對現役整體式電袋除塵器幾個問題的想法
1 TGDB型電袋除塵器在100%負荷下可實現在線檢修
1.1采用"前電后袋"串聯結構的整體式電袋除塵器:電除塵和濾袋兩區之間僅設計氣流分布板,不設隔墻。花板底部濾袋都處于同一個殼體內,花板上部分割成多個相互密封的凈氣室。每個凈氣室附近都設置一個(或兩個)出口風門。在進入凈氣室檢修前,需先關閉出口提升閥后,才能進入工作(高凈氣室結構還需長時間的通風降溫和照明條件)。由于花板底部所有濾袋在同一個室內,而且,濾室進口沒有關斷風門,花板頂部的凈氣室就處于一定的負壓狀態,此時進行檢修工作就不符合安全規范要求,不能實現在線(不停機)檢修。
1.2大型工業窯爐(一般處理煙氣量大于800000m3/h)配套使用于該類除塵器,常采用隔離煙道形式進行在檢修,為保證濾袋的風速和本體壓降,一般還需要降低機組工作負荷。以燃煤電廠為例,從理論上來說100MW~125MW機組需降低負荷為50%;200MW~600MW機組需降低負荷為25%;1000MW機組需降低負荷為17%,可以說,這不是真正意義上的在線檢修。
1.3小型機組(煙氣單通道結構)配套該種除塵器,只能采用降低機組負荷進行在線檢修,這樣一來,處于負壓狀態下進行檢修工作就不可避免了,更不能實現在線檢修。
根據實際情況,我公司通過大量的實地勘察和理論研究,自主研發的TGDB型整體式電袋除塵器,煙氣通道后部袋區分為多個濾室,每個濾室都設有進、出口風門,需要時可將任何一個濾室與主煙道隔離開,可在100%負荷下實現不停機檢修。TGDB型除塵器頂部采用大頂棚+雙層頂蓋結構(且設有吊機),在線檢修在大氣環境條件下進行,不用進入除塵器內部,更不必對設備進行長時間的通風降溫,是真正意義上的分室在線檢修。
TGDB型產品已獲得國家實用新型專利證書,2008年被國家列入火炬計劃項目。
2 旁通煙道不一定都設置在除塵器外部
電袋除塵器考慮布袋運行的安全性一般都設計旁通煙道,風門大多數設計在電除塵器頂部,見下圖
當旁通風門閥開啟時,處理煙氣從電除塵區的頂部流入旁路煙道,電除塵區原氣流組織分布將受到嚴重破壞,導致收塵效率大大降低。
我公司TGDB型除塵器旁通煙道為內置式結構,該煙道位于布袋區中間,不另占場地,結構緊湊。煙道上部為凈氣煙道,下部為塵氣煙道,凈氣煙道與塵氣煙道用隔板分隔。在隔板上裝有若干個旁通風門,旁通風門采用提升閥形式。正常工作時,旁通閥處于關閉狀態。旁通風門開啟則凈氣煙道與塵氣煙道短路,含塵煙氣直接外排。旁通風門用雙層閥板加密封空氣密封,關閉時可以做到零泄漏。該旁路系統反應靈敏,可靠性好;日常運行管理方便,旁通煙道無積灰,緊急狀態下可在幾秒鐘內全部開啟。
當開啟TGDB型除塵器旁通閥時,電除塵區原氣流組織分布不受影響,煙氣經過前部電除塵充分收塵后,再經旁通煙道排放,可減少粉塵物排放(緩解排放壓力)和引風機磨損。
3 電袋除塵器氣流分布應綜合考慮
整體式電袋除塵器,設計在電除塵和濾袋兩區之間氣流分布板的重要性,已為業內人士所認同。
TGDB型除塵器更強調電除塵區、濾袋區和兩者過渡區整體氣流分布的技術綜合應用。
TGDB型除塵器氣流均布裝置由阻流加導流型氣流分布、槽形多孔板和兩次導流板組成。該結構不但可使前級電場氣流分布均勻,充分發揮電場的粉塵荷電和收塵作用,而且也保證了后級布袋區各濾室煙氣流量和粉塵濃度分配的均勻性。
煙氣在TGDB型除塵器袋區內部的流量的分配不依靠氣流本身的擴散進行分配,而是通過帶分布板的進口風門提前進行分配,不但保證了各濾室煙氣流量均勻,而且也可大大降低本體設備阻力。
位于濾室內二次導流板不僅可避免高速氣流對濾布的沖刷,還會使一部分粒徑較大的粉塵在慣性力的作用下與導流板相碰掉入灰斗內,起到預除塵的作用。此外,二次導流板還起著一個很大的作用,就是通過導流板造成的氣流分布,可在濾室內部產生一個向下的也就是與粉塵沉降方向相同的氣流速度分量。這樣可最大限度避免在線清灰時,已經在脈沖噴吹氣流作用下脫離濾袋表面的粉塵,還未落入灰斗,便又被吸附到濾袋上去的"二次吸附"現象的產生,從而提高清灰效率。
二次導流板也起著把氣流上升速度和水平袋間速度控制在最佳范圍之內的作用。
