某燃煤電廠布袋除塵器高阻原因分析及處理探討

孫興保

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

近年來，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，越來越多的燃煤電廠除塵設(shè)備采用能夠?qū)崿F(xiàn)煙塵超低排放10mg/Nm3的袋式除塵器，袋式除塵器主要有布袋除塵器和電袋復(fù)合除塵器兩種。布袋除塵器是通過濾袋對(duì)含塵氣體中的固體顆粒和氣體進(jìn)行分離的設(shè)備。它的過濾機(jī)理是當(dāng)含塵氣體經(jīng)過濾袋時(shí)，比濾袋空隙大的粉塵，由于重力沉降或慣性作用被濾袋擋住；比濾袋空隙小的粉塵，與濾袋發(fā)生碰撞或被濾袋中纖維靜電吸引，最終在濾袋的表面和空隙中與氣體分離。電袋復(fù)合除塵器是把靜電除塵和布袋除塵有機(jī)結(jié)合起來，前級(jí)采用靜電預(yù)除塵，后級(jí)采用布袋過濾除塵。本文主要介紹某燃煤電廠配套布袋除塵器投運(yùn)后阻力增高，通過煙氣工況和除塵器檢查分析，提出相應(yīng)的處理措施，保證除塵器安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 工程概況

某電廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2×200MW 超高壓高溫燃煤發(fā)電機(jī)組，汽輪機(jī)采用空冷機(jī)組。原配套半干法脫硫+布袋除塵器，由于環(huán)保要求提高及原系統(tǒng)運(yùn)行情況不良，2017 年對(duì)系統(tǒng)工藝進(jìn)行改造，整體工藝變更為“布袋除塵器+濕法脫硫”。本工程項(xiàng)目采用褐煤，煤種情況如表1。

表1

2020 年，電科院對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了性能測(cè)試，布袋除塵器阻力1444 ～1710Pa，項(xiàng)目處于高阻力運(yùn)行。且觀察日常運(yùn)行，設(shè)備長(zhǎng)期處于高阻工況，甚至出現(xiàn)170MW負(fù)荷下仍達(dá)到2000Pa 以上運(yùn)行阻力，設(shè)備高阻運(yùn)行已大幅增加風(fēng)機(jī)能耗，嚴(yán)重時(shí)影響機(jī)組發(fā)電負(fù)荷，影響正常生產(chǎn)運(yùn)行。

2 影響系統(tǒng)阻力因素

袋式除塵器的運(yùn)行阻力高低與很多因素有關(guān)，根據(jù)大量工程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及本項(xiàng)目實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)情況，可歸結(jié)為以下可能原因。

（1）布袋除塵器設(shè)計(jì)過濾面積不足，濾袋過濾風(fēng)速偏大。

（2）前端脫硝系統(tǒng)氨逃逸過大，產(chǎn)生的硫酸氫銨引起粉塵黏性大幅度增加，布袋除塵器濾袋無法得到有效清灰。

（3）濾袋發(fā)生糊袋，整體透氣性下降，無法得到有效清灰。

（4）清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題，無法有效將濾袋表面堆積的粉塵清除。

（5）設(shè)備整體結(jié)構(gòu)問題，內(nèi)部流場(chǎng)不均。

3 高阻原因分析

根據(jù)本項(xiàng)目運(yùn)行和停爐檢查的情況，收集相關(guān)資料，并對(duì)飛灰及濾袋進(jìn)行了抽樣檢查，對(duì)本項(xiàng)目高阻原因分析如下。

3.1 實(shí)際過濾風(fēng)速核算

根據(jù)電科院測(cè)試情況，本項(xiàng)目滿負(fù)荷工況條件下，煙氣量1447500m3/h。原脫硫協(xié)議顯示原布袋除塵器配套濾袋數(shù)量8592 條，規(guī)格φ130×8065mm，脈沖閥數(shù)量400 只，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解，本項(xiàng)目實(shí)際已做局部改造，將每個(gè)脈沖閥噴吹濾袋數(shù)量封堵2 條，現(xiàn)有布袋除塵器濾袋數(shù)量為7620 條，實(shí)際面積25100m2。基于以上條件，本項(xiàng)目布袋除塵器實(shí)際運(yùn)行過濾風(fēng)速υ=0.96m/min，對(duì)于布袋除塵器而言，屬正常過濾風(fēng)速。

