噴吹，邊吹邊旋轉(zhuǎn)，噴吹氣量較大，壓力較小，噴吹下來的壓縮空氣并不能完全直接射入到濾袋內(nèi)部，部分空氣吹到花板或濾袋邊緣，清灰并不徹底；
脈沖閥數(shù)量較少，通常為8-12”，每只脈沖閥對應的濾袋面積一般小于1500-2500m2，因而個別脈沖閥出現(xiàn)故障，對除塵器總體運行性能影響較大；
因采用旋轉(zhuǎn)噴吹方式，濾袋通常為扁圓形，呈同心圓布置。濾袋排布緊密但倉室四角閑置。因而其外圍濾袋和中心區(qū)濾袋表面承受含塵氣體壓力有所不同；
單倉過濾面積較大，如果單倉離線檢修時，將使除塵器過濾風速形成較大幅度的增加，為了保證濾袋的使用壽命和避免除塵器阻力的過分增大，單倉檢修時一般需要鍋爐減負荷運行。
3.2.3分室定位反吹袋式除塵器清灰方式
采用鍋爐引風機出口的凈化煙氣作為清灰氣源，與除塵器內(nèi)的煙氣等溫、等氧含量，可避免溫差和氧量增加對濾袋的影響，但應防止粉塵排放超標現(xiàn)象，否則會出現(xiàn)“倒灌灰”現(xiàn)象；
回轉(zhuǎn)定位反吹裝置對應濾袋束進行吹掃，吹掃氣量很大，壓力很小，吹掃下來的凈化煙氣并不能完全直接射入到濾袋內(nèi)部，部分吹到吹到花板或濾袋邊緣，清灰并不徹底；
回轉(zhuǎn)定位反吹裝置因有轉(zhuǎn)動機構(gòu)，存在一定的故障隱患。
綜上所述，低壓脈沖固定行噴吹方式清灰更為徹底，且沒有轉(zhuǎn)動機構(gòu)，更能滿足電廠運行穩(wěn)定可靠的要求。
3.3保護系統(tǒng)設計
保護系統(tǒng)是依據(jù)鍋爐啟停和出現(xiàn)異常情況時煙氣工況條件設計的。主要由預涂灰裝置、緊急噴淋降溫系統(tǒng)、旁路系統(tǒng)、濾袋保護裝置等組成。
預涂灰包括投運前對濾袋表面形成粉塵層、長時間低負荷全投油運行和長時間停爐再次啟動三種情形，特別是有些電廠位于城區(qū)附近，在鍋爐啟動投油和低負荷投油助燃時由于環(huán)保要求不允許開旁路，而直接要經(jīng)過濾袋，如濾袋不采用預涂灰，必將導致濾袋出現(xiàn)油霧堵塞現(xiàn)象。
緊急噴淋降溫系統(tǒng)是針對鍋爐結(jié)焦、換熱器出現(xiàn)故障等排煙溫度超過濾料所能承受的極限溫度時設置的，采用兩級噴淋形式，噴嘴為氣液兩相霧化結(jié)構(gòu)，降溫效果不小于30℃。
旁路系統(tǒng)是針對鍋爐“四管”爆裂導致煙氣濕度大幅度增加或鍋爐過度超溫而緊急噴淋降溫系統(tǒng)也無法降下來時設置的，旁路閥門采用氣動提升雙閥門結(jié)構(gòu)型式，保證零泄漏。
濾袋保護裝置包括檢露和糊袋、堵袋檢測，每個單元倉室設置濁度儀和差壓變送器。濁度儀檢測單元倉室排放濃度達到設定值時報警，從而檢查判斷濾袋是否出現(xiàn)破損；差壓變送器檢測濾袋過濾阻力達到設定值時報警，從而檢查判斷濾袋是否出現(xiàn)糊袋、堵袋。
4、濾袋的選型及注意事項
濾袋和籠骨組成了袋式除塵器的過濾系統(tǒng)，對于整臺鍋爐袋式除塵器而言，濾袋是其核心部件。濾料質(zhì)量直接影響除塵器的除塵效率，濾袋的壽命又直接影響到除塵器的運行費用。因而，通常濾料需要根據(jù)除塵器運行環(huán)境和介質(zhì)情況選用合適的材質(zhì)。電站除塵器常見到的濾料有PPS，P84，PTFE等，最常用的是PPS，克重550g/m2，通常采用燒毛、熱定型處理，如果含濕量≥10%，或含氧量≥10%且溫度大于160度，需另進行PTFE浸漬處理，以提高抗水解和抗氧化性能。