FE-I型電袋復(fù)合除塵器在CFB鍋爐煙氣除塵中的應(yīng)用

孔斌，司占帥，陳建和

（中國石化荊門分公司，湖北荊門 448000）

中國石化荊門分公司燃煤鍋爐使用的煤種復(fù)雜多變，長期以來煤質(zhì)問題嚴(yán)重影響了鍋爐的運(yùn)行穩(wěn)定性。入爐煤種大多數(shù)存在熱值偏低、灰分偏高且波動大的現(xiàn)象，造成煙塵濃度變化幅度大，靜電除塵器效率波動，出口排放濃度無法長期穩(wěn)定在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)，尤其無法滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223－2011的排放要求。電袋復(fù)合除塵器結(jié)合了電除塵和袋式除塵器的優(yōu)勢，能實(shí)現(xiàn)長期穩(wěn)定低排放，且維護(hù)簡單，對粉塵達(dá)標(biāo)排放提供了良好的基礎(chǔ)條件。

1 電袋復(fù)合除塵器原理

電袋復(fù)合除塵器是繼電除塵器、袋式除塵器之后創(chuàng)新開發(fā)的一種全新的除塵技術(shù)，是電除塵“荷電除塵”及袋除塵“過濾攔截”原理的有機(jī)結(jié)合，1～2個電場收集煙氣中80%以上的煙塵，可以大幅度的降低進(jìn)入布袋除塵區(qū)煙氣的含塵濃度，剩余10%～20%的細(xì)粒子由后級濾袋過濾捕集[1]，大大降低了袋區(qū)負(fù)荷并避免粗顆粒對濾袋的沖刷磨損，改善濾袋表面粉餅層結(jié)構(gòu)，具有除塵效率高、阻力低、節(jié)能、運(yùn)行成本低、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，原理流程見圖1。

圖1 電袋煙氣凈化流程

2 FE-I型電袋復(fù)合除塵器基本情況

中國石化荊門分公司原有CFB鍋爐采用的是三級靜電除塵器，此次改為FE-I型電袋復(fù)合除塵器，第一級利舊靜電除塵與后兩級布袋除塵結(jié)合，后兩級袋區(qū)采用大通室布置，頂部增設(shè)凈氣室，不設(shè)煙氣旁路。

2.1 原電除塵器部分技術(shù)參數(shù)

原電除塵器部分技術(shù)參數(shù)見表1。鍋爐設(shè)計(jì)燃用21%石油焦＋79%（w）煤，具體煤質(zhì)成分分析見表2。

表1 原電除塵器部分技術(shù)參數(shù)

表2 煤質(zhì)成分

2.2 電袋除塵器改造后主要技術(shù)參數(shù)

鍋爐容量130 t/h，工作溫度≤130℃，處理煙氣量199 500 m3/h，除塵器進(jìn)口煙塵含量≤15.6 g/m3，除塵器出口煙塵含量≤15 mg/m3，除塵效率≥99.9%，本體煙氣阻力≤1 200 Pa，噪音≤85 dB（A）（距殼體1.0 m處），本體漏風(fēng)率≤2%。

2.3 陽極振打系統(tǒng)

一級靜電除塵陽極振打依舊采用側(cè)部整體仿形錘振打清灰方式，振打機(jī)構(gòu)由傳動裝置、振打桿、振打錘等組成，如圖2所示。

圖2 陽極振打系統(tǒng)

2.4 袋區(qū)清灰系統(tǒng)

清灰系統(tǒng)是袋除塵器的核心部件，清灰效率直接影響除塵器運(yùn)行阻力和濾袋壽命。FE-I型電袋復(fù)合除塵器的清灰系統(tǒng)采用通室結(jié)構(gòu)和長袋低壓脈沖技術(shù)，可方便地實(shí)現(xiàn)清灰方式和脈沖的選擇調(diào)整，以滿足不同工況的運(yùn)行要求，保證清灰系統(tǒng)高效穩(wěn)定。清灰系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 清灰系統(tǒng)