3.2 脫硝系統(tǒng)氨逃逸及飛灰分析

從停爐進(jìn)入除塵器內(nèi)部檢查的情況來看，除塵器部分進(jìn)口分布板堵塞非常嚴(yán)重，進(jìn)口喇叭壁板上黏附一層黑色物質(zhì)。濾袋迎塵面積灰較多且顆粒狀板結(jié)非常嚴(yán)重，板結(jié)較厚且粉塵不易清除。現(xiàn)場(chǎng)照片如（圖1）。

圖1 分布板堵塞及濾袋糊袋圖片

對(duì)布袋除塵器濾袋表面飛灰進(jìn)行取樣，同時(shí)對(duì)進(jìn)口喇叭上的黑色物質(zhì)取樣，對(duì)相關(guān)樣品進(jìn)行NH4+和SO42-含量檢測(cè)。從檢測(cè)數(shù)據(jù)來看，氨含量值從2.95 ～33.922mg/g（氨含量超過1mg/g 時(shí)已發(fā)生較嚴(yán)重堵塞、無法有效清灰）。由此可見，本項(xiàng)目脫硝裝置氨逃逸特別嚴(yán)重，而硫酸氫銨造成粉塵黏性極大，嚴(yán)重影響布袋除塵器性能及濾袋清灰。

3.3 濾袋檢測(cè)情況分析

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)抽取樣袋進(jìn)行檢測(cè)，從檢測(cè)數(shù)據(jù)分析，迎塵面積灰較多且顆粒狀板結(jié)非常嚴(yán)重，板結(jié)較厚且粉塵不易清除。清灰前透氣性極差，濾袋透氣性測(cè)試值僅為4.1 ～6.7L/dm2·min（我司已測(cè)量大量投運(yùn)后濾袋的透氣性，未被糊濾袋正常運(yùn)行1 年其抽樣檢測(cè)濾袋透氣性一般≥40L/dm2·min，即使運(yùn)行多年的濾袋，抽樣檢測(cè)濾袋透氣性一般也有20 ～30L/dm2·min），說明本項(xiàng)目濾袋板結(jié)、糊袋現(xiàn)象嚴(yán)重，現(xiàn)有清灰系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)高效清灰。而板結(jié)、糊袋一般是由于氨逃逸、漏水等因素導(dǎo)致煙氣粉塵潮濕、黏結(jié)而造成。

3.4 清灰系統(tǒng)

清灰系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，將直接關(guān)系到能否有效、合理地將濾袋表面堆積的粉塵清除。清灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要分為脈沖噴吹條袋數(shù)及脈沖噴吹量設(shè)計(jì)和清灰補(bǔ)氣速度兩部分。

（1）單閥脈沖噴吹條袋數(shù)及脈沖噴吹量：根據(jù)本項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，單個(gè)脈沖閥噴吹濾袋數(shù)量分別為19 條和20 條，本項(xiàng)目現(xiàn)配用4 寸閥，單閥噴吹條袋數(shù)及脈沖噴吹量可滿足使用要求。

（2）清灰補(bǔ)氣速度。①現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)時(shí)，通過觀察一段時(shí)間的清灰后壓縮空氣管路壓力變化，可以發(fā)現(xiàn)單閥噴吹后，其對(duì)應(yīng)氣路的壓力下降很快，而且壓力還未恢復(fù)到最高點(diǎn)時(shí)下次噴吹又開始了，說明現(xiàn)有設(shè)計(jì)的補(bǔ)氣存在不足。現(xiàn)有壓縮空氣氣路設(shè)計(jì)如圖2。②本項(xiàng)目的清灰管路與輸灰是同一路供氣，從其他項(xiàng)目運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，此種方式的清灰供氣會(huì)受到輸灰用氣的影響。③壓縮空氣管道和氣包進(jìn)氣管路及對(duì)應(yīng)閥門偏小，氣包之間也未連通形成更大的儲(chǔ)氣空間。