如果運行溫度長期在190℃以上，應考慮采用純PTFE濾料。P84因易水解，不宜在燃煤鍋爐袋式除塵器中單獨使用，但可以用PPS +P84針刺氈復合刺氈，通常P84含量為10-15%，主要為了進一步提高過濾精度，其它性能不發(fā)生改變，布袋成本也稍高一些。由于電廠粉煤灰中二氧化硅、三氧化二鋁含量高，在清灰過程中對覆膜濾料表面的膜容易產(chǎn)生磨損，進而出現(xiàn)膜脫落現(xiàn)象，覆膜濾料不適用于燃煤鍋爐煙塵的處理。
燃煤電廠所采用的袋式除塵器中，PPS濾料由于性價比高作為首選，但其抗氧化性能較差，最好運行在160℃和含氧量9%以下，運行壽命可超過30000小時。同時對NO2、SO2、SO3也應控制，特別NO2的氧化作用往往被忽視，這些參數(shù)與溫度有關(guān)，已經(jīng)在試驗室及應用中得到驗證，都是損壞濾袋強力損傷的重要原因。
5、濾袋的失效與解決方案
濾袋在袋式除塵器的投資和維護費用中所占的比例都是相當大的，約占投資費用的比例為30%，占維護費用的比例為80%以上，因而如何避免濾袋過早失效是降低除塵器維護費用的重要途徑。
燃煤電廠濾袋的失效分為物理失效和化學失效兩種，而物理失效包括機械磨損、煙氣沖刷、堵塞失效三種類型，化學失效包括高溫損傷、酸堿腐蝕和氧化腐蝕。
①機械磨損
機械磨損與袋式除塵器的加工、運輸、安裝及鋼結(jié)構(gòu)設計有關(guān)，常見的有：袋籠的外徑偏小、豎筋數(shù)量偏少、橫筋間距偏大而導致濾袋與袋籠之間形成擠壓力，將濾袋撐破；運輸和安裝過程中由于不慎產(chǎn)生劃傷；噴吹管上的噴嘴與花板孔之間同心度達不到要求或噴嘴與花板之間垂直度不夠而導致噴吹過程中壓縮空氣直接吹到濾袋袋身上，造成了濾袋局部受沖擊過大而破損；袋籠表面有毛刺、凸起或兩節(jié)連接處脫開導致在過濾和清灰往復過程中對濾袋的間歇性磨損；濾袋和花板配合不好如濾袋袋口沒有完全展開或袋口與花板存有間隙出現(xiàn)“跑灰”現(xiàn)象，導致粉塵沖刷袋口；花板有缺口或凹凸、濾袋接縫不規(guī)范也會出現(xiàn)“跑灰”現(xiàn)象；濾袋與壁板上的加強型鋼或殘留的吊耳相接觸，濾袋因花板平整度不夠或袋籠垂直度不夠，都將導致清灰過程中濾袋的擺動造成撞擊磨損。
解決方案：設計、加工、運輸、安裝過程中應精心化組織，配套件質(zhì)量應嚴格把關(guān)，在除塵器投運前應進行全面徹底的檢查，盡可能減小現(xiàn)場安裝工作量，并配備相關(guān)的設施，將質(zhì)量較高要求的盡可能由生產(chǎn)車間完成。
②煙氣沖刷
煙氣沖刷與除塵器結(jié)構(gòu)設計有關(guān)，主要是由于煙氣到達濾袋的流速太高，煙氣攜帶粉塵直接沖刷濾袋導致濾袋磨損，特別是高含塵濃度工況或除塵器進風通道出現(xiàn)積灰時，這一現(xiàn)象會更加容易發(fā)生。采用下進風方式的除塵器磨損的部位通常在濾袋的底部，采用水平進風方式的除塵器磨損的部位通常在前排濾袋，盡管濾袋底部采用了加厚層，但也無法從根本上避免這一問題。
解決方案：建立合理的煙氣流場，采取必要的導流、均流措施，采用多方位進風方式，形成煙氣蔓延整個過濾區(qū)域的趨勢，確保煙氣到達濾袋時的風速小于1m/s，同時應避免除塵器進風通道出現(xiàn)積灰和灰斗輸灰不暢引發(fā)的灰位過高現(xiàn)象發(fā)生。
③堵塞失效