3 電袋改造應(yīng)用過程中應(yīng)注意要點(diǎn)

3.1 選用高精過濾材料，提高過濾精度

濾袋是電袋復(fù)合除塵器的終端控制環(huán)節(jié)，是決定其出口排放濃度的關(guān)鍵部件，濾袋的過濾精度直接關(guān)系到煙塵排放值。在提高電區(qū)除塵效率的同時，必須提高濾袋的過濾精度。

在工業(yè)生產(chǎn)中，常用的濾料材質(zhì)為PPS、PI、PTFE及不同材質(zhì)的混紡濾料、覆膜濾料等。在相同條件下，濾料的過濾精度高低依次為PTFE覆膜濾料、超細(xì)纖維梯度濾料、普通濾料。不同材質(zhì)的濾袋，對煙氣工況及出口排放的適應(yīng)性不同。綜合考慮該廠的煙氣含氧量、煙氣溫度、出口排放要求等參數(shù)，該項(xiàng)目濾料選用50% PPS超細(xì)纖維＋50%PTFE纖維，基布層100% PTFE，并在濾袋表面進(jìn)行覆膜處理，提高濾料的過濾精度。

3.2 嚴(yán)把花板、袋籠、布袋等重點(diǎn)設(shè)備安裝質(zhì)量

要實(shí)現(xiàn)超低排放，僅靠電袋的關(guān)鍵技術(shù)不夠，其安裝質(zhì)量不容忽視。側(cè)重對花板、清灰系統(tǒng)、袋籠等核心部件安裝全程監(jiān)控，杜絕一切泄漏。除塵器是現(xiàn)場拼接組裝的大型鋼構(gòu)設(shè)備，要保證實(shí)現(xiàn)超低排放，必須保證焊接組裝的氣密性。在電袋復(fù)合除塵器的安裝中，對于有氣密性要求的組件要確保焊全、焊牢、焊透?；ò迤唇雍附舆^程中，防止花板變形，一般采用對稱間斷組合焊法，防止花板單邊過熱變形，影響花板平整度，濾袋安裝氣密性檢查采用熒光粉查漏法。

3.3 螢光粉查漏

袋式除塵器濾袋的查漏是在除塵器空載調(diào)試及濾袋裝完后進(jìn)行。熒光粉查漏時，所有的人孔門都關(guān)閉，引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量一半運(yùn)行，螢光粉投入除塵器后，風(fēng)機(jī)應(yīng)至少保持運(yùn)行20 min以上，以確保螢光粉均勻地分布在除塵器的各個濾袋上。風(fēng)機(jī)停止后，打開電袋復(fù)合式除塵器的凈氣室人孔門，檢查人員帶著螢光燈（紫外線燈）進(jìn)入各凈氣室檢查。檢查人員進(jìn)入除塵器內(nèi)部時衣服鞋帽、身體其他部分不能帶有熒光粉。用螢光燈仔細(xì)地檢測凈氣室內(nèi)的花板接縫處，濾袋與花板的接口點(diǎn)等。檢測時，周圍環(huán)境亮度越暗越有助于泄漏檢測工作的進(jìn)行，發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)后做好標(biāo)記再處理。處理熒光粉泄漏點(diǎn)時，如需焊接應(yīng)作好濾袋的保護(hù)措施，防止焊渣燙傷布袋。

3.4 增設(shè)布袋后風(fēng)機(jī)出力核算

由于采用電袋復(fù)合除塵器，電袋負(fù)荷除塵器阻力要比靜電除塵器大，約為1 200 Pa，比原電除塵器大900～1000 Pa，需考慮引風(fēng)機(jī)是否滿足需要，改造前引風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)見表3。

表3 改造前引風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)

該公司CFB鍋爐電袋除塵項(xiàng)目考慮前期風(fēng)機(jī)經(jīng)過葉輪切削，經(jīng)過阻力核算，此次將1#、4#引風(fēng)機(jī)葉輪進(jìn)行改造，以保證爐膛壓力不變，滿足此次電袋復(fù)合除塵器增加的阻力。

