火电厂布袋除尘器可靠性分析.pdf

第 3 2卷第5期 2 0 1 0年 5月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 2 No ． 5 Ma v ． 2 01 0 火 电厂 布袋 除尘器可 靠性分 析 王磊 ， 付启文， 卢泽锋 国电南京 自动化股 份有限公 司， 江苏 南京2 1 0 0 0 0 摘要 针对火电厂烟气的特点， 讨论了影响布袋除尘器工作可靠性的因素并提出了解决问题的方法。对布袋除尘器的 工作过程、 保证除尘效率的措施、 烟气超温超压和含火星时的危害及处理方法 、 除尘器漏风对布袋的影响、 气动阀组工作 的可靠性和控制系统 的误 动原因和对策进行 了分析 。 关键词 火 电厂 ； 布袋除尘器 ； 可靠性 中图分类号 T K 2 2 3 ． 2 7 文献标 志码 A 文章 编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 0 0 5 0 0 0 1 0 3 0 引言 火 电厂锅炉尾气是造成大气污染 的主要源头之 一 ，绝大部分国家对锅炉尾气的排放都有严格要求 ， 我 国于 2 0 0 4年 1月 1 13起 ， 开 始 实施 新 的 G B 1 3 2 2 3 --2 0 0 3 火 电厂 大气污染物排 放标准 ， 这 标志着我国环保控制标准更加严格。我国电厂大部 分属于火力发电厂 ， 而粉尘是火力发 电厂排放的主 要污染物之一 ， 研制具有更高除尘效率的除尘系统 已成为环保领域所面临的重要课题 。 目前 ， 火 电厂主要采用电除尘器和布袋除尘器 ， 与电除尘器相比， 布袋除尘器具有除尘效率高 、 燃料 适用性强 、 设备一次 投资少和 可在线维修 等优点。 然而， 布袋除尘器在实 际使用过程 中， 时而出现烧 袋 、 糊袋 、 气室 出口提升 阀突然关闭 、 气室压力波动 大和电气误动等现象 ， 这些 现象有 的会缩短布袋使 用寿命 ， 造成除尘效率的急剧下降 ， 有的会对除尘器 及锅炉的安全构成严重威胁 。这就要求布袋除尘器 设计人员注重布袋除尘器的可靠性设计 ， 把应对突 发情况和长期运行的稳定性作为除尘器设计时的一 项重要衡量指标 ； 同时 ， 运行维护人员也必须加强业 务知识学习， 树立安全意识 ， 从运行维护的角度为除 尘器的可靠 、 稳定运行提供支持。 1 布袋 除尘器 工作过程 布袋除尘器有多种形式 ， 其 中脉冲布袋 除尘器 是近 年发 展起 来 的高效 、 主流袋 式 除尘器 ， 在 火 电厂 中得到了广泛应用 。它主要由卸灰系统 、 过滤系统 、 喷吹系统 、 烟道系统和控制系统等几部分组成。脉 冲布袋除尘器通常采用下进气结构 如图 1所示 ， 含尘烟气 由进风 口经进风通道均匀分配后进入各灰 收稿 日期 2 0 0 91 21 4 斗上部 ， 部分较大的尘粒由于惯性碰撞 、 自然沉降等 作用直接落人灰斗 ， 其他细尘转折向上进入箱体 ， 经 布袋过滤后 ， 尘粒被阻留在滤袋外侧 ， 净化后的气体 由滤袋 内部进入上箱 体净气室 ， 再通过各气室提升 阀、 出风 口排人烟囱。 提 升 阀 喷 吹 管 图 1布袋除尘器示意 图 随着过滤过程 的不断进行 ， 滤袋外侧所积附的 粉尘不断增加 ， 从而导致 布袋 除尘器本体的阻力逐 渐升高 。