淺談燃煤電廠袋式除塵器清灰方式的選擇及比較

鐘永生

摘 要：目前國(guó)內(nèi)燃煤電廠袋式除塵器常用的清灰方式有低壓脈沖固定行噴吹和低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹，文章闡述了這兩種清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行比較分析，為今后燃煤電廠袋式除塵器選擇合適的清灰方式提供參考。

關(guān)鍵詞：燃煤電廠；袋式除塵器；脈沖清灰；行噴吹；旋轉(zhuǎn)噴吹

中圖分類(lèi)號(hào)：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）21-0014-02

1 概 述

在我國(guó)大多數(shù)城市中，粉塵是第一位的污染物，影響城市大氣質(zhì)量和能見(jiàn)度，造成陰霾天氣現(xiàn)象，并嚴(yán)重危害人體健康。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，燃煤電力也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，而有關(guān)資料顯示，燃煤電廠的粉塵排放占各個(gè)行業(yè)粉塵排放的首位。為了更有效地遏制污染物的排放，提高大氣質(zhì)量，適應(yīng)新形勢(shì)下環(huán)境保護(hù)工作的要求，并縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的大氣環(huán)境質(zhì)量差距，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作，特別是對(duì)火電廠大氣污染物排放控制提出了越來(lái)越高的要求，先后從2004年起執(zhí)行的≤50 mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)，修訂成2012年起執(zhí)行≤ 30 mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。2014年9月12日，國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部和能源局共同發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》（發(fā)改能源[2014]2093號(hào)），明確指出新建機(jī)組基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即在基準(zhǔn)含氧量6%的情況下，煙塵、SO2和NOx分別達(dá)到10、35和50 mg/m3。甚至，電力企業(yè)自我加壓，紛紛提出煙塵排放≤5 mg/Nm3的“超凈排放”要求。新標(biāo)準(zhǔn)和“超凈排放”的實(shí)施也對(duì)電力環(huán)保裝備的性能及質(zhì)量提出了新的要求。

目前，燃煤電廠主要的除塵設(shè)備有靜電除塵器、布袋除塵器、以及近幾年發(fā)展迅猛的電袋復(fù)合式除塵器。靜電除塵器的除塵效率由于受粉塵的特性等多種因素的影響，要達(dá)到長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定的除塵效率已經(jīng)難以實(shí)現(xiàn)，而且無(wú)法有效地控制PM10、PM2.5微細(xì)粒子的排放。而袋式除塵器對(duì)粉塵特性不敏感，且隨著近幾年袋式除塵器的結(jié)構(gòu)、清灰技術(shù)和濾料技術(shù)的發(fā)展，再加上對(duì)濾袋影響較大的硫氧化物的控制，如低硫煤的使用、電廠脫硫技術(shù)的發(fā)展、CFB技術(shù)的推廣等，使袋式除塵器的運(yùn)行更穩(wěn)定，除塵效率更高，而且還能控制排入大氣的微量金屬元素。而電袋復(fù)合式除塵器的核心之一是后級(jí)的袋式收塵結(jié)構(gòu)。濾袋是袋式除塵器的“心臟”，而清灰技術(shù)是袋式除塵器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，本文主要對(duì)運(yùn)用于燃煤電廠袋式除塵器的二種常用清灰方式———低壓脈沖固定行噴吹、低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹———進(jìn)行比較分析，為今后燃煤電廠袋式除塵器選擇合適的清灰方式提供參考。

2 燃煤電廠袋式除塵器的清灰技術(shù)

袋式除塵器一般都由上部箱體（凈氣室）、中部箱體、下部箱體（灰斗）、清灰系統(tǒng)等部分組成，袋式除塵器箱體的結(jié)構(gòu)、煙氣的進(jìn)氣方式都很相似，而清灰系統(tǒng)是其主要區(qū)別，清灰方式的不同決定了清灰系統(tǒng)、花板以及濾袋和袋籠的結(jié)構(gòu)型式的不同。目前國(guó)內(nèi)燃煤電廠袋式除塵技術(shù)多采用脈沖清灰技術(shù)，清灰方式有：低壓脈沖固定行噴吹、低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹。脈沖清灰技術(shù)主要依賴于反吹（脈沖）氣流的作用，將粉塵吹落和慣性力作用將柔性濾袋外壁的粉塵振落。

2.1 低壓脈沖固定行噴吹清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及清灰過(guò)程

低壓脈沖固定行噴吹的清灰系統(tǒng)主要由脈沖閥、氣箱、噴吹管組成?；ò蹇诪閳A形且呈方陣規(guī)則布置，濾袋、袋籠也為圓形。每排濾袋的正上方安裝一根噴吹管，一個(gè)脈沖閥控制一根噴吹管，一根噴吹管上設(shè)多個(gè)噴嘴，每個(gè)噴嘴對(duì)應(yīng)一條濾袋。清灰時(shí)，脈沖閥急速開(kāi)啟，氣箱內(nèi)的壓縮空氣通過(guò)噴吹管的噴嘴高速噴出，同時(shí)引射數(shù)倍的周?chē)鷼怏w吹入各條濾袋，引起濾袋的膨脹和抖動(dòng)，使附著在外壁上的粉塵從濾料上剝離，實(shí)現(xiàn)濾袋的清灰。如圖1和圖2所示。

