火電廠除塵系統(tǒng)的可靠性分析

0除塵器可靠性設計之重要性由于職業(yè)能源設備的蒸汽污染，大部分國家都嚴格要求鍋爐的蒸汽排放。自2004年1月1日起，中國開始實施新的gb1323-2003年華爾道夫排放標準，這表明中國的環(huán)境控制標準相對嚴格。我國電廠大部分屬于火力發(fā)電廠,而粉塵是火力發(fā)電廠排放的主要污染物之一,研制具有更高除塵效率的除塵系統(tǒng)已成為環(huán)保領域所面臨的重要課題。目前,火電廠主要采用電除塵器和布袋除塵器,與電除塵器相比,布袋除塵器具有除塵效率高、燃料適用性強、設備一次投資少和可在線維修等優(yōu)點。然而,布袋除塵器在實際使用過程中,時而出現(xiàn)燒袋、糊袋、氣室出口提升閥突然關閉、氣室壓力波動大和電氣誤動等現(xiàn)象,這些現(xiàn)象有的會縮短布袋使用壽命,造成除塵效率的急劇下降,有的會對除塵器及鍋爐的安全構成嚴重威脅。這就要求布袋除塵器設計人員注重布袋除塵器的可靠性設計,把應對突發(fā)情況和長期運行的穩(wěn)定性作為除塵器設計時的一項重要衡量指標;同時,運行維護人員也必須加強業(yè)務知識學習,樹立安全意識,從運行維護的角度為除塵器的可靠、穩(wěn)定運行提供支持。1通過設立清灰控制器,使各單步濾袋原料分離布袋除塵器有多種形式,其中脈沖布袋除塵器是近年發(fā)展起來的高效、主流袋式除塵器,在火電廠中得到了廣泛應用。它主要由卸灰系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、噴吹系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等幾部分組成。脈沖布袋除塵器通常采用下進氣結構(如圖1所示),含塵煙氣由進風口經(jīng)進風通道均勻分配后進入各灰斗上部,部分較大的塵粒由于慣性碰撞、自然沉降等作用直接落入灰斗,其他細塵轉折向上進入箱體,經(jīng)布袋過濾后,塵粒被阻留在濾袋外側,凈化后的氣體由濾袋內(nèi)部進入上箱體凈氣室,再通過各氣室提升閥、出風口排入煙囪。隨著過濾過程的不斷進行,濾袋外側所積附的粉塵不斷增加,從而導致布袋除塵器本體的阻力逐漸升高。當阻力達到設定值或過濾時間達到設定值時,清灰控制器發(fā)出清灰信號,首先令一個袋室的提升閥關閉以切斷該室的過濾氣流,然后依次打開各電磁脈沖閥,逐行噴吹,壓縮空氣由氣源順次經(jīng)氣包、脈沖閥、噴吹管上的噴嘴以極短的時間向濾袋噴射。壓縮空氣在袋內(nèi)高速膨脹,使濾袋產(chǎn)生高頻振動變形,使濾袋外側所附塵餅變形脫落。在充分考慮了粉塵的沉降時間后,提升閥打開,此袋室濾袋恢復到過濾狀態(tài),而下一袋室則進入清灰狀態(tài),直到最后一袋室清灰完畢為1個周期?！?·華電技術第32卷2布場建成可靠性分析2.1采用環(huán)保、節(jié)能的方法來制造采用的可以磨損和不影響的磨損問題保證除塵器在使用周期內(nèi)除塵效率達標是衡量布袋除塵器工作可靠性的重要指標之一。布袋除塵器在運行初期一般都能保持較高的除塵效率,但隨著使用時間的增長,很多除塵器的除塵效率會逐步下降,在布袋使用壽命的中后期,布袋破損已比較嚴重,除塵效率已不能滿足環(huán)保要求。