袋式除塵器在秸稈鍋爐上的應用
摘要:介紹了適用于秸稈鍋爐煙氣除塵的袋式除塵器的特點，以及秸稈鍋爐除塵工藝的選擇和秸稈鍋爐除塵設計應注意的事項。
關鍵詞:秸稈鍋爐,旋風除塵器,袋式除塵器
1 概述
秸稈是一種很好的可再生能源，每兩噸秸稈的熱值就相當于1噸標準煤，而且在生物質的再生利用過程中，排放的CO2與生物質再生時吸收的CO2可達到碳平衡，具有CO2零排放的作用，市場前景非常廣闊。
我國生物質能資源非常豐富，農作物秸稈資源量超過7.2億t/a，其中6.04億t可作能源使用。通過引進、消化、吸收國外先進技術，嫁接商品化、集約化、規；墓芾斫涷，結合中國國情，在農村推廣實施秸稈發電技術，在節省不可再生資源、緩解電力供應緊張等方面都具有特別重要的意義。本文介紹了一套適用于秸稈鍋爐煙氣除塵的袋式除塵器，該系統已運用于河南長葛恒光熱電有限公司75t/h秸稈鍋爐上。
2 秸稈鍋爐的基本特性
河南長葛恒光熱電有限公司75t/h秸稈鍋爐的鍋爐型式為水冷振動爐排秸稈燃燒爐；額定蒸發量75t/h；額定蒸汽壓力3.82MPa；額定蒸汽溫度450℃；鍋爐效率≥90%；鍋爐年運行時間≥5500h。
該鍋爐燃料以玉米秸稈為設計燃料，以果木枝條為校核燃料，同時兼顧了其它生物質燃料，如小麥秸稈、棉花秸稈、糠醛渣等，并以煤為緊急備用燃料。各種燃料均不考慮摻燒。
秸稈及果木枝條正常水分（Mar）≤25％，但每年有2～3個月，秸稈水分可能高達40%～50%。秸稈及果木枝條燃料品質分析結果見表1；糠醛渣分析結果見表2。
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該鍋爐工程不設燃油系統，鍋爐點火采用人工火把點火。鍋爐燃燒基礎數據見表3。
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3 秸稈鍋爐燃燒的特點
（1）燃燒粉塵量大
秸稈燃燒后的灰渣比在10∶0～8∶2之間，即渣份很小，幾乎都成為灰分，所以煙氣含塵濃度會很大。
（2）二次燃燒
由于秸稈不可能在爐內完全燃燒，且在煙道里由于氧含量不夠不能再次燃燒，較大粉塵也由于煙氣熱交換時間很短會保持著燃燒溫度，所以一旦具備氧條件，如放置于空氣中，就會再次燃燒。
（3）燃燒粉塵堆積密度小
秸稈燃燒后的粉塵堆積密度很小，堆積密度一般在0.18～0.5t/m3，因此會造成輸灰設備的容量增大。
（4）燃燒粉塵粒徑小、比電阻大
由于燃燒粉塵粒徑小、比電阻大，因此秸稈鍋爐除塵只適合用袋式除塵器，不適合其它任何除塵方式。
（5）燃燒結焦
燃燒后灰分含有機物等，燃燒設備一旦溫度降低，就可能出現結焦現象，造成堵塞。
（6）煙氣溫度高
由于考慮到鍋爐結焦及腐蝕問題，排煙溫度可能會在160℃～190℃。
（7）配套設備要求穩定可靠
鍋爐是不能隨意性停止運行的，與之配套的設備必須穩定可靠。
4 秸稈鍋爐除塵工藝的選擇
針對鍋爐上述特點，該工程采用如下除塵工藝（見下圖）。
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（1）針對秸稈燃燒尾氣粉塵中含有炭黑等粘滯性成分，易造成粘袋，因此設置了噴粉系統，安放在旋風分離器與袋式除塵器之間的煙道上。
（2）粉塵微細，且會夾帶未充分燃燒的細小桿狀物或碳化物，易產生二次燃燒。在袋式除塵器前設置旋風分離器，作為燃燒沉降室，旋風分離器頂端布置霧化增濕裝置，對煙氣進行調質，通過溫濕度控制儀控制霧化量，防止煙溫過高損壞濾袋，由于有增濕霧化過程，有利于增加細粉的積聚能力，同時增加細小桿狀物或碳化物的重度，以達到預除塵效果。
（3）袋式除塵器前因設置了噴粉系統，可將未被旋風分離器去除的小顆粒粉塵進行包裹，利于清灰，避免彌漫現象的發生。
（4）根據對玉米秸稈、果樹枝條等的成分和燃燒產生的灰分的分析，煙氣成分中的灰分含量約8%，S、Cl的含量分別為0.22%和0.6%,草木灰中的MgO、CaO、Na2O、K2O等堿性物質在灰中的比例高達30%，即利用草木灰中的堿性物質在增濕活化和充分攪和的條件下就可以實現煙氣中的SO2、HCl、HF等物質的脫除，從而降低煙氣的露點溫度。袋式除塵器濾袋采用聚苯硫醚（PPS）濾料，并經過防水、防油、阻燃處理。
