某300 MW機(jī)組除塵器濾袋破損降出力原因分析與措施

齊曉輝，曲立濤，于洪海，王德鑫

(華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江 杭州 310030)

煤電超低排放實施以來，袋式除塵器是大型燃煤電廠生產(chǎn)時處理顆粒物選用的一種高效除塵環(huán)保設(shè)備[1-3]，大氣污染物排放得到了有效控制。袋式除塵器[4]是一種干式除塵器，常用于捕捉煙氣中的細(xì)小、干燥顆粒物，含塵氣體進(jìn)入濾袋后，顆粒污染物會在重力的作用下進(jìn)行沉降，從而降低氣體中的顆粒物含量，達(dá)到凈化氣體的目的。濾袋的性能對除塵器的實際運行有極大的影響[5]，濾袋破損直接影響到機(jī)組環(huán)保參數(shù)的達(dá)標(biāo)排放，嚴(yán)重時會影響到機(jī)組的安全運行。

本文以某300 MW燃煤機(jī)組鍋爐配套袋式除塵器因濾袋破損故障引起降出力事故為例，圍繞除塵器壓差、噴吹壓力、煤質(zhì)灰分、入口煙溫等設(shè)計參數(shù)以及設(shè)備材質(zhì)對除塵器性能的影響進(jìn)行了檢查，經(jīng)過深入分析，指出了濾袋破損主要原因，并針對性提出了措施與建議。

1 設(shè)備概況

某電廠300 MW燃煤機(jī)組，其配套的除塵工藝是袋式除塵器。除塵器共有濾袋8192個，濾袋基布材質(zhì)為PTFE，纖維層材質(zhì)為PTFE、PPS混紡，迎塵面加PPS超細(xì)纖維，濾袋處理前的克重不小于600 g/m2，袋籠材質(zhì)為20號鋼材，采用噴吹方式清灰，噴吹壓力設(shè)計值為0.3～0.4 MPa，除塵器設(shè)計阻力不大于1200 Pa。本批次濾袋投入時間為2017年7月9日。除塵器主要參數(shù)見表1。

表1 除塵器主要參數(shù)

2 機(jī)組降出力事故過程

2018年3月20日08：00，8號機(jī)組運行參數(shù)：電負(fù)荷230 MW，主汽流量830 t/h，主汽壓力16.1 MPa，主汽溫度537 ℃，A-D磨煤機(jī)運行，給煤量168 t/h。除塵器甲、乙兩側(cè)運行參數(shù)：甲側(cè)出口煙塵濃度30 mg/Nm3，乙側(cè)出口煙塵濃度25 mg/Nm3，甲側(cè)濾袋壓差1187 Pa，乙側(cè)濾袋壓差896 Pa，甲側(cè)入口煙溫132 ℃，乙側(cè)入口煙溫131 ℃。

事故發(fā)生前，8號機(jī)組電負(fù)荷為230 MW，脫硫凈煙氣煙塵濃度最大達(dá)到9.7 mg/Nm3，已接近煙塵超低排放濃度限值10 mg/Nm3。除塵器檢修人員通過觀察孔發(fā)現(xiàn)在袋式除塵器甲側(cè)凈氣室有塵柱產(chǎn)生，及時匯報相關(guān)部門。

10：50，根據(jù)值長令做袋式除塵器甲側(cè)檢修措施，電負(fù)荷最低降至80 MW，主汽流量降至305 t/h、給煤量降至61 t/h。關(guān)閉袋式除塵器甲側(cè)出入口擋板，甲側(cè)除塵器具備檢修條件，發(fā)出工作票進(jìn)行檢修。經(jīng)除塵器檢修人員檢查發(fā)現(xiàn)，袋式除塵器甲側(cè)有6條濾袋損壞，與專業(yè)技術(shù)人員分析討論后決定對6條損壞的濾袋進(jìn)行更換。

16：00，濾袋更換完畢，檢修工作結(jié)束，8號機(jī)組重新加載負(fù)荷運行。

18：16，8號機(jī)組凈煙塵濃度為4～5 mg/Nm3，8號機(jī)組負(fù)荷達(dá)到160 MW，鍋爐穩(wěn)定運行，各項參數(shù)恢復(fù)正常。

