330 MW機組電改電袋除塵器清灰制度優(yōu)化和噴吹參數(shù)設(shè)定探討

李偉，潘云

(國電環(huán)境保護研究院，江蘇南京 210031)

330 MW機組電改電袋除塵器清灰制度優(yōu)化和噴吹參數(shù)設(shè)定探討

李偉，潘云

(國電環(huán)境保護研究院，江蘇南京 210031)

分析了電袋復(fù)合除塵器袋式除塵單元清灰效果的影響因素，并對某熱電廠330MW機組燃煤鍋爐電改電袋復(fù)合除塵器的清灰制度進(jìn)行了優(yōu)化。重點對比了優(yōu)化前后的電袋復(fù)合除塵器的清灰頻率、清灰周期、運行阻力等參數(shù)的大小，優(yōu)化結(jié)果可以作為大型燃煤鍋爐電改電袋復(fù)合除塵器清灰制度的借鑒。

電袋復(fù)合除塵器;清灰效果;清灰制度

0 引言

近年來，隨著濾袋材質(zhì)、清灰裝置和運行管理等關(guān)鍵技術(shù)問題的逐步解決，國內(nèi)燃煤電廠特別是燃用低硫煤的城市電廠采用袋式除塵技術(shù)，尤其是將現(xiàn)役電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器的比例迅速提高［1－2］。電袋復(fù)合除塵器的清灰效果是影響設(shè)備運行阻力和濾袋使用壽命的重要因素之一，其直接影響著除塵效率、濾袋及脈沖閥壽命和設(shè)備能耗，是決定除塵器乃至整個鍋爐運行的關(guān)鍵［3］。

電袋復(fù)合除塵器的清灰性能取決于清灰方式的選擇和濾料、粉塵的特性。目前，由于脈沖噴吹袋式除塵工藝具有的清灰效率高、運行穩(wěn)定、對過濾風(fēng)速和運行阻力影響小等優(yōu)點而成為電改電袋復(fù)合除塵器方案中首選的清灰方式。大量的研究結(jié)果和工程應(yīng)用表明，對于脈沖噴吹袋式除塵器，脈沖噴吹結(jié)構(gòu)參數(shù)和清灰制度(包括清灰模式和清灰參數(shù))的設(shè)置和選擇對于電袋復(fù)合除塵器的技術(shù)性能和經(jīng)濟性有著至關(guān)重要的意義［4］。

由壓縮空氣系統(tǒng)、氣包、控制閥、脈沖閥、固定噴吹管、噴嘴(或噴孔)等組成的清灰系統(tǒng)，是目前國內(nèi)外燃煤電廠袋式除塵器使用較廣、較有效的一種脈沖噴吹清灰系統(tǒng)。在噴吹孔徑、噴吹距離、濾袋規(guī)格及濾料特性已經(jīng)確定的前提下，本文主要對影響電袋復(fù)合除塵器袋式除塵單元脈沖清灰性能的因素進(jìn)行分析，并針對某電廠330MW機組電袋復(fù)合除塵器在不同工況下脈沖清灰制度和清灰參數(shù)的優(yōu)化和設(shè)定進(jìn)行討論。

1 清灰過程及其影響因素

1.1 濾袋清灰過程

以常用的管式脈沖噴吹袋式除塵器為例，在除塵器的運行過程中，含塵氣體由除塵器進(jìn)口喇叭進(jìn)入過濾室，由濾袋外部進(jìn)入內(nèi)部，由下向上進(jìn)入凈氣室中，粉塵在此過程中被阻留在濾袋的外表面，凈氣室中的干凈氣體通過凈氣出口排出，如圖1所示。

當(dāng)除塵器壓差達(dá)到一定數(shù)值或者過濾持續(xù)一定時間，電磁閥將控制脈沖閥打開，氣包中的高壓氣體沿著噴吹管從噴嘴中高速噴出，高速氣流及其所引起的誘導(dǎo)氣流進(jìn)入濾袋中，使濾袋急劇膨脹、收縮，產(chǎn)生沖擊振動，同時氣流由內(nèi)向外噴出，使附著在濾袋外表面的粉塵脫落，落入灰斗。