4 電袋復(fù)合式除塵器運(yùn)行維護(hù)要點(diǎn)

4.1 盡量避免省煤器爆管及煙氣溫度異常

采用電袋除塵器的燃煤發(fā)電鍋爐運(yùn)行時應(yīng)盡最大可能避免省煤器爆管（會引起煙氣含濕量大增而造成糊袋、煙氣出現(xiàn)異常低溫而導(dǎo)致酸結(jié)露等）、煙氣異常超溫等工況的出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)這些異常工況，應(yīng)及時通知除塵器運(yùn)行人員，以便及時采取相應(yīng)措施。出現(xiàn)泄漏時，應(yīng)快速停爐，減少水汽對布袋的影響；煙氣溫度超過160℃時，應(yīng)加強(qiáng)鍋爐尾部清灰，降低排煙溫度，減少布袋超溫現(xiàn)象。

4.2 及時調(diào)整清灰時間防止濾袋污染

由于燃煤煤種及鍋爐運(yùn)行工況波動較大，因此，電袋式除塵器的煙塵負(fù)荷波動也比較大，運(yùn)行中特別是清灰制度應(yīng)及時作出調(diào)整。在出現(xiàn)鍋爐低負(fù)荷投瓦斯或燃油助燃時，特別要注意，也應(yīng)及時通知除塵器運(yùn)行人員，此時布袋除塵應(yīng)停止清灰或適當(dāng)提高清灰的壓差上限或延長清灰周期等，以使濾袋表面始終保持一個適當(dāng)?shù)姆蹖?，從而能有效阻隔未完全燃燒的油污粘染濾袋。在更換新布袋時，也需要對布袋進(jìn)行預(yù)涂灰，防止開工時污染布袋。CFB鍋爐啟動前必須進(jìn)行的床料流化試驗(yàn)與電袋除塵器預(yù)涂灰工作結(jié)合起來，共同進(jìn)行、同時完成[2]。

4.3 提高清灰系統(tǒng)工業(yè)風(fēng)品質(zhì)

清灰系統(tǒng)工業(yè)風(fēng)的品質(zhì)也是影響電袋除塵器袋區(qū)的重要因素，如果工業(yè)風(fēng)帶水，會引起布袋“糊袋”，增加布袋阻力，從而影響鍋爐帶負(fù)荷的出力。如果工業(yè)風(fēng)帶鐵銹等雜質(zhì)，可能會引起反吹脈沖電磁閥膜片卡澀，出現(xiàn)單個反吹氣路跑氣，反吹風(fēng)氣包壓力降低，導(dǎo)致反吹效果變差，增加袋區(qū)的阻力。該項(xiàng)目在安裝階段，出于以上兩點(diǎn)考慮，將工業(yè)風(fēng)源接在一臺備用冷干機(jī)的出口，利用冷干機(jī)脫水功能有利于把控工業(yè)風(fēng)品質(zhì)，極大減少了帶水、帶雜質(zhì)等問題的危害。

5 電袋復(fù)合式除塵器堵灰事故分析

5.1 堵灰事故過程

2017年12月4日，1#CFB鍋爐負(fù)荷130 t/h，電袋除塵器壓差從400 Pa逐步上升，至1 000 Pa后，爐膛壓力從80 Pa漲到160 Pa，通過調(diào)引風(fēng)機(jī)開度，維持爐膛微正壓，隨著布袋壓差變大，爐膛負(fù)壓不能維持正常范圍，引風(fēng)機(jī)液耦全開，直至停爐前爐膛壓力高達(dá)2 100 Pa，遠(yuǎn)高于正常運(yùn)行時–127～245 Pa的范圍，鍋爐爐膛以及電袋除塵前的尾部煙道呈正壓運(yùn)行，尾部煙道人孔門以及煙道出現(xiàn)冒灰現(xiàn)象，電袋除塵器相當(dāng)于“堵塞”了引風(fēng)的通道，1#CFB鍋爐被迫停爐，經(jīng)停爐檢查，主要原因是輸灰上氣鎖閥有積灰板結(jié)，輸灰不暢，灰斗料位上升，影響煙氣正常流通，導(dǎo)致煙氣通道被堵，影響鍋爐正常運(yùn)行。具體電袋壓差與鍋爐負(fù)壓變化如圖4所示。