TGDB型除塵器內部流場氣流均布,是采用局部實物模擬和計算機仿真(數值模擬計算)相結合的技術。
天潔公司TGDB型除塵器良好氣流均布性,已在國內多個300MW機組工程上得到成功運用。
4 電袋除塵器濾袋保護措施應切實可行
工業窯爐在啟爐及使用過程中(工藝系統發生故障時)會對電袋除塵器濾袋產生危險,所以在設計時都采取一定的保護措施。現階段主要有:濾袋預涂灰、設置旁路煙道、噴水降溫和冷風降溫等方式。
預涂灰是指除塵器在投運前給濾袋噴涂一層干燥粉煤灰(或特殊的預覆層材料),是防止系統啟動時的低溫油、濕煙氣粘污濾袋導致初始阻力增大或糊袋的一種保護措施。加灰點設在除塵器進口前的水平煙道上。該保護措施使用在燃煤電廠取得了較理想的效果。
旁路煙道、噴水降溫和冷風降溫都是濾袋高溫(或超低溫)保護方式。
噴水降溫系統可以防止因工業窯爐偶然故障引起超溫(大于190℃)而影響濾袋使用壽命或短時損壞濾袋,在系統出現故障或大幅度超溫時采取自動噴水降低煙氣溫度。噴水點設在除塵器進口前的水平煙道上,需要除塵器進口煙道有足夠的長度和斷面大小以保證霧滴與高溫煙氣的熱交換時間。
根據筆者的使用經驗,建議不宜采用噴水降溫系統。雖然噴水降溫技術在水泥窯尾、鍋爐煙氣干法脫硫煙氣降溫中得到成熟應用。但其成功的經驗主要在于通過增濕塔或脫硫塔來降低煙氣流速,給霧化水提供足夠的蒸發時間,霧化水與煙氣熱交換條件良好,所以能夠取得大幅度降溫效果。而一般工業窯爐除塵器的進口煙道不具備這些條件,由于煙氣流速快,霧化水停留時間短,顆粒水來不及蒸發就瞬間到達除塵器內部,在進口喇叭、灰斗、殼體、濾袋等部位容易照成"濕壁"現象,不但起不到明顯的降溫效果,反而給設備帶來了結露腐蝕、糊袋等不良后果。
冷風降溫系統筆者建議也不宜采用。當除塵器遇高溫煙氣,打開冷風閥后,摻入冷風混合會增加煙氣含氧量,加快濾袋(特別是PPS濾料)氧化速度,同時也會造成爐膛壓力波動。
TGDB型除塵器設置了靈活的旁路閥來實現煙氣旁路,旁路閥可以在系統煙氣出現異常情況時開啟,使異常煙氣通過旁路煙道排出。即系統在燃油點火、超高超低溫等異常情況時,煙氣可直接旁路到除塵器出口,從而達到保護濾袋的目的。
5 失效的濾袋后處理問題不容忽視
由于電袋除塵器是把兩種不同類型的除塵方式結合在一起,充分發揮兩者的除塵優勢,來達到最佳的除塵效果。所以其技術優勢和市場優勢非常突出,但是,行業大多數人士對失效的濾袋后處理問題卻關注地甚少。
據了解,在歐美國家失效的濾袋大多數采取填埋方式處理(主要是異地填埋)。由于濾袋降解速度很慢,而且還有可能污染地下水源,所以也有采取焚燒的方式。而其焚燒后會產生有害的氣體(甚至致癌物質),雖然在經濟發達國家依靠活性碳進行吸附,但是對其處理能力也只能達到廢氣量的70%左右,可以說,現階段失效的濾袋后處理問題,還沒有得到有效的解決。甚至有些環保專家認為失效濾袋造成的二次污染并不亞于工業煙氣粉塵的危害性。
6 結束語
電袋除塵器有它的突出優勢,也有需要通過我們進一步研究進行解決的新問題。
筆者認為電袋除塵器在對現役電除塵器提效改造時優勢非常突出(特別是高比電阻粉塵和場地受到限制的火電項目),可以把其作為首選的除塵方案。
在新上項目中,由于大多數設置了濕法脫硫裝置,常規煙氣粉塵宜采用電除塵器進行收集,高比電阻粉塵除塵也未必一定要采用電袋(或純布袋)除塵器形式。
譬如,新建項目火電廠,如果燃用我國境內除塵難度較大的煤種(如淮北煙煤、平頂山煙煤、準格爾煤等),電除塵器可采取收塵面積足夠大、極配形式合理、清灰效果好和控制技術較先進的措施,來保證粉塵濃度排放小于100mg/Nm3的工藝要求。然后再與后部脫硫裝置一起來達到小于50mg/Nm3的環保標準要求,就比較合理了。
當前火電廠配套的電除塵器,如果因煤種因素導致除塵困難,可以考慮在入爐設計煤種內摻燒一定量其它煤質,來改善煙氣粉塵特性,也不失為另一種解決電除塵效率問題的辦法。
參考文獻
⑴唐亮:《電-袋除塵器技術開發與應用》第十二屆全國電除塵學術會議論文集,2007.10
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