隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和工業(yè)化、城市化進程的加快，大氣污染物的排放總量也迅速增加，環(huán)境空氣質(zhì)量逐漸下降。燃煤鍋爐煙氣微細粒子高效捕集已構(gòu)成社會的重大需求，除塵器>袋式除塵器在燃煤鍋爐煙塵排放治理方面扮演重要角色，是燃煤鍋爐煙氣排放達標(biāo)的必由之路。本項目是在中小型工業(yè)鍋爐煙氣微細粒子高效控制技術(shù)研究與開發(fā)的中試的基礎(chǔ)上，對氣流分布，脈沖清灰，濾料性能，除塵控制等技術(shù)進行分析。
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1 工程試驗與方法
在舊有15 T/H工業(yè)燃煤鍋爐上進行中試試驗，此類中小型燃煤工業(yè)鍋爐一般只配置麻石水膜除塵器，隨著當(dāng)?shù)丨h(huán)保排放排準(zhǔn)和要求的提高，需要對鍋爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)進行改造。根據(jù)煙氣量，采用CMDZ型脈沖袋式除塵器。CMDZ型脈沖袋式除塵器主要由上箱體、中箱體、灰斗、卸灰裝置、噴吹裝置和控制系統(tǒng)等幾部分組成。該除塵器具有清灰能力強，過濾負荷高，濾袋長，噴吹壓力低，維修工作量小，更換和安裝濾袋方便，控制技術(shù)先進等優(yōu)點。
含塵煙氣進入中箱體下部，在均風(fēng)板形成的預(yù)分離室內(nèi)，大顆粒粉塵因慣性作用落入灰斗。煙氣沿均風(fēng)板向上到達濾袋，粉塵被阻留在濾袋外面，干凈煙氣進入袋內(nèi)，并經(jīng)袋口和上箱體由排風(fēng)口排出。當(dāng)濾袋表面的粉塵不斷增加，導(dǎo)致設(shè)備阻力上升到設(shè)定值時，微壓差控制器有信號輸出�？刂蒲b置便發(fā)出信號，使噴吹系統(tǒng)工作。此時壓縮空氣從氣包順序經(jīng)脈沖閥和噴吹管上的噴嘴向濾袋內(nèi)噴射。在濾袋膨脹產(chǎn)生的加速度和反向氣流的作用下，附于袋外的粉塵脫離濾袋落入灰斗。粉塵由卸灰裝置排出。噴吹一次的持續(xù)時間為0.1 s，噴吹結(jié)束后，濾袋立即恢復(fù)過濾狀態(tài)。
CMDZ-2.0型除塵器采用單煙道結(jié)構(gòu)，二個過濾室，每室135條濾袋，每室過濾面積為331 m2。在中箱體上均裝有安全防爆閥，除塵器頂設(shè)有雨棚、檢修電動葫蘆。濾料選用具有良好的耐熱性、阻燃性和耐化學(xué)腐蝕性的PPS濾料。脈沖閥采用澳大利亞GOYEN公司性能優(yōu)良的淹沒式電磁脈沖閥，以及獨特的淹沒閥安裝方式。濾袋框架采用八角星形斷面。對除塵器外殼及管道進行保溫。配套的除塵器其主要技術(shù)參數(shù)見表1。
表1 除塵器其主要技術(shù)參數(shù)
| 項目 |
參數(shù) |
單位 |
| 設(shè)備型號 |
CMDZ-2.0 |
— |
| 處理風(fēng)量 |
37,500 |
m3/h |
| 正常煙氣工作溫度 |
140～170 |
℃ |
| 入口濃度 |
25～35 |
g/m3 |
| 過濾面積 |
662 |
m2 |
| 過濾風(fēng)速 |
1.15 |
m/min |
| 濾袋材質(zhì) |
PPS（聚苯硫醚） |
— |
| 濾袋尺寸 |
φ130×6000 |
mm |
| 濾袋數(shù)量 |
270 |
條 |
| 噴吹壓力 |
0.15～0.25 |
MPa |
| 閥沖閥使用壽命 |
100 |
萬次 |
| 濾袋使用壽命 |
2～4 |
年 |
| 要求排放濃度 |
≤50 |
mg/Nm3 |
| 漏風(fēng)率 |
≤1.5 |
% |
| 運行阻力 |
≤1500 |
Pa |
| 殼體設(shè)計壓力 |
+5000～-5000 |
Pa |
|
中試試驗系統(tǒng)平面布置如圖1：
圖1 驗系統(tǒng)平面布置圖
|
3 試驗結(jié)果與分析
經(jīng)檢測，除塵系統(tǒng)的煙囪排放濃度為28 mg/Nm3，系統(tǒng)運行阻力在1200 Pa左右，各運行參數(shù)達到設(shè)計要求值。中試期間系統(tǒng)運行穩(wěn)定，清灰效果好，說明該技術(shù)設(shè)備是成熟可靠，說明脈沖袋式除塵器可以廣泛應(yīng)用于電廠及中小型工業(yè)燃煤鍋爐的煙氣凈化。