3 事故檢查過程

3.1 除塵器壓差檢查

除塵器壓差設(shè)計值為1200 Pa，調(diào)取DCS曲線，對8號機(jī)組降出力事故前后除塵器壓差進(jìn)行比較。檢修前，機(jī)組負(fù)荷230 MW，除塵器甲側(cè)濾袋壓差1422 Pa，乙側(cè)濾袋壓差1181 Pa，平均壓差1302 Pa，如圖1所示。檢修后，機(jī)組負(fù)荷236 MW，除塵器甲側(cè)濾袋壓差1187 Pa，除塵器乙側(cè)濾袋壓差781 Pa，平均壓差984 Pa，如圖2所示。除塵器壓差恢復(fù)正常。

圖1 檢修前除塵器壓差曲線

圖2 檢修后除塵器壓差曲線

3.2 除塵器噴吹壓力檢查

除塵器噴吹壓力設(shè)計值在0.3～0.4 MPa，調(diào)取DCS曲線，對8號機(jī)組降出力事故前后除塵器噴吹壓力進(jìn)行比較。檢修前，機(jī)組負(fù)荷230 MW，除塵器甲側(cè)噴吹壓力405 kPa，乙側(cè)噴吹壓力404 kPa，平均壓力405 kPa，如圖1所示。檢修后，機(jī)組負(fù)荷236 MW，除塵器甲側(cè)噴吹壓力361 kPa，除塵器乙側(cè)噴吹壓力365 kPa，平均壓力363 kPa，如圖2所示。除塵器噴吹壓力恢復(fù)正常。

3.3 除塵器煤質(zhì)灰分檢查

煤質(zhì)灰分設(shè)計值為44.77%，近1周的入爐煤灰分為35.14%，在設(shè)計灰分范圍內(nèi)。

3.4 除塵器入口煙氣溫度檢查

檢修前，除塵器甲側(cè)入口煙溫為132 ℃，在設(shè)計范圍內(nèi)。

3.5 除塵器凈煙氣煙塵濃度檢查

圖3 檢修前后除塵器凈煙氣煙塵濃度曲線

8號機(jī)組除塵器檢修前，凈煙氣煙塵濃度峰值最高達(dá)到9.7 mg/Nm3，已接近煙塵超低排放濃度限值10 mg/Nm3，甲側(cè)濾袋更換后凈煙氣煙塵濃度明顯降至4～5 mg/Nm3，如圖3所示。

3.6 2次降出力事故濾袋破損位置情況檢查

本次降出力事故濾袋破損位置與2018年2月2日第1次濾袋破損處沒有位置上的關(guān)聯(lián)，破損位置不同，具有隨機(jī)性。

3.7 除塵器設(shè)備材質(zhì)檢查

本次降出力事件發(fā)生后，電廠及時將破損濾袋及袋籠送至第三方進(jìn)行檢測。檢測結(jié)果顯示濾袋纖維層材質(zhì)為PPS、PTFE，未受到明顯化學(xué)腐蝕，橫、縱向強(qiáng)力保持良好。

第1次濾袋脫落事故發(fā)生后，電廠對袋籠材質(zhì)進(jìn)行第三方測試，檢測結(jié)果顯示其材質(zhì)為20號鋼材，袋籠材質(zhì)正常。

8號機(jī)組除塵器濾袋自2017年7月9日投入運行，濾袋及袋籠安裝檢驗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)驗收記錄表顯示濾袋及袋籠安裝質(zhì)量合格。