当阻力达到设定值或过滤时间达到设定值 时 ， 清灰控制器发出清灰信号 ， 首先令一个袋室的提 升阀关闭以切断该室的过滤气 流， 然后依 次打开各 电磁脉冲阀， 逐 行喷 吹， 压缩空气 由气 源顺 次经气 包 、 脉冲阀、 喷吹管上的喷嘴以极短 的时间向滤袋喷 射。压缩空气在袋 内高速膨胀 ， 使滤袋产 生高频振 动变形 ， 使滤袋 外侧所 附尘饼变形脱落。在充分考 虑了粉尘的沉降时间后 ， 提升阀打开 ， 此袋室滤袋恢 复到过滤状态 ， 而下一袋室则进入清灰状态 ， 直到最 后一袋室清灰完毕为 1个周期。 2 华 电技 术 第 3 2卷 2 布袋除尘器工作可靠性分析 2 ． 1 除尘效率逐渐下降的原因及对策 保证除尘器在使用周期内除尘效率达标是衡量 布袋除尘器工作可靠性的重要指标之一 。布袋除尘 器在运行初期一般都能保持较高 的除尘 效率 ， 但 随 着使用时间的增长 ， 很多除尘器 的除尘效率会逐步 下降， 在布袋使用寿命的中后期， 布袋破损已比较严 重， 除尘效率 已不能满足环保要求。造成布袋磨损 的主要原因如下 1 烟气分布不均 ， 在气室局部过滤风速过高， 致使粉尘加剧 冲击、 磨损布袋 ； 2 布袋间的距离过小造成布袋间碰撞磨损或 是笼骨弯曲、 笼骨与布袋底 部间隙过小等造成的布 袋与笼骨间的碰撞磨损 ； 3 喷吹管喷嘴与布袋 口的竖直 偏差较大 ， 使 喷吹管喷出气流直接冲刷布袋上段而产生磨损； 4 布袋清洗太频繁或喷吹压力过高亦会加速 布袋 的磨损。 在设计中必须采取针对性措施以减小布袋破损 率， 延长布袋的使用寿命 ， 保证除尘器在使用周期内 运行的可靠性 。减小布袋磨损的措施主要有 2种。 1 在设计时合理布置布袋 ， 均衡气流 ， 避免局 部气流速度过高 。在工程设计 中， 可采用导流装置 均流气体或分流装置分流气体等措施来解决局部气 流速度过高致使布袋磨损 的问题 ， 采用挡灰板来解 决烟尘直接与布袋碰撞造成的磨损问题。 2 在安装过程 中， 需控制好喷 吹管的喷嘴与 布袋 口的对正关系； 在运行初期 ， 需保持较低的喷吹 压力和较长的喷吹周期 ， 保 证在布袋 的表面保持一 定厚度的粉尘初始层。 2 ． 2 烟气超温和超压时除尘器可靠性分析 布袋除尘器滤料的材质对温度有一定 的要求 ， 当超过使用温度范围时 ， 布袋有被烧毁的危险， 这对 除尘器的可靠运行造成了严重威胁 。防止烟气超温 造成烧袋的措施如下 1 在锅炉 出 口的烟道上装设冷风 阀， 冷风阀 打开后吸入的冷风量应能使烟气温度 降低 l 0℃以 上。吸人的冷风量需 由热平衡方程计算得 出 ； 通 常设定 ， 当烟气温度达到 1 6 0 o C时延迟 1 m i n后温度 仍然不小于 1 6 0 o C， 则冷风 阀打开， 这样 ， 可 防止烟 气温度 的抖动造成冷风阀的频繁启 闭； 2 采用喷水降温， 喷人烟气的水量亦需由热 平衡计算得出。喷水时必须保证水雾进入布袋除尘 器前已全部气化 ， 以防糊袋 ； 3 若吸人冷风或 喷水后 ， 烟气温 度仍 不能满 足要求 ， 当温度达到旁通阀开启温度时， 关闭冷风阀 或停止喷水 ， 同时关闭各分室提升阀并打开旁通 阀， 烟气直接从旁路出去。 布袋除尘器具有定压控制功能 ， 当除尘器进出、 口压差大于设定值 时， 控制器发 出清灰信号使各气 室依次清灰。通常各室清灰 1 遍后除尘器压差会下 降到设定值 以下 ， 但在烟气含灰量和湿度过大或清 灰力度过小时， 压差可能不降反升 ， 此时必须采取有 效措施将压差降下来。