電袋除塵系統(tǒng)對(duì)引風(fēng)機(jī)運(yùn)行影響的分析

閆東海，劉啟亮，劉學(xué)書，李 誠(chéng)

（國(guó)家能源菏澤發(fā)電公司，山東 菏澤 274032）

0 引言

為降低鍋爐煙塵含量，實(shí)現(xiàn)超低排放，燃煤機(jī)組需對(duì)煙氣除塵脫硫系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。某燃煤機(jī)組在升級(jí)改造電袋除塵系統(tǒng)投入運(yùn)行后，煙氣系統(tǒng)異動(dòng)，對(duì)引風(fēng)機(jī)的運(yùn)行調(diào)節(jié)特性產(chǎn)生了較大影響。本文針對(duì)該問題進(jìn)行了分析，提出了針對(duì)性的預(yù)防措施，可為相同類型鍋爐機(jī)組的運(yùn)行調(diào)整提供借鑒。

1 除塵系統(tǒng)概述

某發(fā)電公司3號(hào)和4號(hào)機(jī)組煙氣脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，每臺(tái)機(jī)組的一、二級(jí)吸收塔和濕式靜電除塵器串聯(lián)，濕式靜電除塵器布置在二級(jí)吸收塔上方。電袋復(fù)合除塵器除去99.9%以上的煙塵，除塵后的原煙氣經(jīng)過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入一級(jí)吸收塔進(jìn)行初級(jí)脫硫，再經(jīng)過二級(jí)吸收塔進(jìn)行深度脫硫，濕煙氣經(jīng)過濕式除塵器再次除塵，凈煙氣經(jīng)煙囪超低排放。每臺(tái)機(jī)組一級(jí)吸收塔設(shè)置5層噴淋層、一級(jí)除霧器；二級(jí)吸收塔設(shè)置3層噴淋層、兩級(jí)除霧器；濕式除塵器共6個(gè)高壓電場(chǎng)。機(jī)組煙氣系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)配備2臺(tái)軸流式送風(fēng)機(jī)、2臺(tái)雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)軸流式引風(fēng)機(jī)、2臺(tái)三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器。鍋爐設(shè)計(jì)有2臺(tái)電袋合一除塵器，為使除塵器前后的煙氣壓差平衡，進(jìn)入除塵器的煙氣均勻，在兩臺(tái)除塵器的進(jìn)口處設(shè)有聯(lián)絡(luò)管道，不設(shè)置聯(lián)絡(luò)擋板門。電袋除塵器出口、引風(fēng)機(jī)入口設(shè)有聯(lián)絡(luò)管道，且配置聯(lián)絡(luò)門，聯(lián)絡(luò)門一般為常開狀態(tài)。

圖1 機(jī)組煙氣系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

2 電袋復(fù)合除塵器工作中存在的問題

如圖2所示，電袋復(fù)合除塵器結(jié)合了靜電除塵和布袋除塵的特點(diǎn)，通過前級(jí)電場(chǎng)的預(yù)收塵、荷電作用和后級(jí)布袋區(qū)過濾實(shí)現(xiàn)高效除塵，其具備電除塵器和布袋除塵器的除塵優(yōu)點(diǎn)，并有兩者相結(jié)合的新性能［1］。該復(fù)合型除塵器具有效率高、除塵穩(wěn)定、濾袋阻力低、壽命長(zhǎng)、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，協(xié)同處理細(xì)微顆粒粉塵、PM2.5以及重金屬汞等多種污染物，能基本適應(yīng)鍋爐燃燒波動(dòng)大，煙氣煙溫特性變化頻繁、變化劇烈等惡劣工況，同時(shí)兼顧了機(jī)組啟停及深度調(diào)峰工況如投油助燃、煙溫異常等情況。

圖2 電袋復(fù)合除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

煙氣經(jīng)空氣預(yù)熱器、煙道進(jìn)入到電袋復(fù)合除塵器的進(jìn)口喇叭，進(jìn)口喇叭內(nèi)部設(shè)置有阻流加導(dǎo)流的氣流分布板。含有粉塵顆粒的煙氣經(jīng)氣流分布板分配后進(jìn)入電場(chǎng)通道，經(jīng)電除塵區(qū)初步凈化的煙氣經(jīng)過區(qū)間氣流分布裝置，繼續(xù)進(jìn)入到布袋倉(cāng)室內(nèi)，透過布袋完成了進(jìn)一步的過濾，粉塵被阻擋在布袋的外表面，過濾后的潔凈氣體在布袋內(nèi)部，經(jīng)上箱進(jìn)入A和B側(cè)引風(fēng)機(jī)入口煙道。布袋運(yùn)行前后對(duì)比示意圖如圖3所示，鍋爐運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，除塵器布袋表面的粉塵將越積越厚，這會(huì)導(dǎo)致除塵器運(yùn)行阻力增大，煙氣流量急劇下降。一、二次風(fēng)量不變的工況下，阻力大的一側(cè)高溫?zé)煔饬髁繙p少使煙溫降低；另一側(cè)高溫?zé)煔饬髁看?，煙溫可能升高。隨著布袋除塵器阻力的不斷升高，引風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流增大，機(jī)組在AGC模式下，引風(fēng)機(jī)失速不穩(wěn)定工況就會(huì)頻繁發(fā)生，引風(fēng)機(jī)失速前后電流變化趨勢(shì)如圖4所示。因此，電袋復(fù)合除塵器在運(yùn)行中及時(shí)清除布袋表面的粉塵至關(guān)重要。

