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火电厂工况条件对袋式除尘器设计选型的影响

2016-09-27 09:41:37 来源:

气流积聚,在出口喇叭内设置纵横两向交错的导流叶片,形成分层网锥出风。

检验烟气流场设计合理与否可以通过三种方式加以评判。一是通过数学建模,即通过CFD模拟方式判断烟气流场中各点的烟气流速是否符合设计要求。二是通过建立物理模型,按实际所需设备规格的10-20%比例并依据相应的方法创建模型,风机开启后借助风速仪检测除尘器各区域的烟气流速,在此过程中可以适当调整导流板的方位。三是通过现场冷态启动风机在净气室内测试各区域袋口的过滤风速,如果各袋口出风速度均匀,可以判定整个烟气流场符合技术要求。

3.2清灰系统设计

袋式除尘器的清灰系统设计及清灰制度的设置合理与否将直接影响到除尘器的运行稳定性、运行安全及滤袋的使用寿命。对袋式除尘器的清灰来说,清灰太彻底不行,因为这样会失去粉尘层的过滤作用,更多的超细粉尘会直接进入滤料内部而引起过滤阻力不断上升,以及清灰力过大会影响滤袋寿命等。清灰不彻底也不行,这样会使滤袋的过滤阻力过高,而影响整个机组的正常运行。另外,袋式除尘器的清灰还必须尽可能地保证整个滤袋及各个区域清灰程度均匀,否则会引起整个系统阻力分布不均匀,从而影响到内部的气流分布。

袋式除尘器的清灰很多,从目前我国燃煤电厂已投入商业化运行的袋式除尘器来看,清灰方式主要分为低压脉冲固定行喷吹方式、低压脉冲旋转喷吹方式和分室定位反吹方式,其中前两种应用更为普遍一些。

低压脉冲固定行喷吹袋式除尘器的脉冲喷吹装置采用固定管喷式结构,一只脉冲阀对应一根喷吹管,而一根喷吹管对应14-16个喷嘴,喷嘴孔径大小不一,呈规则排布,并与滤袋逐一对应,脉冲阀开启时间为0.1秒,补气时间为10秒。电磁脉冲阀采用进口产品,喷吹压力为0.2~0.3MPa(可调),气量为0.2~0.25m3/次。低压脉冲固定行喷吹袋式除尘器喷吹清灰原理是依靠脉冲阀膜片快速开启,在瞬间释放压缩空气,压气从喷嘴中高速喷出,引射数倍的周围气体注入袋内,滤袋快速膨胀,袋壁产生很大的加速度,抖落滤饼,从而实现清灰。

低压脉冲旋转喷吹袋式除尘器每个滤袋束设置一个清灰装置,其中包括一个脉冲压缩空气储气罐,电磁隔膜阀和旋转支管。脉冲清灰压缩空气由罗茨风机提供。罗茨风机将压缩空气通过输气管道输送到位于除尘器顶盖上部的压缩空气储气罐中,当清灰指令下达以后,压缩空气从储气罐经过隔膜阀和旋转风管将压缩空气喷入滤袋实现脉冲清灰。旋转风管在花板上部分为3-6个支管,在旋转风管的底部有一个密封轴承支座。在每一圈布袋上都对应若干个数量不等的喷嘴,旋转风管通过法兰与支管连接,旋转风管穿过净气室顶部,旋转风管通过齿轮传动装置由马达驱动,转速约为1转/分。

分室定位反吹袋式除尘器采用锅炉引风机出口的净化烟气作为清灰气源,通过反吹风机、回转定位反吹装置反吹到滤袋内部,风量为总风量的1%左右,风压为3000Pa。三种清灰方式比较分析如下:

3.2.1低压脉冲固定行喷吹袋式除尘器清灰方式

每个喷嘴与滤袋一一对应,清灰比较彻底,且喷吹系统没有运转部件,因而运行稳定可靠;

脉冲阀数量较多,通常为3”,每只脉冲阀对应的滤袋面积一般小于60㎡,因而个别脉冲阀出现故障,对除尘器总体运行性能影响不大;

采用圆形滤袋并呈矩形布置,各滤袋表面承受含尘气体压力相同,有利于滤袋寿命的保证;

采用的单仓过滤面积一般为600-1500㎡左右,仓室数量可灵活调整,对场地的适应性很好,更容易实现离线清灰和不停机检修。

3.2.2低压脉冲旋转喷吹袋式除尘器清灰方式

旋转支管底部的喷嘴对应滤袋束进行喷吹,边吹边旋转,喷吹气量较大,压力较小,喷吹下来的压缩空气并不能完全直接射入到滤袋内部,部分空气吹到花板或滤袋边缘,清灰并不彻底;

脉冲阀数量较少,通常为8-12”,每只脉冲阀对应的滤袋面积一般小于1500-2500m2,因而个别脉冲阀出现故障,对除尘器总体运行性能影响较大;

因采用旋转喷吹方式,滤袋通常为扁圆形,呈同心圆布置。滤袋排布紧密但仓室四角闲置。因而其外围滤袋和中心区滤袋表面承受含尘气体压力有所不同;