堵塞失效主要包括粉塵堵塞、油霧堵塞、結(jié)露糊袋三種類型。粉塵堵塞主要是由于清灰不夠徹底引起的，特別是鍋爐低負荷時除塵器長時間不清灰也會導致這一問題的出現(xiàn)，微細的粉塵游弋于濾袋的表面，在過濾過程中由于粉塵之間的擠壓導致粉塵浸透到濾袋纖維夾層中，引起濾袋局部固有阻力的增加，整條濾袋透氣的均勻性發(fā)生了改變，這不僅會引起除塵器運行阻力的增加，還會改變煙氣的過濾路徑，增加未曾堵塞的濾袋部位的過濾負荷，加劇了濾袋狀況的惡化；油霧堵塞主要是鍋爐啟動或低負荷運行投油助燃時未對濾袋采取保護措施或保護措施不到位引起的，這會導致濾袋的固有阻力增加，即便采用強力清灰也難以解決這一問題；結(jié)露糊袋主要是除塵器低于酸露點運行，凝結(jié)的酸附著在濾袋外表面，這種現(xiàn)象主要出現(xiàn)在鍋爐啟動是煙溫過低或鍋爐出現(xiàn)大面積爆管時，結(jié)露糊袋同樣會導致濾袋的固有阻力增加，還可能同時導致酸對濾袋的腐蝕。
解決方案：選擇合理的清灰系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式，設置合理的清灰壓力、清灰周期和清灰控制方式，以保證清灰相對徹底，避免粉塵堵塞現(xiàn)象發(fā)生，特別注意的是，過度清灰也不可取，這是因為過度清灰會影響濾袋的使用壽命和過濾性能；除塵器投運前應對濾袋進行預涂灰，事先在濾袋表面形成粉塵層，可以實現(xiàn)粉塵層對油霧、酸的包裹阻攔，避免油霧、酸與濾袋表面的直接接觸，避免油霧堵塞、結(jié)露糊袋現(xiàn)象的發(fā)生；當鍋爐低負荷運行需投油助燃時，應調(diào)低清灰壓力和清灰頻次，使濾袋表面一直留有一定厚度的粉塵層，實現(xiàn)對濾袋的保護；當鍋爐出現(xiàn)大面積爆管時，通過濕度監(jiān)測儀判斷濕度已經(jīng)大于15%時，應考慮停爐或開啟除塵器旁路。
④高溫損傷
高溫損傷主要是高溫塵粒對PPS濾袋表面的局部損傷。含塵氣體攜帶著不同粒徑的粉塵顆粒，冷卻措施往往只達到對氣體溫度和微細顆粒的降溫，由于氣流速度較高及冷卻空間有限，粗顆粒往往沒有及時降溫便進入除塵系統(tǒng)，高溫粗顆粒在濾料表面被攔截并冷卻，該溫度下的顆粒一般為高溫火星，造成濾料表面的局部熱損傷。工程案例中往往碰到煙氣溫度滿足濾料使用要求但濾料局部損傷的問題，其內(nèi)在原理便是如此。因此，對高溫煙氣的降溫固然重要，但對粗顆粒的預除塵也是不容忽視的。
⑤酸堿腐蝕
燃煤電廠所采用的濾料通常為PPS針刺氈，濾料在應用中的化學腐蝕主要包括兩種，一種是氣體腐蝕，即煙氣中的腐蝕性氣體在高溫條件下，與濾料發(fā)生緩慢的化學反應。而另一種是液體腐蝕，主要包括酸性腐蝕、堿性腐蝕和氧化性腐蝕。酸性腐蝕主要是指煙氣含酸性氣體濃度較高的條件下，煙氣溫度低于酸性氣體的露點溫度時，氣體在濾料表面結(jié)露而腐蝕濾料。液體結(jié)露腐蝕易使濾料在短時間內(nèi)產(chǎn)生表面結(jié)垢甚至堵塞，導致運行阻力過高，清灰性能失效，或造成濾袋破損，過濾性能失效，嚴重地將腐蝕除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料。同時，當煙氣中水蒸氣含量較高時，加速煙氣中酸性物質(zhì)的腐蝕作用，并對濾料的氧化水解也起到催化作用，使得濾料因強度大幅度下降而失效，進一步降低濾料的使用壽命。堿性腐蝕主要來自于煙塵灰份中、等物質(zhì)，堿性物質(zhì)易潮解，當煙氣中水蒸氣含量過高時，堿性物質(zhì)易在濾料表面潮解而腐蝕濾料。