圖3 布袋運(yùn)行前后對(duì)比示意圖

圖4 A和B引風(fēng)機(jī)失速工況前后電流變化趨勢(shì)

3 電袋除塵系統(tǒng)運(yùn)行工況和差壓分析

3.1 運(yùn)行工況分析

除塵系統(tǒng)及超低排放改造前，鍋爐排出的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入與煙囪相連的水平煙道。一臺(tái)引風(fēng)機(jī)的出口在水平煙道靠近煙囪側(cè)，離煙囪大約10 m；另一臺(tái)引風(fēng)機(jī)的出口在水平煙道遠(yuǎn)離煙囪側(cè)，大約30 m。超低排放改造后，鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)過電袋除塵系統(tǒng)后進(jìn)入A和B引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)出口接至脫硫一、二級(jí)吸收塔及濕式除塵器，煙塵達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)煙囪排至大氣中［2］。根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及煙氣實(shí)時(shí)參數(shù)變化情況，啟停脫硫系統(tǒng)的漿液循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)等設(shè)備，從而影響引風(fēng)機(jī)后的煙道阻力。若兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)出口壓力差別較大，尤其當(dāng)近煙囪側(cè)的引風(fēng)機(jī)電流上升、出口壓力增大時(shí)，會(huì)抑制遠(yuǎn)煙囪側(cè)的引風(fēng)機(jī)出力，造成該引風(fēng)機(jī)出力急劇下降，流量快速返回，運(yùn)行失速［3］。同時(shí)，引風(fēng)機(jī)出力的偏差也會(huì)造成A和B兩側(cè)煙溫偏差的增大，給脫硫系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來威脅。

3.2 電袋除塵系統(tǒng)差壓分析

電袋除塵系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)電袋差壓逐漸增大，引風(fēng)機(jī)電耗上升，鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性下降，綜合分析主要原因有：

1）電袋“按阻”自動(dòng)噴吹模式投入，吹灰效果較差。該機(jī)組采用的是低壓脈沖、固定行噴吹技術(shù)，電袋行噴吹噴嘴布置示意如圖5所示。在噴吹過程中會(huì)產(chǎn)生各噴嘴間流量分配不均勻的問題，靠近氣源端噴嘴流量小，遠(yuǎn)離氣源端噴嘴流量大。設(shè)計(jì)初期沿噴吹長(zhǎng)度方向改變噴嘴的截面大小，使其流量均勻分布。隨運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，壓縮空氣濕度增大、積灰、腐蝕等致使各噴嘴截面變形，造成各布袋進(jìn)氣壓力和流量不均勻，噴吹效果變差，差壓增大。

圖5 電袋行噴吹噴嘴布置示意圖

2）預(yù)涂灰厚度不均勻，達(dá)不到應(yīng)有效果。按照運(yùn)行規(guī)程要求，每次點(diǎn)火開機(jī)前4個(gè)小時(shí)，都要對(duì)電袋預(yù)涂灰，以確保電袋運(yùn)行安全和高效。啟動(dòng)兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)逐漸增大出力到額定值的90%以上。由設(shè)在進(jìn)口煙道上的預(yù)涂灰裝置向電袋除塵器送入石灰粉（燃燒低硫煤的鍋爐配用的電袋除塵器預(yù)涂灰材料也可為電場(chǎng)灰），保證1 m2過濾面積上涂有200～250 g的石灰粉［4］。布袋前后的差壓增加到 200～500 Pa時(shí)，逐漸減少引風(fēng)機(jī)的出力直到停止。最后打開布袋室人孔門，檢查人員進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)，檢查布袋上的粘灰均勻程度，涂灰層厚度應(yīng)達(dá)到2～3 mm。運(yùn)行初期布袋間差壓小，各布袋吸附預(yù)涂灰層均勻有效。隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，布袋間差壓增大，其吸附預(yù)涂灰能力和效果參差不齊，將形成惡性循環(huán)。油滴一旦與濾料接觸，清除難度就會(huì)大大增加，導(dǎo)致電袋差壓增大。

3）噴吹系統(tǒng)故障。噴吹系統(tǒng)故障會(huì)影響布袋的除灰效果。其常見的缺陷：脈沖閥動(dòng)作不靈敏或不動(dòng)作，膜片老化動(dòng)作不正?；蚰て茡p造成漏氣，風(fēng)機(jī)出力不足，噴吹壓力不夠，噴吹用氣濕度大等。

