熱電廠鍋爐布袋除塵器可靠性分析

賈洪彬

（中國石油大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

熱電廠鍋爐尾氣中含有的有害氣體，是導(dǎo)致大氣污染的元兇之一，2008年我國出臺(tái)新的《熱電廠鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［1］，對(duì)鍋爐尾氣中污染物的限制進(jìn)一步加強(qiáng)，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)研制新型高效除塵設(shè)備已刻不容緩。當(dāng)前熱電廠中用于除塵的設(shè)備主要有電除塵器和布袋除塵器，布袋除塵器除塵效果好、通用性強(qiáng)、易維護(hù)性好、投資少，得到廣泛應(yīng)用［1］。布袋除塵器的主要故障表現(xiàn)為：燒袋、糊袋、氣室出口提升閥突然關(guān)閉、氣室壓力波動(dòng)大和電氣誤動(dòng)等，不但降低了布袋除塵器的使用壽命，也威脅了鍋爐和熱電廠的安全［2］。因此在布袋除塵器設(shè)計(jì)時(shí)，可靠性是重中之重。

1 布袋除塵器工作過程

技術(shù)最先進(jìn)的脈沖布袋除塵器具有高效、穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，組成部分有卸灰系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。進(jìn)氣結(jié)構(gòu)多采用下進(jìn)氣方式，在灰斗上方設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口，煙塵氣進(jìn)入后由于自身重力作用，較大的塵粒落入灰斗中，剩余煙塵氣繼續(xù)向上進(jìn)入布袋，利用布袋過濾掉剩余煙塵氣中的灰塵，過濾后的氣體經(jīng)由凈氣室，從提升閥進(jìn)入出風(fēng)口，最后經(jīng)煙囪排入大氣［3］。

隨著使用時(shí)間增加，灰塵逐漸沉積在濾袋壁上，阻塞濾袋孔隙，降低過濾效果。當(dāng)濾塵阻力或工作時(shí)間達(dá)到上限后，清灰裝置會(huì)進(jìn)行濾袋的清灰，過程為：關(guān)閉其中1個(gè)袋室的過濾氣流，然后對(duì)濾袋進(jìn)行噴吹，噴吹時(shí)氣流經(jīng)由噴嘴噴出，使濾袋產(chǎn)生高頻震動(dòng)，迫使濾袋壁上的灰塵碎裂脫落?；覊m掉落過程結(jié)束后，當(dāng)前濾袋的清灰過程結(jié)束，重新進(jìn)入工作狀態(tài)［4］。

2 布袋除塵器工作可靠性分析

2.1 除塵效率逐漸下降的原因及對(duì)策

除塵效率是衡量布袋除塵器維持除塵效率及其可靠性的關(guān)鍵指標(biāo)。在布袋除塵器使用壽命的前期一般能夠保證較高的除塵效率，進(jìn)入使用壽命的中后期時(shí)，由于破損等問題，有時(shí)無法保證合格的除塵效率，導(dǎo)致布袋破損的原因有4種［5］。

（1）設(shè)計(jì)布袋時(shí)，選擇阻燃性好的材質(zhì)；（2）對(duì)布袋進(jìn)行與噴涂處理，在布袋表面建立1層保護(hù)層，以隔絕火星與布袋材料的直接接觸；（3）采用滅火工藝在煙塵氣進(jìn)入布袋前進(jìn)行滅火處理，過濾掉煙塵氣中的火星，可以設(shè)置旋風(fēng)除塵器消除火星，或者加裝擋板來減少燒灼；（4）當(dāng)煙塵氣溫度過高時(shí)，可在煙塵氣進(jìn)入布袋前的某一環(huán)節(jié)進(jìn)行噴水降溫，不但可以降低煙塵氣溫度，還能消滅火星。有時(shí)也可以將噴水與旋風(fēng)除塵器混合使用，獲得更好的降溫與消除火星的效果。

2.4 煙道和本體漏風(fēng)對(duì)布袋性能的影響分析

布袋除塵器的材料大多數(shù)為PPS，其柔韌性與強(qiáng)度能夠滿足除塵需求，但抗氧化能力較弱，氧氣含量高時(shí)，使用壽命會(huì)大大降低。氧化后材料的性能下降，極易破裂，導(dǎo)致布袋除塵器失效。氧氣含量越高時(shí)，PPS的耐熱溫度越低，當(dāng)氧氣含量超過8%時(shí)，PPS的工作溫度會(huì)降至155℃以下，當(dāng)氧氣含量超過10%時(shí)，PPS的工作溫度會(huì)降至150℃以下［6］。由此可見煙塵氣中的含氧量對(duì)布袋除塵器的可靠性有很大的影響，應(yīng)采用合適的方式降低煙塵氣中的氧氣含量。并且溫度過高，PPS布袋發(fā)生破損時(shí)，會(huì)在頂部產(chǎn)生負(fù)壓，吸入雨水造成糊袋，導(dǎo)致布袋除塵器可靠性進(jìn)一步降低。