圖2 壓縮空氣氣路設(shè)計(jì)圖

3.5 設(shè)備整體結(jié)構(gòu)及氣流分布

（1）從停爐檢查情況來看，布袋除塵器后面幾個(gè)倉室通道均有一定程度積灰（圖3），這將在一定程度上減少通道流通截面，影響系統(tǒng)機(jī)械阻力。

圖3 布袋除塵器倉室通道積灰情況

（2）除塵器CFD 試驗(yàn)情況（圖4）。

圖4 除塵器CFD 試驗(yàn)內(nèi)部流場(chǎng)模擬圖

從上面兩張圖可以看出，除塵器入口煙道設(shè)計(jì)及內(nèi)部流場(chǎng)設(shè)計(jì)均不均勻。進(jìn)入袋區(qū)入口煙道未設(shè)置導(dǎo)流板導(dǎo)致進(jìn)入布袋區(qū)各倉室的煙氣不均，布袋下進(jìn)口處設(shè)置擋板會(huì)影響氣流的流通截面，此種結(jié)構(gòu)形式的阻力相對(duì)較大。綜合上述分析，本項(xiàng)目運(yùn)行高阻主要原因?yàn)椋呵岸嗣撓跸到y(tǒng)氨逃逸遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值，其產(chǎn)生的大量硫酸氫氨黏性很強(qiáng)，粉塵黏附在濾袋上，無法通過實(shí)現(xiàn)有效清灰；同時(shí)清灰系統(tǒng)設(shè)備存在一定缺陷以及內(nèi)部流場(chǎng)不均勻也是導(dǎo)致布袋除塵器阻力居高不下的原因之一。

4 解決方案

為徹底解決本項(xiàng)目高阻運(yùn)行問題，建議采用以下技術(shù)措施。

（1）確保脫硝系統(tǒng)可靠運(yùn)行，加強(qiáng)對(duì)脫硝系統(tǒng)氨逃逸的監(jiān)控，確保氨逃逸量不超過設(shè)計(jì)值（＜3ppm），最大限度降低硫酸氫氨對(duì)布袋除塵器的影響。

（2）建議更換整套清灰系統(tǒng)（含氣包、噴吹管、連接管和配套的脈沖閥）和壓縮空氣管道系統(tǒng)，采用先進(jìn)的清灰系統(tǒng)及控制方式，提高氣包補(bǔ)氣速度，確保清灰系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)良好的清灰效果。氣路設(shè)計(jì)可參考以下方式（圖5）。

圖5 改進(jìn)后的氣路設(shè)計(jì)圖

（3）整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化內(nèi)部流場(chǎng)。①在布袋除塵器入口煙道合理設(shè)置導(dǎo)流板，確保進(jìn)入各倉室氣流均布。②將布袋除塵器花板以上整體加高，保證煙氣進(jìn)入除塵室后底部有充足的空間進(jìn)行煙氣均勻性調(diào)整。③將凈氣室改造為封閉式大凈氣室結(jié)構(gòu)，減少漏風(fēng)率，有效防止雨水滲漏引起濾袋糊袋。④從濾袋檢測(cè)報(bào)告可以看出，濾袋透氣性指標(biāo)很差，大量粉塵已滲透進(jìn)濾袋內(nèi)部纖維層，近期清洗重新投運(yùn)后，阻力容易緩步上升，建議更新濾袋。⑤如同意整體加高方案，則建議適當(dāng)增加袋區(qū)過濾面積，設(shè)計(jì)風(fēng)速建議≤0.9m/min，在保證阻力的同時(shí)，降低粉塵排放濃度。

通過以上處理措施改善后，除塵器運(yùn)行投運(yùn)至今，未再發(fā)生阻力異常升高現(xiàn)象，設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)語

由于燃煤機(jī)組煙氣工況變化、除塵器運(yùn)行與維護(hù)不當(dāng)?shù)仍驅(qū)е略O(shè)備異常，要求加強(qiáng)對(duì)濾袋壓差管理，通過優(yōu)化脫硝系統(tǒng)運(yùn)行和除塵器結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)日常檢修管理，提高機(jī)組運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。