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    脈沖袋式除塵器-淺議燃煤鍋爐的脈沖袋式除塵器應用與設計-一恒除塵設備

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    淺議燃煤鍋爐的脈沖袋式除塵器應用與設計

    來源:一恒除塵設備發布時間:2012/7/6 15:15:47
    1958年Mikropul為脈沖袋式除塵器取得專利,并實際上壟斷這部分市場直至1970年代。這種脈沖袋式除塵器使用高能量在線清灰系統,與深層過濾介質相結合,能以大約一半的過濾面積處理等量的氣體,或者說氣布比為老式除塵器的一倍。結果,它就比常用設備便宜,占的空間也較少。因而市場看好。
    雖然Mikropul在市場上占有領先地位許多年,但他們不能超過原有設計顯著地發展他們的除塵器,特別是在所用濾袋的長度方面(袋長2.4—3.Om)。
    Flakt公司在1930年代就開發了一系列常用的袋式除塵器,但在70年他們得到碳化硅公司關于“Posipulse”除塵器的許可證以前,并沒有涉及脈沖噴吹技術。“Posipulse”除塵器是一種低壓脈沖噴吹袋式除塵器,具有100kPa的精灰空氣壓力,大直徑脈沖閥和脈沖空氣分布管,濾袋直徑130mm,最大長度3m。‘
    Flakt公司在“Pcsipulse”的基礎上著手深入細致的開發工作,目前是要能有效地為5m長和更長的濾袋清灰。這項努力在1974年推出“Optipulse”除塵器時結束。“Optipulse”的特點是清灰空氣壓力達200kPa,使用大直徑速開脈沖閥,濾袋直徑130mm,長5m,并很快標準化為6m。
    1978年,在丹麥Kyndby發電廠60MW粉煤鍋爐原有電除塵器外殼中改裝的3臺Op- tipulse除塵器中第一臺開始運轉。還有一臺較小的設備裝在丹麥的Enstede發電廠,處理一臺30MW旋風燃燒鍋爐產生的煙道氣。這時Flakt公司已經進行了一些關于反吹風和脈沖清灰袋式除塵器的中間規模的研究。
    以后,在澳大利亞、歐洲、美洲的燃煤鍋爐上安裝了一系列的脈沖袋式除塵器。當Ten- nyson、Bulimba和Callide發電廠的總共28臺取代機械除塵器的袋式除塵器在1983年投入運轉時,世界各地用于鍋爐的脈沖袋式除塵器的數量就大大上升了。并且除塵器的脈沖清灰方式也有了高壓/小氣量,中壓/中氣量和低壓/大氣量的劃分。
    在我國,1981年10月北京市勞動保護科學研究所與吳江除塵設備廠一起,于北京解放軍報社的10t/h煤粉鍋爐上采用了對噴的脈沖袋式除塵器來凈化煙氣,將濾袋長度增加到5m。耐高溫過濾材料選用上海紡織科學院研制的芳砜綸和大連金光廠生產的惡二唑。鍋爐的煙氣量為29635Nm3/h,過濾面積264m2,過濾速度1.8m/min左右,運行后濾袋的使用壽命不長。后改用Nomex過濾材料,但實踐證明,這種濾料用于鍋爐除塵也因抗水解等性能不好而容易損壞。
    1987—1990年,由北京市勞動保護科學研究所主持,東北工學院等單位參加的國家環保局“七五”攻關項目“袋式除塵技術研究”( 58-02-08)中,雖然也知道國外已有了Ryton濾料,但可惜沒能找到做實驗,因而只把美國的Gore玻纖覆膜濾料、撫順生產的Nomex濾袋、Conex/可麥爾、可麥爾/restex濾袋和南京玻璃纖維研究院生產的膨體玻纖布和玻纖針刺氈,以后又用了德國拜耳公司提供的Dralon-T,共8種用于鍋爐除塵進行比較。經過一年的運行試驗,我們發現對燃煤鍋爐煙氣凈化性能最好的是Gore-tex,在溫度低于130℃時,Dralon-T耐酸耐水解性能好,Restex的基布強度也很好,其他材料則不理想。
    1992年北京燕莎中心鍋爐房使用的兩臺7MW沸騰鍋爐配套兩臺SDK36型脈沖袋式除塵器,過濾材料為Dralon-T,濾袋尺寸為+140×4420mm,每臺除塵器108個袋,后因鍋爐煙塵溫度高,濾袋破損,最終改燒天然氣。
    1995年廣州煙塵治理專業公司在廣州味精廠35t/h沸騰爐上使用脈沖袋式除塵器,處理煙氣量在80000m3/h左右,濾料是加拿大阿巴尼公司提供的用P84和Ryton復合制成的針刺氈,雖然在設計和制造方面還不夠完善,但使用情況基本上還不錯。