2.5 氣動(dòng)閥組的可靠性分析與探討

布袋除塵器一般采用氣動(dòng)閥作為煙塵氣氣路的控制裝置，氣動(dòng)閥的可靠性直接關(guān)乎氣路安全，也是提高除塵器可靠性的主要保障之一。除塵器工作時(shí)，煙塵氣經(jīng)由氣路從鍋爐端輸送到布袋除塵器中，假如氣動(dòng)閥出現(xiàn)故障，氣路阻塞，煙塵氣無法排除，增加爐內(nèi)壓力，輕者影響布袋除塵器正常工作，重者有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)，導(dǎo)致布袋除塵器倒塌和鍋爐損毀，甚至威脅人身安全。當(dāng)除塵器處于休息狀態(tài)時(shí)，旁路閥門打開，使煙塵氣不經(jīng)布袋除塵器而直接排除，旁路閥門發(fā)生故障亦會(huì)導(dǎo)致上述危險(xiǎn)，因此必須提高各個(gè)閥門的可靠性。氣動(dòng)閥門依靠壓縮空氣進(jìn)行動(dòng)作，氣壓在0.2 MPa以上，閥門可靠性主要取決于壓縮空氣的可靠性。提高壓縮空氣可靠性的辦法有3個(gè)。（1）設(shè)置壓力下限，當(dāng)壓縮空氣的壓力小于0.3 MPa時(shí)，停止其它用途壓縮空氣的供給，將壓縮空氣優(yōu)先供給升閥和旁路閥，保障氣路安全；（2）在單向流通氣路中加裝止回閥，防止氣體回流，影響氣路安全；（3）增加氣路中壓縮空氣的儲(chǔ)備，設(shè)置備用氣泵，當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓力低于0.3 MPa時(shí)，啟動(dòng)備用氣泵，穩(wěn)定壓縮空氣的供給，保障氣路安全。

布袋除塵器中煙塵氣經(jīng)由布袋還是旁路排出是依靠提升閥和旁路閥的互鎖動(dòng)作完成的，煙塵氣改變路徑時(shí)，必須保證除塵器內(nèi)壓力平穩(wěn)。某火力發(fā)電廠布袋除塵器調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，煙塵氣改變路徑時(shí)，布袋內(nèi)壓力瞬時(shí)上升，經(jīng)反復(fù)排查發(fā)現(xiàn)問題出在提升閥。由于摩擦力作用，原本設(shè)定同時(shí)動(dòng)作的旁通閥與提升閥并未同時(shí)動(dòng)作，而是有1 s的滯后時(shí)間，經(jīng)過調(diào)整PLC控制邏輯，將后續(xù)動(dòng)作額閥門動(dòng)作時(shí)間提前5 s，解決了壓力上升問題。

2.6 控制系統(tǒng)工作的可靠性分析與探討

布袋除塵器一般采用PLC作為邏輯控制元件。在實(shí)際工況下，由于電磁環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常發(fā)生控制系統(tǒng)誤操作的現(xiàn)象，因此提升控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性也是提高除塵器可靠性的主要保障之一。

布袋除塵器工作時(shí)外部的干擾因素很多，一般會(huì)通過電源和信號(hào)線引入PLC控制系統(tǒng)也需要使用工頻電源，電網(wǎng)受到外界因素干擾產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和電流都會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)造成影響。電網(wǎng)自身的一些操作也會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，如浪涌、電器諧波、電網(wǎng)故障等，都會(huì)通過電源線傳遞給PLC控制系統(tǒng)并造成影響。此外，PLC控制系統(tǒng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)線也會(huì)受外部信號(hào)干擾，如電網(wǎng)信號(hào)或空間電磁信號(hào)的影響。提高PLC控制系統(tǒng)抗干擾能力的主要辦法有4個(gè)。（1）選用具有穩(wěn)波和濾波功能的電源；（2）選用屏蔽層質(zhì)量高的數(shù)據(jù)線，在干擾源存在的位置加裝信號(hào)屏蔽裝置；（3）選用高規(guī)格的電源線；（4）布袋除塵器及控制系統(tǒng)要設(shè)置地線。

3 結(jié)束語

布袋除塵器的可靠性對(duì)于火電廠的運(yùn)行安全和大氣環(huán)境保護(hù)具有重要意義。文中系統(tǒng)歸納了影響布袋除塵器可靠性的因素，有針對(duì)性的提出提高布袋除塵器可靠性的具體辦法，為設(shè)計(jì)者們提供完整的關(guān)于布袋除塵器可靠性方面的信息。