单仓过滤面积较大,如果单仓离线检修时,将使除尘器过滤风速形成较大幅度的增加,为了保证滤袋的使用寿命和避免除尘器阻力的过分增大,单仓检修时一般需要锅炉减负荷运行。

3.2.3分室定位反吹袋式除尘器清灰方式

采用锅炉引风机出口的净化烟气作为清灰气源,与除尘器内的烟气等温、等氧含量,可避免温差和氧量增加对滤袋的影响,但应防止粉尘排放超标现象,否则会出现“倒灌灰”现象;

回转定位反吹装置对应滤袋束进行吹扫,吹扫气量很大,压力很小,吹扫下来的净化烟气并不能完全直接射入到滤袋内部,部分吹到吹到花板或滤袋边缘,清灰并不彻底;

回转定位反吹装置因有转动机构,存在一定的故障隐患。

综上所述,低压脉冲固定行喷吹方式清灰更为彻底,且没有转动机构,更能满足电厂运行稳定可靠的要求。3.3保护系统设计

保护系统是依据锅炉启停和出现异常情况时烟气工况条件设计的。主要由预涂灰装置、紧急喷淋降温系统、旁路系统、滤袋保护装置等组成。

预涂灰包括投运前对滤袋表面形成粉尘层、长时间低负荷全投油运行和长时间停炉再次启动三种情形,特别是有些电厂位于城区附近,在锅炉启动投油和低负荷投油助燃时由于环保要求不允许开旁路,而直接要经过滤袋,如滤袋不采用预涂灰,必将导致滤袋出现油雾堵塞现象。

紧急喷淋降温系统是针对锅炉结焦、换热器出现故障等排烟温度超过滤料所能承受的极限温度时设置的,采用两级喷淋形式,喷嘴为气液两相雾化结构,降温效果不小于30℃。

旁路系统是针对锅炉“四管”爆裂导致烟气湿度大幅度增加或锅炉过度超温而紧急喷淋降温系统也无法降下来时设置的,旁路阀门采用气动提升双阀门结构型式,保证零泄漏。

滤袋保护装置包括检露和糊袋、堵袋检测,每个单元仓室设置浊度仪和差压变送器。浊度仪检测单元仓室排放浓度达到设定值时报警,从而检查判断滤袋是否出现破损;差压变送器检测滤袋过滤阻力达到设定值时报警,从而检查判断滤袋是否出现糊袋、堵袋。

4、滤袋的选型及注意事项

滤袋和笼骨组成了袋式除尘器的过滤系统,对于整台锅炉袋式除尘器而言,滤袋是其核心部件。滤料质量直接影响除尘器的除尘效率,滤袋的寿命又直接影响到除尘器的运行费用。因而,通常滤料需要根据除尘器运行环境和介质情况选用合适的材质。电站除尘器常见到的滤料有PPS,P84,PTFE等,最常用的是PPS,克重550g/m2,通常采用烧毛、热定型处理,如果含湿量≥10%,或含氧量≥10%且温度大于160度,需另进行PTFE浸渍处理,以提高抗水解和抗氧化性能。如果运行温度长期在190℃以上,应考虑采用纯PTFE滤料。P84因易水解,不宜在燃煤锅炉袋式除尘器中单独使用,但可以用PPS +P84针刺毡复合刺毡,通常P84含量为10-15%,主要为了进一步提高过滤精度,其它性能不发生改变,布袋成本也稍高一些。由于电厂粉煤灰中二氧化硅、三氧化二铝含量高,在清灰过程中对覆膜滤料表面的膜容易产生磨损,进而出现膜脱落现象,覆膜滤料不适用于燃煤锅炉烟尘的处理。

燃煤电厂所采用的袋式除尘器中,PPS滤料由于性价比高作为首选,但其抗氧化性能较差,最好运行在160℃和含氧量9%以下,运行寿命可超过30000小时。同时对NO2、SO2、SO3也应控制,特别NO2的氧化作用往往被忽视,这些参数与温度有关,已经在试验室及应用中得到验证,都是损坏滤袋强力损伤的重要原因。

5、滤袋的失效与解决方案

滤袋在袋式除尘器的投资和维护费用中所占的比例都是相当大的,约占投资费用的比例为30%,占维护费用的比例为80%以上,因而如何避免滤袋过早失效是降低除尘器维护费用的重要途径。

燃煤电厂滤袋的失效分为物理失效和化学失效两种,而物理失效包括机械磨损、烟气冲刷、堵塞失效三种类型,化学失效包括高温损伤、酸碱腐蚀和氧化腐蚀。

①机械磨损

机械磨损与袋式除尘器的加工、运输、安装及钢结构设计有关,常见的有:袋笼的外径偏小、竖筋数量偏少、横筋间距偏大而导致滤袋与袋笼之间形成挤压力,将滤袋撑破;运输和安装过程中由于不慎产生划伤;喷吹管上的喷嘴与花板孔之间同心度达不到要求或喷嘴与花板之间垂直度不够而导致喷吹过程中压缩空气直接吹到滤袋袋身上,造成了滤袋局部受冲击过大而破损;袋笼表面有毛刺、凸起或两节连接处脱开导致在过滤和清灰往复过程中对滤袋的间歇性磨损;滤袋和花板配合不好如滤袋袋口没有完全展开或袋口与花板存有间隙出现“跑灰”现象,导致粉尘冲刷袋

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