造成布袋磨損的主要原因如下:(1)煙氣分布不均,在氣室局部過濾風速過高,致使粉塵加劇沖擊、磨損布袋;(2)布袋間的距離過小造成布袋間碰撞磨損或是籠骨彎曲、籠骨與布袋底部間隙過小等造成的布袋與籠骨間的碰撞磨損;(3)噴吹管噴嘴與布袋口的豎直偏差較大,使噴吹管噴出氣流直接沖刷布袋上段而產(chǎn)生磨損;(4)布袋清洗太頻繁或噴吹壓力過高亦會加速布袋的磨損。在設計中必須采取針對性措施以減小布袋破損率,延長布袋的使用壽命,保證除塵器在使用周期內(nèi)運行的可靠性。減小布袋磨損的措施主要有2種。(1)在設計時合理布置布袋,均衡氣流,避免局部氣流速度過高。在工程設計中,可采用導流裝置均流氣體或分流裝置分流氣體等措施來解決局部氣流速度過高致使布袋磨損的問題,采用擋灰板來解決煙塵直接與布袋碰撞造成的磨損問題。(2)在安裝過程中,需控制好噴吹管的噴嘴與布袋口的對正關系;在運行初期,需保持較低的噴吹壓力和較長的噴吹周期,保證在布袋的表面保持一定厚度的粉塵初始層。2.2采用熱風、平均濕度、.布袋除塵器濾料的材質對溫度有一定的要求,當超過使用溫度范圍時,布袋有被燒毀的危險,這對除塵器的可靠運行造成了嚴重威脅。防止煙氣超溫造成燒袋的措施如下:(1)在鍋爐出口的煙道上裝設冷風閥,冷風閥打開后吸入的冷風量應能使煙氣溫度降低10℃以上。吸入的冷風量需由熱平衡方程計算得出;通常設定,當煙氣溫度達到160℃時延遲1min后溫度仍然不小于160℃,則冷風閥打開,這樣,可防止煙氣溫度的抖動造成冷風閥的頻繁啟閉;(2)采用噴水降溫,噴入煙氣的水量亦需由熱平衡計算得出。噴水時必須保證水霧進入布袋除塵器前已全部氣化,以防糊袋;(3)若吸入冷風或噴水后,煙氣溫度仍不能滿足要求,當溫度達到旁通閥開啟溫度時,關閉冷風閥或停止噴水,同時關閉各分室提升閥并打開旁通閥,煙氣直接從旁路出去。布袋除塵器具有定壓控制功能,當除塵器進出、口壓差大于設定值時,控制器發(fā)出清灰信號使各氣室依次清灰。通常各室清灰1遍后除塵器壓差會下降到設定值以下,但在煙氣含灰量和濕度過大或清灰力度過小時,壓差可能不降反升,此時必須采取有效措施將壓差降下來。在除塵器設計時,應具有以下功能:在自動控制時,若噴吹1遍后除塵器仍超壓,則控制器自動重復發(fā)出清灰信號重新清灰1次;在手動控制上,設置手動噴吹控制功能,通過手動噴吹快速完成清灰和重復噴吹,若上述措施效果不好,可先將布袋除塵器打到旁路狀態(tài),再啟用手動噴吹清灰,待壓差回落后再調(diào)回過濾狀態(tài)。2.3預防火焰燒袋在以生物質為燃料的火電廠中,鍋爐尾氣中往往含有大量的火星,火星若附著在布袋上會使布袋燒出孔洞,造成除塵效率顯著下降。為了保證除塵器在使用周期內(nèi)可靠、穩(wěn)定工作,必須采取有效措施預防火星燒袋。(1)選擇阻燃性能良好的濾袋;(2)采用預噴涂技術對布袋進行預涂灰,確保布袋表面的初始層厚度,阻斷火星與布袋的直接接觸;(3)采用預除塵技術將煙氣中火星等大顆粒除去后再進入布袋進行過濾,工程上通常是在布袋除塵器前加裝旋風除塵器或是在布袋除塵器內(nèi)布置一定分布的煙氣擋板來進行預除塵;(4)如果煙氣不但含有火星而且溫度較高,可采用向除塵器前煙道中噴水的方式去除火星,或采用噴水加旋風除塵器的組合方式去除火星。2.4煙氣中氧的質量分數(shù)對連續(xù)溫度控制的影響在火力發(fā)電廠中,布袋除塵器通常采用PPS作為濾料,PPS具有良好的物理和化學性能,但PPS的耐氧化能力弱,受氧化危害的程度隨著含氧量和溫度的升高而劇增。布袋被氧化后強度會明顯降低,容易破損失效。