2.2 低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及清灰過(guò)程

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，主要有大尺寸脈沖閥、儲(chǔ)氣罐、旋轉(zhuǎn)噴吹裝置、動(dòng)力組組成?；ò蹇诪闄E圓形且呈同心圓布置，濾袋、袋籠也為橢圓形。低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹以濾袋束為單元設(shè)置旋轉(zhuǎn)噴吹裝置，旋轉(zhuǎn)噴吹裝置一般有3～4個(gè)噴吹臂，以濾袋束的中心旋轉(zhuǎn)，每個(gè)噴吹臂上設(shè)置若干噴嘴，對(duì)應(yīng)每圈濾袋。清灰時(shí)，噴吹臂在旋轉(zhuǎn)，脈沖閥急速開(kāi)啟，將儲(chǔ)氣罐內(nèi)大量的壓縮空氣吹入各條濾袋，引起濾袋的膨脹和抖動(dòng)，使附著在外壁上的粉塵從濾料上剝離，實(shí)現(xiàn)濾袋的清灰。如圖3和圖4所示。

3 低壓脈沖固定行噴吹與低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹的比較

3.1 花板結(jié)構(gòu)

低壓脈沖固定行噴吹方式的花板孔為圓形且呈方陣規(guī)則布置，制作較簡(jiǎn)單，采用分塊制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再拼裝成一個(gè)單元；花板在安裝時(shí)需控制平面度、間距和花板孔的直線度，安裝容易。

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹方式的花板孔為橢圓形且呈同心圓布置，也采用分塊制作，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)再拼裝成一個(gè)單元，除需控制平面度外，重點(diǎn)是要找正同心度，同心度的找正相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，對(duì)制作和安裝提出了更高的要求。如圖5所示。

3.2 清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

低壓脈沖固定行噴吹清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在制作時(shí)，除了安裝脈沖閥的面需精加工外，其余均靠焊接制作即可，主要控制脈沖閥與脈沖閥之間的間距、噴嘴與噴嘴之間的間距；清灰系統(tǒng)的安裝也較容易，除氣箱需起吊工具吊裝外，噴吹管人工即能抬起，安裝時(shí)需控制噴嘴與濾袋垂直對(duì)中度。

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件較多，除了脈沖閥、儲(chǔ)氣罐、動(dòng)力組外，旋轉(zhuǎn)噴吹裝置就包括進(jìn)氣管、齒輪箱、大齒輪、傳動(dòng)支座、中間管、底部管、噴吹臂、軸承座等。清灰系統(tǒng)的制作和安裝都比較復(fù)雜，除了需焊接制作外，各零部件的安裝面都是精加工面；在安裝時(shí)大部分零部件都需起吊工具吊裝，且需控制噴口旋轉(zhuǎn)形成的水平面、各噴口與濾袋的同心度和對(duì)中度、旋轉(zhuǎn)噴吹裝置的水平度和垂直度，并且需保證旋轉(zhuǎn)阻力最小，因此清灰系統(tǒng)安裝的好壞影響到整個(gè)濾袋束單元。

3.3 更換濾袋、袋籠

由于低壓脈沖固定行噴吹的濾袋正上方都安裝有噴吹管，當(dāng)需要更換濾袋、袋籠時(shí)，必須先拆除噴吹管，并在更換完后復(fù)位，工作量大，更換濾袋、袋籠不方便。

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹的旋轉(zhuǎn)臂可以自由地轉(zhuǎn)動(dòng)，更換濾袋、袋籠時(shí)只需把擋住濾袋和袋籠的旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)開(kāi)，就可以方便的把袋籠和濾袋取出和裝入。

3.4 清灰壓力、清灰氣源和使用壽命

低壓脈沖固定行噴吹方式噴吹定位準(zhǔn)確，清灰壓力為0.2～0.4 MPa，清灰力強(qiáng)，清灰較徹底；清灰氣源采用空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，品質(zhì)要求比較高，需保證氣體干燥，無(wú)油水，以免造成糊袋現(xiàn)象。

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹的清灰壓力為0.085～0.1 MPa，對(duì)濾袋的損傷小，相對(duì)于低壓脈沖固定行噴吹降低了能耗而且可以延長(zhǎng)濾袋壽命，據(jù)國(guó)外資料介紹可以延長(zhǎng)20%～40%；清灰氣源采用蘿茨風(fēng)機(jī)供氣，出口溫度可達(dá)100 ℃以上，可避免結(jié)露現(xiàn)象。低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹采用低壓、大流量、模糊脈沖清灰方式，壓縮空氣有時(shí)不能完全噴入濾袋內(nèi)部，清灰不徹底，若安裝誤差較大，儲(chǔ)氣罐容量設(shè)計(jì)不足，則極易造成除塵器的阻力過(guò)大。