圖1 低壓脈沖噴吹清灰系統(tǒng)示意

1.2 除塵器清灰效果的影響因素分析

影響袋式除塵器清灰效果的因素很多，除了前面提到的清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、噴吹參數(shù)、清灰制度的設(shè)定外，還包括煤質(zhì)、濾料、鍋爐運行負(fù)荷等。鍋爐燃燒煤質(zhì)的變化必然引起煙氣含塵濃度的變化甚至性質(zhì)的改變;鍋爐運行負(fù)荷的變化則會帶來煙氣量的變化。煙氣含塵濃度及煙氣量變化都導(dǎo)致清灰過程的運行參數(shù)變化，清灰效果也不同。但這些鍋爐工況的變化并非除塵器本身能夠控制，我們需要做的是，在這些工況發(fā)生變化的時候，即時調(diào)整清灰參數(shù)。下面重點討論的是清灰系統(tǒng)噴吹參數(shù)的變化對除塵器清灰效果的影響:

(1)結(jié)構(gòu)參數(shù)。脈沖噴吹氣流從噴吹管噴出的是氣體射流，要使進(jìn)入濾袋的噴吹氣量大且均勻，噴吹壓力、噴吹氣量及誘導(dǎo)的空氣量起決定作用。研究結(jié)果表明，影響清灰效果的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括噴吹孔徑、噴吹距離(噴嘴與袋口之間的距離)、濾袋的規(guī)格以及濾料的特性等［5－6］。因此，對清灰制度的設(shè)定和優(yōu)化主要是在以上噴吹結(jié)構(gòu)參數(shù)特定的情況下，確定整臺除塵器各個通道(單元)的清灰邏輯和噴吹參數(shù)的合理搭配，以滿足清灰效果。

(2)噴吹參數(shù)。噴吹參數(shù)一般包括噴吹壓力(脈沖清灰時壓縮空氣的壓力)、脈沖時間(一次噴吹過程中，脈沖閥啟閉的時間)、噴吹間隔時間(相鄰兩個脈沖閥噴吹的間隔時間)、噴吹周期(同一個閥兩次噴吹間隔時間)。研究結(jié)果表明，脈沖時間越長，清灰效果越好。當(dāng)脈沖時間超過100ms時，除塵器的壓力損失隨脈沖時間的增加只有很小的降低，這時候再增加脈沖清灰的時間對加強清灰效果的意義就不大了;而且脈沖時間越大，系統(tǒng)壓縮空氣的消耗量越大［6］。

噴吹周期的長短會直接影響除塵器的壓力損失、壓縮空氣用量以及脈沖閥動作部件(主要是膜片)的壽命。在除塵器運行阻力允許的條件下，應(yīng)盡量延長清灰周期以減少壓縮空氣的用量，同時也可以減少噴吹系統(tǒng)部件的磨損，延長濾袋和脈沖閥的使用壽命［2，4－5］。從脈沖噴吹清灰系統(tǒng)的清灰過程可以看出，對于選定了濾料的除塵器過濾一定的含塵氣流時，在噴吹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、濾料的特性已經(jīng)確定的情況下，清灰制度和噴吹參數(shù)的設(shè)定決定著除塵器的清灰性能和運行效果［7］。

1.3 除塵器清灰制度

330MW機組電袋復(fù)合除塵器袋式除塵單元由四個通道組成，每個通道分為三個部分。每個通道均設(shè)106只脈沖閥。布袋的清灰是通過脈沖閥的間隔噴吹來實現(xiàn)的。除塵器運行時采用壓差噴吹方式，每個通道的清灰過程是相對獨立進(jìn)行的。