4 機(jī)組降出力原因分析

2018年2月2日，共發(fā)生4條濾袋破損，其中1條濾袋及袋籠脫落，3條濾袋發(fā)生磨損。濾袋及袋籠脫落的原因主要為袋籠旋接安裝不到位，在機(jī)組長時間運行煙氣沖擊和振動等因素的共同作用下，造成袋籠下部2節(jié)與袋籠上部1節(jié)脫節(jié)，脫節(jié)后的袋籠在重力作用下墜落在濾袋底部，在袋籠和濾袋的重力作用下，濾袋被拉伸并產(chǎn)生形變，煙氣沖擊導(dǎo)致含有脫節(jié)袋籠的濾袋不斷晃動，造成濾袋疲勞磨損斷裂發(fā)生脫落，并因此形成含塵煙氣通道，高塵煙氣進(jìn)入凈氣室，在自然沉降的作用下進(jìn)入其余濾袋內(nèi)部，導(dǎo)致未破損濾袋積灰嚴(yán)重，在濾袋反吹壓力的作用下，濾袋內(nèi)部發(fā)生二次揚塵，對濾袋造成反復(fù)沖刷磨損，導(dǎo)致3條濾袋破損。考慮當(dāng)前8號機(jī)組是冬季供熱主力機(jī)組，為保證供熱安全，沒有長期停機(jī)徹底檢修濾袋的機(jī)會，未對其余全部濾袋進(jìn)行內(nèi)部積灰情況檢查，機(jī)組采取臨時濾袋檢修措施，對破損濾袋、袋籠進(jìn)行更換，檢修時間較短，僅對破損袋籠及濾袋進(jìn)行更換，并未對其余濾袋進(jìn)行及時檢查與清灰。

2018年3月20日，再次發(fā)生6條濾袋磨損，濾袋破損位置如圖4所示，濾袋破損原因是上一次事故的延伸，由于上次檢修未能對除塵器內(nèi)部全部濾袋進(jìn)行檢查與清灰處理，部分濾袋內(nèi)存有積灰，加上濾袋長期運行，在濾袋噴吹壓力超設(shè)計值的前提下，噴吹濾袋的膨脹超過了回收的力度，增加了濾袋與袋籠之間的摩擦，其積灰被吹起造成二次揚塵，也對濾袋造成反復(fù)沖刷磨損，局部過度磨損、老化，直至濾袋由內(nèi)至外發(fā)生磨損。

圖4 濾袋破損位置

8號機(jī)組配套2臺除塵器，單側(cè)除塵器設(shè)有8個凈氣單元，為1個凈氣室，如果出現(xiàn)濾袋破損等問題需要進(jìn)行檢修，則須將單側(cè)引風(fēng)機(jī)全停，因此需要的降負(fù)荷較大，即降出力事故發(fā)生。

5 預(yù)防措施

a.利用機(jī)組停備或大小修時機(jī)，對除塵器進(jìn)行全面檢查，對所有濾袋，尤其是破損濾袋進(jìn)行內(nèi)、外部檢查，排除破損、積灰等情況。建議機(jī)組能夠申請臨時停機(jī)檢修，對濾袋及袋籠安裝情況進(jìn)行全面檢查，消除隱患，對濾袋進(jìn)行清灰處理，排除袋籠旋接安裝不到位等情況。如果不及時進(jìn)行處理，隨著時間的推移，濾袋破損很有可能再次發(fā)生，導(dǎo)致機(jī)組再次發(fā)生降出力事故。

b.建議對凈氣室進(jìn)行改造，將凈氣單元進(jìn)行分組封閉，這樣在進(jìn)行濾袋檢修時，可以減小負(fù)荷的降低量，維持機(jī)組安全穩(wěn)定運行，減小機(jī)組迫停的風(fēng)險。

c.加強(qiáng)濾袋及袋籠安裝質(zhì)量的把控，杜絕濾袋及袋籠安裝質(zhì)量問題，嚴(yán)把安裝質(zhì)量關(guān)。

d.加強(qiáng)運行期間的設(shè)備巡視工作及除塵器運行參數(shù)監(jiān)視，若發(fā)現(xiàn)異常情況或運行參數(shù)出現(xiàn)劣化趨勢應(yīng)及時進(jìn)行處置。

6 結(jié)語

在大氣污染防治的社會大環(huán)境下，袋式除塵器技術(shù)可有效降低排放煙氣中顆粒物的含量。以除塵器濾袋破損故障引起機(jī)組降出力事故為例，深入分析，找出濾袋破損主要原因。隨著袋式除塵器投入運行時間的延長，需加強(qiáng)除塵器運行參數(shù)的監(jiān)視調(diào)整，加強(qiáng)運行檢修協(xié)同，定期做好袋式除塵器相關(guān)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)工作，對除塵系統(tǒng)逢停必檢，保證除塵器長期安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)運行。