3.5 占地面積

這兩種清灰方式的除塵器箱體的結(jié)構(gòu)、煙氣的進(jìn)氣方式都可以設(shè)計(jì)成相似結(jié)構(gòu)，但低壓脈沖固定行噴吹方式的花板孔為圓形且呈方陣規(guī)則布置，間距較大。

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹除塵器的濾袋按同心圓布置，濾袋為橢圓形，布置緊湊，占地面積比低壓脈沖固定行噴吹方式的除塵器減少20%，造價(jià)低，但花板四個(gè)角落閑置，未能有效地利用。

3.6 需要的脈沖閥的數(shù)量及清灰系統(tǒng)的故障率

低壓脈沖固定行噴吹方式采用小口徑脈沖閥（如2.5 ″、3 ″、

4 ″），每個(gè)脈沖閥一般可以噴吹14～18條濾袋，因此需要的脈沖閥較多，脈沖閥的故障點(diǎn)就比較多，不利于運(yùn)行維護(hù)管理，但若個(gè)別脈沖閥出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)除塵器整體的運(yùn)行性能影響不大，而且清灰系統(tǒng)沒(méi)有運(yùn)轉(zhuǎn)部件，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹采用大型脈沖閥（如8 ″、10 ″、12 ″、

14 ″），每個(gè)脈沖閥可以噴吹多達(dá)1 000條濾袋，一臺(tái)200 MW機(jī)組的除塵器脈沖閥數(shù)量?jī)H為8個(gè)，而脈沖固定行噴吹方式需要440個(gè)，相差近50倍，因此需要的脈沖閥數(shù)量極少，脈沖閥的故障點(diǎn)比較少，運(yùn)行維護(hù)工作量?。坏捎谝惶浊寤蚁到y(tǒng)控制一個(gè)濾袋束單元，且一直在做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（轉(zhuǎn)速約1轉(zhuǎn)/min），脈沖閥和動(dòng)力組是否正常運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)阻力是否過(guò)大等都將影響清灰系統(tǒng)的工作，對(duì)除塵器整體的運(yùn)行性能影響較大，另外旋轉(zhuǎn)噴吹裝置經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)造成一定的磨損，影響清灰，需定時(shí)維護(hù)。

4 工程案例

低壓脈沖固定行噴吹袋式除塵器是國(guó)內(nèi)燃煤電廠使用較多的產(chǎn)品，工程案例較多；低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹袋式除塵器由于其獨(dú)特的性能優(yōu)勢(shì)，也逐步得到越來(lái)越廣泛的運(yùn)用。如江西某電廠330 MW機(jī)組配套的低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹袋式除塵器，采用了煙氣從除塵器的中間進(jìn)氣后分配到左右兩側(cè)各除塵分室的進(jìn)氣方式，共設(shè)有12個(gè)除塵分室（即濾袋束單元），每個(gè)分室按同心圓布置960條濾袋，設(shè)置1個(gè)12 ″的大型脈沖閥，清灰壓力0.085 MPa。該除塵器從2008年底運(yùn)行至今，運(yùn)行良好，各項(xiàng)指標(biāo)均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，未出現(xiàn)過(guò)大的故障。

5 結(jié) 語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提出越來(lái)越高的要求，為了達(dá)到“超凈排放”，傳統(tǒng)電除塵器已經(jīng)不能適應(yīng)新形勢(shì)下環(huán)境保護(hù)工作的要求，袋式除塵結(jié)構(gòu)運(yùn)用于燃煤電廠和其他工業(yè)領(lǐng)域的范圍必定越來(lái)越廣，作為保證袋式除塵器穩(wěn)定運(yùn)行的清灰技術(shù)也必將得到進(jìn)一步的發(fā)展，如低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹方式結(jié)合在水泥行業(yè)運(yùn)用較廣的氣箱脈沖的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行改進(jìn)，都可以作進(jìn)一步的探討。

本文比較分析了低壓脈沖固定行噴吹方式和低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹方式各自的特點(diǎn)，為今后燃煤電廠或其他工業(yè)領(lǐng)域袋式除塵器選擇合適的清灰方式提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1] 姚群，陳隆樞，韋鳴瑞，等.大型火電廠鍋爐煙氣袋式除塵技術(shù)與應(yīng)用[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2005，（8）.

[2] 陳隆樞.袋式除塵清灰技術(shù)探討[A].全國(guó)袋式除塵工程技術(shù)培訓(xùn)論文 集[C].2005.

[3] 肖寶恒.袋式除塵器在燃煤電廠應(yīng)用的技術(shù)特點(diǎn)[J].電力環(huán)境保護(hù)， 2003，（18）.