每一通道設(shè)有壓差檢測點(花板上、下分別設(shè)壓力檢測點)，當(dāng)壓差≥噴吹壓差設(shè)定值，即噴吹阻力(初設(shè)P1=850Pa)時，開始該通道的噴吹循環(huán)，循環(huán)一周(即該通道所有106只脈沖閥均噴吹一次)后，檢測壓差。若壓差≤噴吹壓差設(shè)定值(初設(shè)P2=700Pa)時，本次循環(huán)結(jié)束，停止噴吹;若壓差≥噴吹壓差設(shè)定值(P2=700Pa)時，則繼續(xù)循環(huán)一周，依次根據(jù)壓差值來執(zhí)行噴吹循環(huán)。

P1，P2為上位機手動設(shè)定值，在500～1500Pa可調(diào)，濾袋使用初期殘余阻力比較低，則設(shè)較低值。脈沖閥的噴吹脈沖時間為上位機手動設(shè)定值，在100～150ms可調(diào)。兩只脈沖閥間的噴吹間隔為上位機手動設(shè)定值，在4～200s可調(diào)。熱態(tài)調(diào)試后，袋式除塵單元的噴吹參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1 袋式除塵單元(每個通道)噴吹參數(shù)

2 運行情況分析和清灰制度優(yōu)化

2.1 運行情況分析

袋式除塵單元各參數(shù)的數(shù)據(jù)采集是在電袋復(fù)合除塵器調(diào)試完畢投運三十天，待濾袋殘余阻力穩(wěn)定后進(jìn)行的。數(shù)據(jù)采集時機組負(fù)荷為260～310MW (機組最大負(fù)荷為330MW)。

運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)袋式除塵單元運行阻力一直較高，平均在700～800Pa，并且各個通道運行阻力偏差較大。尤其是噴吹一個循環(huán)后各個通道壓差谷值相差較大，最高達(dá)300Pa，間歇性地影響著各個通道風(fēng)量的平衡。更重要的是，當(dāng)袋式除塵單元阻力達(dá)到800Pa時開始噴吹，往往噴吹到30～40只脈沖閥(每一個通道106只脈沖閥)的時候，阻力就已經(jīng)小于700Pa，甚至煙氣負(fù)荷低時小于500Pa。這樣就造成剩下70只左右脈沖閥噴吹的浪費。

2.2 噴吹制度的優(yōu)化

通過多方面考慮和多次的試驗，我們決定對電袋復(fù)合除塵器中袋式除塵單元的噴吹制度進(jìn)行優(yōu)化。具體措施為:當(dāng)壓差≥噴吹壓差設(shè)定值，即噴吹阻力(重新設(shè)定P1=700Pa)時，開始該通道的噴吹循環(huán)，當(dāng)檢測到壓差≤噴吹壓差設(shè)定值(重新設(shè)定P2=600Pa)時，立即停止本次循環(huán)的噴吹;待再次檢測到該通道壓差≥噴吹壓差設(shè)定值(P1=700Pa)時，則從上次循環(huán)終止點處的脈沖閥開始繼續(xù)噴吹，依次根據(jù)壓差值來執(zhí)行噴吹循環(huán)。

噴吹參數(shù)和清灰邏輯優(yōu)化后運行一段時間，發(fā)現(xiàn)袋式除塵單元運行阻力只有600Pa左右，比優(yōu)化前下降了100～200Pa;并且各個通道的運行阻力也大致相當(dāng)。更重要的是，邏輯優(yōu)化后大大降低了噴吹頻率(12h單個通道噴吹次數(shù)減少達(dá)25%)，相當(dāng)于延長了清灰周期，參數(shù)統(tǒng)計見表2。

表2 袋式除塵單元統(tǒng)計參數(shù)