5 袋式除塵器的結構特點
（1）分成若干單位
考慮清灰的徹底及故障的排除，將除塵器分成若干單元，這樣可以保證細粉塵不會被再次吸附，也可以不停機檢修，達到運行穩定的效果。
（2）旁路設置
在鍋爐出現異常情況時，如溫度超過190℃，或四管爆裂、輸灰故障不能及時排除、點火投油等，對除塵器必須進行保護。
（3）全自動化的控制
能實現全自動化的控制要求，減少運行的人力投入，提高運行可靠性。
（4）強力的破堵、破拱裝置
由于除塵器可能會出現粉塵結塊、搭拱現象，會造成除塵器卸灰不順，因此可采用強力的空氣炮進行破堵。
（5）固定管噴清灰技術
固定管噴清灰技術是當今除塵行業普遍采用的一種清灰技術，其避免了旋轉噴吹軸承容易損壞、潤滑難以解決導致故障率高的不良現象發生，可解決由于反吹風清灰不夠徹底而導致設備阻力居高不下的問題。
固定管噴清灰技術借助經過處理后的壓縮空氣誘導上箱體的凈空氣瞬間向濾袋內筒噴吹，形成脈沖抖動，粘附在濾袋外表面的粉塵在此突然強烈的抖動下，脫離濾袋落入到灰斗中。
6 袋式除塵器清灰
當濾袋表面積塵達到一定量時，由清灰控制裝置（差壓或定時、手動控制）按設定程序打開電磁脈沖閥噴吹，壓縮氣體以極短的時間順序通過各個脈沖閥，經噴吹管上的噴嘴誘導數倍于噴射氣量的空氣進入濾袋，形成空氣波，使濾袋由袋口至底部產生急劇的膨脹和沖擊振動，造成很強的清灰作用，抖落濾袋上的粉塵。
鍋爐爆管及煙溫異常時，啟動旁路保護系統。
落入灰斗中的粉塵經由卸灰系統排出后，利用氣力輸灰設施集中送出。
除塵器具有在線、離線兩種狀態的清灰功能和離線檢修功能；設置有濾袋檢漏裝置用于檢測濾袋狀況。
所有的檢修維護工作均在除塵器凈氣室執行，無須進入除塵器過濾室。
7 系統主要設備
（1）旋風分離器，包括霧化增濕裝置等。
（2）袋式除塵器本體，包括：1）設備本體。設備支撐結構、上箱體、中箱體及灰斗等。2）濾袋、籠骨和花板。濾袋和籠骨組成了除塵器的濾灰系統；花板用于支撐濾袋組件和分隔過濾室（含塵段）及凈氣室，并作為除塵器濾袋組件的檢修平臺；濾袋組件從花板裝入。3）噴粉系統。包括氧化鈣粉倉、卸料閥、羅茨風機等。4）進氣系統。包括進風導流總管、導流板、進風口手動調節閥。5）排氣系統。包括由排氣管道等組成的除塵器凈化氣體排放系統。6）卸灰系統。裝置與除塵器灰斗上的清堵空氣炮、手動插板閥等組成了除塵器的卸灰系統—氣力輸灰。7）平臺、欄桿、爬梯及手（氣）動閥門的檢修平臺。8）除塵器頂部防雨設施。用于保護電磁脈沖閥等除塵器頂部裝置。9）除塵器照明系統。
（3）保護系統，包括在線檢測裝置、旁路系統及濾袋檢漏裝置。
（4）壓縮空氣系統，包括儲氣罐、壓縮空氣管道、減壓閥、壓力表、氣源處理三聯件等。
（5）控制系統，包括儀器儀表、上位工控系統、以PLC可編程控制器為主體的除塵器主控柜、MCC柜、現場操作柜、檢修電源箱、照明電源箱等。
8 袋式除塵器設計參數
單臺袋式除塵器設計參數見表4。
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9 使用效果
該項目除塵設備于2006年11月底安裝調試后投入使用，除塵器運行阻力＜1200Pa，實測排放濃度為24mg/Nm3，遠低于國家標準50mg/Nm3。運行至今，布袋末出現破損，氣力輸灰部分也很順暢，末出現堵灰現象。
10 秸稈鍋爐除塵設計注意事項
（1）煙氣需先進入旋風除塵器，除去未充分燃燒的秸稈灰，以保護濾袋；旋風除塵器上需布置霧化增濕裝置，以滅明火降煙溫。
（2）由于秸稈中含有沙粒，旋風除塵器內壁需作耐磨處理。
（3）由于秸稈灰比重較小，設計輸灰系統時應按灰的體積來計算輸灰能力，若按灰重來設計，將會造成輸灰系統嚴重堵灰。
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