    吳江寶帶除塵有限公司引進美國EEC(環境技術公司)的袋式除塵技術,在GEF資助的“高效工業鍋爐”項目中設計制造了用于示范工程現場——安陽化肥廠發電鍋爐的脈沖袋式除塵器從投入運行至今已二年多,使用情況良好。過濾材料為玻璃纖維濾料。其后于2001年,該公司又為呼和浩特城市發展集團的4臺燃煤鍋爐設計制造了脈沖袋式除塵器,今年又安裝了5臺,共有9臺袋式除塵器投入使用。與此同時,呼和浩特電廠2臺670t/h粉煤鍋爐也應用了從澳大利魯奇公司和太平洋電力集團引進的低壓回轉脈沖袋式除塵器,使用8m橢圓形 Ryton針刺氈濾袋,也已于2001年底開始運行。
    這些情況說明,我國的燃煤鍋爐應用袋式除塵器已顯現出光明的前景。
    分析國內外情況,可以認為,鍋爐應用袋式除塵器能否成功,主要要考慮:①濾料選用是否得當;②是否能針對處理的是高溫酸性氣體這樣一種具體條件采用相應的能保證效果良好的技術措施。此外,除塵器的設計和制造質量也要好。下面分別談一談有關的技術問題:
    1濾料的選擇
    濾袋材料可以認為是袋式除塵器的核心問題。因為濾袋是影響除塵器性能的關鍵部件,如果濾料不適于應用,就可能成為一個最大的運行問題,而更換濾袋是影響運行費用的重要因素。對濾料的選擇主要應考慮:
    (1)煙氣溫度。鍋爐煙氣具有100℃以上的高溫,所以處理鍋爐煙氣的濾料要有一定的溫度承受能力??捎糜阱仩t煙氣除塵的濾料能耐的溫度以玻纖布、P-84的特氟綸為最高,都能耐260℃,而Ryton能耐190℃,Dralon T能耐125℃。
    (2)煙氣化學性質。由于鍋爐燃料含硫,所以煙氣中有硫氧化物,硫氧化物的多少與酸露點高低有直接關系。為避免袋式除塵器中結露,應保持煙氣溫度高于酸露點(最好高20℃),料應能適應這一要求。鍋爐煙氣還含有水分,對濾料會產生水解作用。煙氣中含氧量的多少也要考慮,高溫下含氧達到一定程度,有的濾料就會因熱氧化而損壞。 是豇
    (3)排放標準。如果必須達到很低的出口排放量,則越是有效的濾料越有利。 (4)費用。濾料的相對價格最多有相差十幾倍的,所以必須根據系統的大小、濾料的特性、預期使用壽命、運行小時數、可靠性、出問題的可能性等等來考慮初投資。
    將這些因素綜合考慮,鍋爐的袋式除塵器使用Ryton濾料是比較好的選擇。因其抗酸、耐水解、耐磨的性能都好,價格也不太貴,只要煙氣含氧量低于其能耐受的程度(不同的溫度下能耐受的含氧量不同),就取得良好效果。P84的捕塵效果比Ryton更好,但耐水解能力不如Ryton。Dralon T抗酸、耐水解、耐磨的性能也好,但能耐受的溫度低。戈爾塔克斯和特氟綸則價格昂貴。諾梅克斯耐水解能力差,一般不適應于鍋爐除塵。玻纖布耐磨性能不好,使用壽命較短,但在美國仍有一些工業鍋爐的脈沖袋式除塵器采用玻纖布濾袋,因為據他們推算,玻纖布濾袋至少要用12個月才能在經濟上敵得過其他控制煙塵方法,而他們的玻纖布濾袋使用壽命可以達到18個月以上。
    2氣流速度和分布
    氣布比是確定袋式除塵器大小的主要因素。根據國外經驗,鍋爐煙氣使用脈沖袋式除塵器凈化,氣布比以取1.2m/min宜。
    除氣布比外,還有一個需要考慮的氣體速度問題,就是“可用速度”。
    “可用速度(can veloeity)”是一個較新的術語,它的大小對濾袋被過濾的含塵氣體磨損以及因脈沖清灰而脫離濾袋的顆粒物隨氣流重新返回濾袋表面有影響??捎盟俣仁浅龎m器內煙氣不應超過的最大速度,達到這個速度煙氣就會磨壞濾袋或帶走顆粒物。
    在內側過濾的袋式除塵器中,可用速度以濾袋的濾料面積乘氣布比(=每條濾袋的工況 m3 /min)再除以濾袋底部的敞口面積來計算。這就是煙氣進入濾袋時的速度。
    氣體入口在灰斗上或氣體人口迫使氣流進入灰斗的外側過濾袋式除塵器,可用速度按與濾袋底部等高的平面上煙氣流速來衡量。計算方法是用一個分室的截面積減去濾袋占有的面積,再除該分室的煙氣流量。準確地限定可用速度是比較困難的,應用于鍋爐時,最大可用速度一般是70~75m/min。