在除尘器设计时 ， 应具有以 下功能 在 自动控 制时 ， 若 喷吹 1遍后 除尘 器仍 超 压 ， 则控制器 自动重复发 出清灰信号重新清灰 1次 ； 在手动控制上 ， 设置手动喷吹控制功能 ， 通过手动喷 吹快速完成清灰和重复喷吹 ， 若上述措施效果不好 ， 可先将布袋除尘器打到旁路状态， 再启用手动喷吹 清灰 ， 待压差 回落后再调 回过滤状态。 2 ． 3 烟气含火星时除尘器可靠性分析 在以生物质为燃料 的火电厂 中， 锅炉尾气 中往 往含有大量的火星， 火星若 附着在布袋 上会使布袋 烧出孔洞 ， 造成 除尘效率显著下 降。为了保证除尘 器在使用周期 内可靠、 稳定工作 ， 必须采取有效措施 预防火星烧袋。 1 选择阻燃性能 良好 的滤袋 ； 2 采用预喷涂技术对布袋进行 预涂灰 ， 确保 布袋表面 的初始层 厚度 ， 阻 断火 星与布 袋 的直接 接触 ； 3 采用预除尘技术将烟气中火星等大颗粒除 去后再进入布袋进行过滤 ， 工程上通常是在布袋除 尘器前加装旋风除尘器或是在布袋除尘器内布置一 定分布的烟气挡板来进行预除尘 ； 4 如果烟气不但含有火星而且温度较高 ， 可 采用 向除尘器前烟道 中喷水的方式去除火星 ， 或采 用喷水加旋风除尘器的组合方式去除火星。 2 ． 4 烟道和本体漏风对布袋性能的影响分析 在火力发 电厂中， 布袋除尘器通常采用 P P S作 为滤料 ， P P S具有良好 的物理和化学性能 ， 但 P P S的 耐氧化能力弱 ， 受氧化危害的程度随着含氧量 和温 度的升高而剧增 。布袋被氧化后强度会 明显降低 ， 容易破损失效 。图 2为 P P S的连续工作温度与烟气 中氧的质量分数的关系图， 从中可以看出 当烟气中 氧的质量分数为 8 ％时， 连续工作温度为 1 5 5℃ ； 而 当烟气 中氧的质量分数增至 1 0 ％ 时， 连续工作温度 不超过 1 5 0℃l 3 j 。所 以， 控制烟道和本 体漏风量从 而减少烟气的含氧量， 是保证布袋可靠、 稳定使用的 必要条件。此外 ， 若除尘器顶部漏风 ， 由于负压的作 用 ， 还可能导致雨水被吸入 ， 造成布袋糊袋 ， 影 响除 尘 器运 行 第 5期 王磊 ， 等 火电厂布袋除尘器可靠性分析 3 图 2 P P S的连续工作温度与烟气 中氧的质量 分数 的关 系 2 ． 5 气 动 阀组 的可 靠性 分析 与探 讨 布袋除尘器上各气室 出口的提升阀和旁路阀一 般均为气动阀， 气动 阀的可靠工作对保证 除尘器 的 安全运行至关重要。除尘器处于过滤状态时 ， 烟气 经各分室提升阀排人 出气烟道 ， 此 时必须使提升 阀 可靠打开才能保证气路的畅通 ， 否则 ， 会造成除尘器 和锅炉炉膛 的压力 瞬间陡升 ， 若不及时处理有造成 除尘器倒塌和炉膛爆炸的危险。除尘器处于旁路状 态时 ， 烟气经旁路 阀排入 出气 烟道 ， 同理 ， 必须使旁 路 阀可靠打开才能保证气路 的畅通 ， 否则会造成同 样的危险。气动阀启闭所用压缩空气的压力一般要 求大于 0 ． 2 MP a ， 要 保证气动 阀的可靠动作首先要 确保压缩空气的正常供给， 为此可采取 以下措施 1 在压缩空气压力低于 0 ． 3 M P a时 ， 自动停止 喷吹清灰， 将有限的气源用于供应提升阀和旁路 阀； 2 在提升阀和旁路阀的供气管路上加装止 回 阀， 防止气缸内的压缩空气倒流入输气管道 ； 3 当空气压 缩机 储气 罐 内 的压力 低 于 0 ． 