噴吹次數(shù)的減少對于保護濾袋，延長濾袋和脈沖閥的壽命具有重要的意義。運行阻力的降低和各通道阻力的平衡也在一定程度上降低了設(shè)備能耗。

當(dāng)然，以上P1和P2等運行參數(shù)可以根據(jù)鍋爐的負(fù)荷、煙氣條件等工況的變化進(jìn)行靈活的調(diào)整。在確保設(shè)備穩(wěn)定運行的前提下，盡可能的減少噴吹次數(shù)，降低其能耗。

3 結(jié)語

(1)電改電袋復(fù)合除塵器過程中，清灰制度對于袋式除塵器的穩(wěn)定運行和能耗降低意義重大，在保證設(shè)備運行穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡可能針對不同工況對噴吹制度進(jìn)行優(yōu)化。

(2)該330MW機組電改電袋復(fù)合除塵器的噴吹制度合理，運行穩(wěn)定，各項性能指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計要求，優(yōu)化后的噴吹制度和運行參數(shù)對大型電袋復(fù)合除塵器可靠運行具有重要的參考價值。

(3)噴吹制度優(yōu)化后，電袋復(fù)合除塵器在保持相同噴吹壓力的條件下，具有較低運行阻力，降低了能耗;并且能夠大大減少噴吹頻率，延長了濾袋和脈沖閥的使用壽命。

［1］姚群，陳隆樞，陳志偉，等.燃煤電廠鍋爐煙氣PM10排放控制技術(shù)與應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護，2007，23(2):27－29.

［2］肖寶恒.燃煤電廠電除塵器增效改造的途徑［J］.電力環(huán)境保護，2007，23(6):13－15.

［3］陳隆樞.我國袋式除塵技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展［J］.冶金環(huán)境保護，2003，(1):48－52.

［4］楊學(xué)蓮.袋式除塵器脈沖噴吹清灰過程的數(shù)值計算［D］.西安:西安建筑科技大學(xué).

［5］劉華，茅清希，吳利瑞，等.濾袋脈沖噴吹清灰力學(xué)機理探討［J］.同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2002，(3):273－280.

［6］孟令縣，李偉，裴愛芳，等.電改電袋復(fù)合除塵器在220 MW機組上的應(yīng)用［J］.電力環(huán)境保護，2010，26(2):40－42.

［7］黨小慶，李偉，馬廣大，等.電袋復(fù)合除塵器性能對比試驗研究［J］.電力環(huán)境保護，2007，23(6):1－3.

［8］劉氏焱，張繼梅，周欣.“電改袋”技術(shù)在130 t/h煤粉爐煙氣除塵系統(tǒng)改造中的應(yīng)用［J］.電力科技與環(huán)保，2010，26(2):46－49.

［9］中國環(huán)境保護產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會.我國袋式除塵行業(yè)2010年發(fā)展綜述［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2011，(5):21－34.

［10］涂建華，袁偉鋒，朱培君.電除塵器氣流分布的等效阻力法模擬計算［J］.環(huán)境工程，2004，22(5):37－39.

Discussion on cleaning institution optimization and pulse－jet parameter setup on Electrostatic－bag Precipitator(EBP)rebuilding form ESP of 330MW units

Influencing factors of cleaning effect of bag－dusting unit of Electrostatic－bag Precipitator(EBP) were analyzed briefly.The cleaning institution optimization of Electrostatic－bag Precipitator rebuilding form Electrostatic Precipitator of 330MW units in thermal power plant was essentially discussed.The parameters before and afer optimization such as the cleaning frequency，the period of bag cleaning and the running resistance of E-lectrostatic－Bag Precipitator were compared.Outcome of the optimization provides reference for cleaning institution of macro－scale of Electrostatic－Bag Precipitator.

EBP;cleaning effect;cleaning institution

X701.2

B

1674－8069(2012)01－039－03

中國國電集團重大科技項目(08294)

2011-08-25;

2011-12-08

李偉(1982-)，男，江蘇揚州人，碩士，工程師，從事電力環(huán)境保護科研和工程設(shè)計工作。E－mail:qier523@163.com