    上面說到的氣布比和可用速度二者的數值是在袋式除塵器內各處都應保持的。如果按1. 2m/min的氣布比設計的袋式除塵器中氣體分布不均勻,以致一個分室中以不到1m/min的氣布比運行,而在另一個室中以超過2m/min的氣布比運行,則該系統是不會成功的。同樣,如果設計的可用速度平均值為70m/min,但因入口氣體分布不良,袋式除塵器系統的某些部分達到150m/min或更高的可用速度,而其他部分則是空氣死區或有逆流。這樣就會導致演袋過早地損壞。因此,在袋式除塵器系統中采取某些使氣流分布均勻的措施是很重要的。吳江寶帶除塵有限公司引進美國EEC的袋式除塵技術中就包括這方面的內容。
    3濾袋清灰系統
    濾袋必須進行正常的清灰,以免對煙氣流形成過大的阻力,從而減少鍋爐的通風。應當保持濾袋清掉的灰不少于新來的灰負荷,否則阻力會逐漸增大,但濾袋過度清灰也會有害。其原因有二:①最明顯的是,濾袋每次清灰都使它屈曲而施加應力,清灰愈頻繁,濾袋壽命就會愈短;②過度清灰摧毀了粉塵層。濾袋每次清灰,粉塵層都是有一些破壞的,在合理的范圍內,這是正常的,而且在預計袋式除塵器的除塵率時也把它考慮了。但如果清灰頻率超過正常程度,或其強度太大,則粉塵層就會被破壞得使除塵率不能滿足要求。
    不同的袋式除塵器有不同的清灰技術。從國外情況來看,不管什么清灰技術,都有兩點相似:
    (1)大部分鍋爐或其他產生煙氣的生產過程所用的袋式除塵器都是離線清灰——在清灰期間把分室隔離。
    (2)清灰一般是由壓差啟動,有一個壓差設定點觸發清灰周期,同時大部分還以定時器作為附加控制手段;如果在規定的運行時間之內未由壓力設定點引起清灰,則無論壓力降多大都將為系統清灰。
    一旦清灰起動,有些系統是把程序設定為清灰一直繼續到清過灰的濾袋已足以滿足壓力設定點的要求為止,其余濾袋不再清灰;另外一些系統則是把清灰繼續到袋式除塵器全部清灰為止。一般地說,后者比較好,然而,也有一些情況則是前者較好。
    如果在一次周期中袋式除塵器全部被清灰,則袋式除塵器運行時一些分室中濾袋清潔而另一些分室中濾袋多塵(一種導致氣流不平衡的情況)的時間比較少。
    在某些特殊情況下部分清灰是較好的。如果除塵器排出煙氣的不透明度僅僅在可接受程度的邊緣,則當全部袋式除塵器被清灰時,可能有噴灰現象,而如果把清灰分成幾點進行,則噴灰就不會出現。其次,當把袋式除塵器用作脫硫系統的一部分時,可能在濾袋的粉塵層上發生相當大部分的酸性氣體反應。在這種情況下,全部清灰可能造成暫時的酸性氣體大量排放,分步清灰則可以消除這種現象。
    4運行與維護
    鍋爐應用的脈沖袋式除塵器即使設計和制造都很好,但如果運行方法不得當,也會造成嚴重后果。
    在運行方面,除塵器的起動和停機是兩個很重要的環節。有許多除塵器濾袋過早破損的根源就是起動和停機的方法不對。新裝的或已長時間停止運行的袋式除塵器在起動時濾料會處在酸露點以下,從而會受到冷凝物的危害,容易形成永久性的堵塞。因此,采取措施盡可能地保護濾料,直到達到穩定的運行溫度是很重要的。
    袋式除塵器停機時,如果停機時間短,不應為濾袋清灰,并注意除塵器保溫。如果停機時間長,應當為所有濾袋清灰,必須利用引風機和鼓風機把袋式除塵器內殘留的酸性氣體清除。
    在袋式除塵器運行期間應經常檢查除塵器的壓差,因為系統壓差是袋式除塵器總性能的最佳標志,而各個分室的壓差則是相應的濾袋狀況的最佳標志。壓力降如果突然增大或減少就可能意味著濾袋堵塞、濾袋有漏洞、閥門不動作、清灰系統不正?;蚧叶愤^滿。這時就必須立即行動,隔離該分室并解決問題,以防濾袋破損。
    為保持袋式除塵器長期良好地運行,做好日常維護工作是很重要的。因此,應對壓差、脈沖閥、輸灰系統、灰斗振動器和閥門的運行情況,閥門控制器、電磁閥、限位開關、風機、馬達和儀表的運行是否良好等作定期檢查。
    到一定時間從每個分室隨機取出1或2條濾袋進行實驗室分析,以便預測濾袋壽命并考慮要不要正好在它需要更換以前就更換。
    此外,還應注意檢查是否有粉塵堆積在花板的潔凈側、濾袋狀況、灰斗中灰的積聚、灰斗加熱器的性能、提升閥胡密封等情況。
    只要從設計、制造、安裝、控制及日常運行維護等方面都加以注意,應用袋式除塵器在燃煤爐上是能獲得成功得。
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