PPS纖維的耐化學品性能總體不錯，但實際化工廢氣和各種爐窯中，煙氣的成分很復雜，通常含有酸、堿、氧化劑、有機溶劑等多種化學成分，且處在高溫、高濕條件下，對PPS濾料的腐蝕作用受多種因素的交叉影響。如果煙氣中含有強氧化性化學品如Br2，或?qū)PS纖維影響較大的有機物質(zhì)如甲苯，最好先經(jīng)過預處理，然后再通過PPS濾袋。
⑥氧化腐蝕
濾料材質(zhì)的耐溫程度是有限的，因此含塵氣體的溫度對濾料性能是一個首要因素。當煙氣溫度過高時，除了濾料本身材質(zhì)的強度會降低，煙氣中的腐蝕性氣體，如強氧化型氣體也更容易與濾料發(fā)生化學反應，煙氣中的氧和氮氧化物容易對濾料有氧化腐蝕作用，不僅可對濾料造成緩慢的腐蝕作用，也可直接造成濾料失效，影響濾料的使用壽命。例如，高溫條件下，含氧量過高容易造成覆膜濾料的膜因高溫氧化而脫落失效。應用中要保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，煙氣溫度必須控制在濾料使用溫度范圍內(nèi)，減少濾料使用的瞬間高溫的影響。據(jù)瑞典化學家Arrhenius發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，溫度每升高10℃，化學反應速度加倍。因此，在高溫煙氣進入除塵器之前一般先進行降溫處理，使溫度處于濾料的最佳應用條件。氣體對濾料產(chǎn)生的緩慢腐蝕一般發(fā)生在高溫的夏季。
6、結(jié)束語
總之，袋式除塵器是利用過濾原理來達到凈化煙氣的，無論采用哪種形式袋式除塵器，保證排放濃度達標是沒有問題的，如何保護濾料，延長使用壽命，保證濾袋使用壽命超過30000小時，控制除塵器運行阻力小于1200Pa，甚至小于1000Pa，減少袋式除塵器運行費用，是一個關(guān)鍵問題。要做到這一點，就要充分了解燃煤電廠的煙氣特性。燃煤電廠因采用的鍋爐型式和燃料性質(zhì)的不同，鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣特性則不同，鍋爐使用年代和燃燒參數(shù)調(diào)整也會影響到煙氣的成分，因此袋式除塵器設計選型過程中并不能簡單的移植或組合，而需要有針對的選擇除塵器結(jié)構(gòu)形式、濾袋材質(zhì)和保護措施。通常情況下，煤粉鍋爐較循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的煙氣NOX含量、排煙溫度要高，舊鍋爐因漏風率提高要比新鍋爐產(chǎn)生的煙氣含氧量、排煙溫度要高，鍋爐摻燒高爐煤氣時煙氣含氧量、排煙溫度要升高，摻燒煤泥時煙氣濕度、露點溫度要升高，燃燒煤矸石時煙氣含塵濃度大大增加，燃料的變化也會影響到煙氣成分的變化和粉塵的特性，如含硫量、灰分的增加，也會導致煙氣條件變得更加惡劣。同時在制造、安裝、調(diào)試、操作、運行等方面均采取良好措施，才能達到最好的使用效果。
參考文獻：
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4、方愛民，淺析燃煤電廠袋式除塵器的技術(shù)特點[J]，全國火電廠煙氣、粉塵綜合治理及利用技術(shù)研討會論文集
作者簡介：陳志偉（1976-），男，高級工程師，江蘇新中環(huán)保股份有限公司副總經(jīng)理，主要從事袋式除塵技術(shù)設計開發(fā)與應用推廣。E-mail：chenzhiwei@xinzhonghb.cn。