圖2為PPS的連續(xù)工作溫度與煙氣中氧的質量分數(shù)的關系圖,從中可以看出:當煙氣中氧的質量分數(shù)為8%時,連續(xù)工作溫度為155℃;而當煙氣中氧的質量分數(shù)增至10%時,連續(xù)工作溫度不超過150℃。所以,控制煙道和本體漏風量從而減少煙氣的含氧量,是保證布袋可靠、穩(wěn)定使用的必要條件。此外,若除塵器頂部漏風,由于負壓的作用,還可能導致雨水被吸入,造成布袋糊袋,影響除塵器運行。第5期王磊,等:火電廠布袋除塵器可靠性分析·3·2.5旁路閥使用壓力布袋除塵器上各氣室出口的提升閥和旁路閥一般均為氣動閥,氣動閥的可靠工作對保證除塵器的安全運行至關重要。除塵器處于過濾狀態(tài)時,煙氣經(jīng)各分室提升閥排入出氣煙道,此時必須使提升閥可靠打開才能保證氣路的暢通,否則,會造成除塵器和鍋爐爐膛的壓力瞬間陡升,若不及時處理有造成除塵器倒塌和爐膛爆炸的危險。除塵器處于旁路狀態(tài)時,煙氣經(jīng)旁路閥排入出氣煙道,同理,必須使旁路閥可靠打開才能保證氣路的暢通,否則會造成同樣的危險。氣動閥啟閉所用壓縮空氣的壓力一般要求大于0.2MPa,要保證氣動閥的可靠動作首先要確保壓縮空氣的正常供給,為此可采取以下措施:(1)在壓縮空氣壓力低于0.3MPa時,自動停止噴吹清灰,將有限的氣源用于供應提升閥和旁路閥;(2)在提升閥和旁路閥的供氣管路上加裝止回閥,防止氣缸內(nèi)的壓縮空氣倒流入輸氣管道;(3)當空氣壓縮機儲氣罐內(nèi)的壓力低于0.3MPa時,備用空氣壓縮機應能自動啟動以增加供氣量。此外,由于除塵器過濾狀態(tài)與旁通狀態(tài)的相互切換是靠提升閥和旁路閥的聯(lián)鎖動作實現(xiàn)的,因此,狀態(tài)切換時必須采取措施保持除塵器壓力的平穩(wěn)。在宿州生物質能發(fā)電廠布袋除塵器工程的調(diào)試中發(fā)現(xiàn),過濾狀態(tài)與旁通狀態(tài)相互切換的瞬間壓力陡然上升,特別是煙氣流量大時,壓力上升加劇。經(jīng)過查找和分析,發(fā)現(xiàn)在旁通閥關閉時各分室提升閥滯后1s左右才打開,雖然控制程序中設定旁通閥關閉時各分室提升閥同時打開,但由于摩擦外力作用仍然會存在1s左右的延時。經(jīng)過調(diào)整PLC控制程序,在旁通閥關閉前5s提升閥即開始打開,同理,在各分室提升閥關閉前旁通閥亦提前5s打開,這樣調(diào)整后,過濾狀態(tài)與旁通狀態(tài)相互切換時壓力變化平穩(wěn)。2.6plc系統(tǒng)干擾布袋除塵器普遍采用PLC控制系統(tǒng)。在工程應用中,由于電磁干擾的存在,控制系統(tǒng)誤動的現(xiàn)象時有發(fā)生,誤動直接影響布袋除塵器的安全運行,因此,提高控制系統(tǒng)抗干擾能力是關系到布袋除塵器安全運行的關鍵。外界的干擾通常通過電源和信號線引入PLC系統(tǒng)。PLC電源由電網(wǎng)供電,電網(wǎng)受到空間電磁干擾的影響在線路上產(chǎn)生感應電壓和電流,此外,電網(wǎng)內(nèi)部的變化(如開關操作浪涌、大型電力設備啟停、交直流轉動裝置引起的諧波、電網(wǎng)短路暫態(tài)沖擊等)都可通過輸電線路傳到PLC電源上。與PLC控制系統(tǒng)連接的各類信號傳輸線,除了傳輸有效的各類信號之外,也會有外部干擾信號侵入。這種干擾主要有2種途徑:一是通過變送器或共用信號儀表的供電電源串入的電網(wǎng)干擾;二是信號線受空間電磁輻射感應的干擾,即信號線上的外部感應干