3 MP a时 ， 备 用 空气压 缩 机应 能 自动启 动 以增加 供 气量。 此外 ， 由于除尘器过滤状态与旁通状态 的相互 切换是靠提升阀和旁路阀的联锁动作实现 的， 因此 ， 状态切换时必须采取措施保持除尘器压力 的平稳。 在宿州生物质能发电厂布袋除尘器工程的调试 中发现 ， 过滤状态与旁通状态相互切 换的瞬间压力 陡然上升， 特别是烟气流量大时， 压力上升加剧。经 过查找和分析 ， 发现在旁通阀关 闭时各分室提升 阀 滞后 1 S 左右才打开， 虽然控制程序 中设定旁通阀关 闭时各分室提升阀同时打开 ， 但 由于摩擦外力作用 仍然会存在 1 S 左右的延时。经过调整 P L C控制程 序 ， 在旁通阀关闭前 5 s 提升阀即开始打开 ， 同理 ， 在 各分室提升阀关闭前旁通阀亦提前 5 S打开 ， 这 样 调 整后 ， 过滤状态与旁通状态相互切换时压力变化 平稳 。 2 ． 6 控制系统工作的可靠性分析与探讨 布袋除尘 器普遍采用 P L C控 制系统。在工程 应用中， 由于电磁干扰的存在 ， 控制系统误动的现象 时有发生 ， 误动直接影响布袋除尘器 的安全运行 ， 因 此 ， 提高控制系统抗干扰能力是关 系到布袋除尘器 安全运行的关键 。 外界的干扰 通常通 过 电源和信号线 引入 P L C 系统。P L C电源 由电网供 电， 电 网受到空问电磁干 扰的影响在线路上产生感应 电压和电流 ， 此外 ， 电网 内部 的变化 如开关操作浪涌 、 大型 电力设备启停 、 交直流转 动装 置引起 的谐 波 、 电网短 路暂 态 冲击 等 都可通过输电线路传到 P L C电源上_ 4 J 。 与 P L C控制系统连接的各类信号传输线 ， 除了 传输有效 的各类信号之外 ， 也会有外部干扰 信号侵 入。这种干扰主要有 2种途径 一是通过变送器或 共用信号仪表 的供电电源串入 的电网干扰 ； 二是信 号线受空间电磁辐射感应 的干扰 ， 即信号线上 的外 部感应干扰。 解决 P L C系统干扰问题可采用以下途径 选用 隔离性能较好的电源 ； 在有干扰的地方 ， 输入端和输 出端中间加上信号 隔离器 ； 动力 电缆和信号 电缆选 型正确 、 走线合理 ； 系统接地正确 、 完善。 3 结束语 布袋除尘器 的可靠工作是保证 电力安全生产和 粉尘排放达标 的内在要求 。通过工程实践和理论分 析 ， 找出影响布袋除尘器工作可靠性的因素， 在设计 时给出有效的解决措施 ， 是提高除尘器设计质量 、 达 到环保要求和保证安全 、 可靠运行的必 由之路。 参考文献 [ 1 ] G B 1 3 2 2 3 --2 0 0 3 ， 火电厂大气污染物排放标准[ S ] ． [ 2 ] 张殿印， 王纯． 除尘器手册 [ M] ． 北京 化学工业 出版社， 2 0 04． [ 3 ] 王磊， 付启文． 布袋除尘器在生物质燃料锅炉上的应用 [ J ] ． 热力发 电， 2 0 0 9， 3 8 9 5 7 5 9 ． [ 4 ] 张存礼． P L C控制系统的干扰源分析与抗干扰措施[ J ] ． 电气传动， 2 0 0 7 ， 3 7 1 5 1 5 4 ． 编辑 白银 雷 作 者简介 王磊 1 9 7 5 一 ， 男 ， 江 苏徐 州人 ， 工程 师 ， 工 学硕 士 ， 从 事环保 领域 的研究工作 。