4）入爐煤質(zhì)變化大。原除塵器設(shè)計(jì)空干基水分為3.97%，空干基灰分為26.7%，干燥基硫?yàn)?.73%。由于煤炭市場(chǎng)變化和入爐煤摻燒要求，入爐煤質(zhì)分析成分與原設(shè)計(jì)值偏差較大，2019年6月至2020年3月入爐煤質(zhì)分析統(tǒng)計(jì)表如表1所示?？梢?，入爐煤質(zhì)空干基灰分實(shí)際值遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，增加了電除塵的負(fù)荷，給電袋除塵帶來了較大困難。

5）鍋爐工況變化大，煙溫波動(dòng)大。為實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行效益最大化，機(jī)組大部分時(shí)間投AGC-R模式，甚至多次頻繁參與深度調(diào)峰，鍋爐煙氣溫度波動(dòng)較大。當(dāng)電袋除塵器進(jìn)口煙氣溫度超過160℃時(shí)，將降低布袋的使用壽命；若煙溫降低過多，低于煙氣酸露點(diǎn)，會(huì)對(duì)布袋造成腐蝕，失效加速，壽命縮短。因此，當(dāng)機(jī)組寬工況運(yùn)行時(shí)要充分考慮煙氣溫度變化對(duì)電袋除塵系統(tǒng)的影響，確保運(yùn)行期間煙氣溫度變化合理，且除塵器入口含氧量小于6%，以利于電袋除塵系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行。

4 引風(fēng)機(jī)運(yùn)行預(yù)防措施

由上述分析可知，電袋除塵系統(tǒng)投運(yùn)后對(duì)引風(fēng)機(jī)影響較大。維持同樣的爐膛負(fù)壓，同等負(fù)荷工況下，3號(hào)鍋爐引風(fēng)機(jī)電流比4號(hào)鍋爐引風(fēng)機(jī)電流大20 A左右。由軸流風(fēng)機(jī)特性及風(fēng)機(jī)出口壓力可知，風(fēng)機(jī)入口煙道系統(tǒng)阻力增大，風(fēng)機(jī)維持爐膛負(fù)壓能力降低。為維持爐膛負(fù)壓，在滿負(fù)荷引風(fēng)機(jī)投自動(dòng)的工況下，隨煙氣阻力增大，運(yùn)行電流不斷增大甚至超過額定運(yùn)行電流。其根本的解決辦法是更換布袋，沖洗空氣預(yù)熱器以降低差壓。針對(duì)現(xiàn)有的運(yùn)行條件，提出以下防范措施：

表1 鍋爐入爐煤質(zhì)空干基水分、灰分、全硫分析統(tǒng)計(jì)表

1）集控與輔控加強(qiáng)溝通聯(lián)系，交接班時(shí)掌握入爐煤質(zhì)情況，以及電袋除塵系統(tǒng)、脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行方式，做好溝通協(xié)調(diào)。

2）機(jī)組接帶高負(fù)荷前，做好電袋噴吹、空氣預(yù)熱器吹灰、脫硝脫硫系統(tǒng)調(diào)整等工作。尤其要加強(qiáng)電袋噴吹除塵力度，必要時(shí)將電袋噴吹由自動(dòng)切為手動(dòng)模式，提高噴吹次數(shù)及噴吹用氣壓力，降低高負(fù)荷期間電袋差壓，確保引風(fēng)機(jī)電流不超額定值。

3）機(jī)組負(fù)荷280 MW以上時(shí)，避免投入空氣預(yù)熱器受熱面的吹灰器，及時(shí)調(diào)整總風(fēng)量，在滿足燃燒的情況下，盡量降低過量空氣系數(shù)。

4）機(jī)組投入AGC-R模式時(shí)，負(fù)荷從低負(fù)荷迅速升至滿負(fù)荷過程中，需特別注意監(jiān)視風(fēng)機(jī)出力和動(dòng)葉開度偏差。防止偏差大造成自動(dòng)解除或進(jìn)入失速狀態(tài)，如條件允許盡量降低升負(fù)荷速率，防止風(fēng)機(jī)過調(diào)進(jìn)入震蕩區(qū)域。

5）加強(qiáng)業(yè)務(wù)技能培訓(xùn)，做好事故預(yù)想，確保能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常工況，提前介入手動(dòng)調(diào)整處理。

6）充分利用機(jī)組停運(yùn)及檢修窗口期，清理電除塵極板，刮除電袋積灰，及時(shí)更換服役到期的電袋，以確保機(jī)組超低排放達(dá)標(biāo)。

5 結(jié)語(yǔ)

電袋復(fù)合除塵器的投入運(yùn)行，滿足了機(jī)組超低排放的要求，大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染。隨著電袋投入運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，電袋差壓大的現(xiàn)象頻發(fā)，需加強(qiáng)對(duì)電袋除塵器運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)視調(diào)整，采取有針對(duì)性的措施；加強(qiáng)運(yùn)行檢修協(xié)同，定期做好電袋除塵相關(guān)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，對(duì)除塵系統(tǒng)逢停必檢，定期清刷布袋，保證電場(chǎng)及清灰系統(tǒng)長(zhǎng)周期、安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。