3.1 氣流分布對袋式除塵器的影響
除塵器內(nèi)的氣流分布均勻與否對電除塵器的除塵效率影響較大，而對袋式除塵器則影響主要是濾袋的壽命、系統(tǒng)阻力等方面。氣流分布不均，會造成局部風(fēng)速過高，對這些區(qū)域的濾袋壽命產(chǎn)生較大影響，將導(dǎo)致濾袋壽命縮短，而且會造成此區(qū)域灰斗的灰量增加。合理的氣流分布可以避免氣流對濾袋的直接沖刷，使氣流均勻的分配至各倉室，并能保持各灰斗的灰量均勻。通過控制關(guān)鍵部位的氣流速度，使煙氣流動順暢、平緩，可以減少局部阻力。
袋式除塵器內(nèi)的氣流分布技術(shù)是袋式除塵器的關(guān)鍵技術(shù)之一，在工程實踐中，**尚沒有這方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對于大容量機組，由于煙氣量大，氣流分布是除塵的重點也是難點。袋式除塵器內(nèi)的氣流分布的關(guān)鍵是進出風(fēng)總管配置、進風(fēng)結(jié)構(gòu)的配置、煙氣流動狀態(tài)、除塵器的結(jié)構(gòu)布置，以及均流措施。
3.2 脈沖噴吹清灰技術(shù)
清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的核心，清灰系統(tǒng)及清灰程序的設(shè)置合理與否將直接影響到袋式除塵器的運行及濾袋的使用壽命。從袋式除塵器的除塵機理來看，除了濾料本身的過濾作用外，濾袋外粘附的粉塵層也有過濾作用[1]。對袋式除塵器的清灰太徹底，會失去粉塵層的初濾作用，更多的超細粉塵會直接進濾料內(nèi)部而引起過濾阻力不斷上升，同時清灰過大會影響濾袋壽命等。清灰不徹底，會造成使濾袋的過濾阻力過高，從而影響整個機組的正常運行。袋式除塵器的清灰還必須盡可能地保證整個濾袋及各個區(qū)域清灰程度均勻，否則會引起整個系統(tǒng)阻力分布不均，影響除塵器內(nèi)部的氣流分布，增加系統(tǒng)的阻力。噴吹系統(tǒng)的設(shè)置，如氣包的大小、噴吹管及噴嘴的管徑、噴吹氣量及噴吹壓力的選擇，以及噴吹程序的設(shè)置也是噴吹系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵因素，需要依據(jù)有關(guān)的規(guī)程規(guī)范、或通過試驗，再結(jié)合實踐經(jīng)驗，通過計算得出。
大孔徑、低噴吹壓力也能使濾袋產(chǎn)生更大的加速度[2]。實驗證明，脈沖閥的噴吹氣量大并不能說明脈沖閥的性能優(yōu)越，延長噴吹時間不能提高噴吹時濾布的效率，無益于提高清灰效果，而脈沖閥的響應(yīng)速度才是一個重要的技術(shù)指標(biāo)。在袋式除塵器的噴吹系統(tǒng)中，從設(shè)備角度來看，脈沖閥的可靠性尤為關(guān)鍵。不同廠家生產(chǎn)的脈沖閥，具有不同的響應(yīng)速度，在噴吹氣量上造成的差別很大。響應(yīng)速度慢的脈沖閥不僅要多消耗壓縮空氣，由于在噴吹時濾袋內(nèi)部反向壓力上升的速度慢，還會影響到濾袋的加速度，也就是說影響清灰效果。
3.3 濾料的分析與選擇
袋式除塵器對所選用的濾料的基本要求是高效、低阻、長壽命。作為一種過濾材料，它的過濾性能是首先需要得到保證的，包含了對微細粉塵的過濾性能。袋式除塵器的運行阻力包括系統(tǒng)阻力和過濾阻力，其中系統(tǒng)阻力與袋式除塵器的系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)布置有關(guān)，而過濾阻力則取決于濾料的結(jié)構(gòu)和性能。濾料的過濾阻力包括使用初期過濾阻力和壽命終期過濾阻力，在確保過濾效率的前提下，這兩者的過濾阻力越低越好。濾料在袋式除塵器中的投資約占20～25%，濾料的壽命直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的可靠性。當(dāng)前國內(nèi)燃煤電站袋濾技術(shù)中，單一的PPS濾料，以30000小時壽命是大家關(guān)注的熱點。
目前燃煤電廠袋式除塵器所用的濾料從材質(zhì)來看主要是PPS（聚苯硫醚）或與P84（共聚酰亞胺）、PTFE（聚四氟乙烯）及玻璃纖維等的混紡濾料。PPS 濾料是目前作為燃煤電站的首選濾料。PPS 濾料雖然適用于燃