由圖4可知，電袋除塵器反吹風(fēng)氣包壓力一直處于正常范圍，反吹程序正常運(yùn)行，隨著袋區(qū)壓差的增加，爐膛負(fù)壓變化明顯，經(jīng)查看灰斗料位，發(fā)現(xiàn)二、三電場高低報(bào)警。說明灰斗料位堆積，占據(jù)了布袋外圍的煙氣空間，導(dǎo)致煙氣堵塞，嚴(yán)重影響鍋爐帶負(fù)荷能力，引起非計(jì)劃停爐。

5.2 事故處理措施

通過此次非計(jì)劃停爐事故過程中設(shè)備出現(xiàn)的異常情況，采取了一些調(diào)整手段，主要包括：

1）加強(qiáng)輸灰

加強(qiáng)輸灰最為關(guān)鍵，灰斗料位高低直接影響電袋除塵的安全運(yùn)行，出現(xiàn)高低料位報(bào)警時，除了加強(qiáng)輸灰，降低鍋爐負(fù)荷，還可以在灰斗手孔增加臨時放灰措施，緊急放灰，排除堵灰的風(fēng)險(xiǎn)。

圖4 電袋壓差與鍋爐負(fù)壓變化的關(guān)系

2）縮短清灰周期

若灰斗料位正常時，袋區(qū)濾袋差壓長時間上升到600 Pa時，應(yīng)縮短清灰周期，以差壓下降到正常400 Pa為宜，常規(guī)設(shè)置清灰時間為間隔10 min，若壓差增大時，可以將間隔時間縮至1 min。除此之外，將反吹工業(yè)風(fēng)壓力由250 kPa至350 kPa，也可以提高清灰效果，但是該方式不能作為長時間運(yùn)行的調(diào)整手段。

3）適當(dāng)增加振打頻率，縮短振打間隔

增加一電場捕灰能力可以有效降低袋區(qū)的負(fù)荷，如果當(dāng)電極普遍積灰嚴(yán)重時，一電場捕灰能力降低，大量粉塵進(jìn)入袋區(qū)，將增加布袋的負(fù)載。可適當(dāng)增加振打頻率，縮短振打間隔可以有效抑制袋區(qū)粉塵的負(fù)載。

6 電袋復(fù)合除塵器改造效果

該次采用電袋復(fù)合除塵技術(shù)改造于2017年7月完成并成功投運(yùn)。改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)的對比見表4。

2017年9月，經(jīng)第三方檢測，除塵器出口煙塵濃度為≤10 mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6% O2），實(shí)現(xiàn)了小于15 mg/m3的設(shè)計(jì)排放，減排效果顯著。從2018年1—4月鍋爐累計(jì)產(chǎn)汽減少的情況下，發(fā)現(xiàn)引風(fēng)機(jī)因考慮布袋阻力增加而改大葉輪，增加了引風(fēng)機(jī)電耗，二、三電場由于改為布袋除塵，電場變壓器取消，減少了除塵器本體耗電，總體電耗增加，粉塵減排效果明顯。

表4 改造前后運(yùn)行數(shù)據(jù)的對比

7 結(jié)論

電袋復(fù)合式除塵器的除塵效率不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，易于清灰，濾袋使用壽命長，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低。在運(yùn)行過程中應(yīng)保持濾袋良好的反吹效果，灰斗料位正常，禁止超溫運(yùn)行，防止煙氣帶水，做到以上幾點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)電袋除塵器長周期運(yùn)行。