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布袋除塵器及管中管技術(shù)在京豐三熱的應(yīng)用——吳志強(qiáng)觀點(diǎn)
2016.11.29
    摘要:布袋除塵器+管中管氣力輸送技術(shù)用來(lái)收集和處理火力發(fā)電廠鍋爐飛灰在國(guó)內(nèi)尚處于探索階段,本文詳細(xì)介紹了大唐環(huán)境科技工程有限公司在京豐熱電#7爐(100MW)改造中使用的美國(guó)Ets布袋收塵技術(shù)和自主研發(fā)的管中管氣力輸送技術(shù),并希望能對(duì)國(guó)內(nèi)小型機(jī)組的除塵器改造起到借鑒作用。

    關(guān)鍵詞:布袋除塵器;管中管;氣力輸送


    1、概述

    北京京豐熱電有限公司位于北京市豐臺(tái)區(qū)長(zhǎng)辛店云崗地區(qū),屬于區(qū)域供熱電廠,總裝機(jī)容量為150MW。#6機(jī)組為50MW機(jī)組于1991年12月投產(chǎn),配有高壓、自燃循環(huán)、平衡通風(fēng)、燃煤固態(tài)排渣汽包鍋爐,#7機(jī)組為100MW機(jī)組于1994年12月投產(chǎn)配有高壓、自燃循環(huán)、平衡通風(fēng)、燃煤固態(tài)排渣汽包鍋爐,#7爐配蘭州電力修造廠雙室三電場(chǎng)靜電除塵器(每電場(chǎng)4個(gè)灰斗),控制設(shè)備由福建龍凈生產(chǎn)。電除塵器灰斗出口分為干灰側(cè)和水灰側(cè),干灰側(cè)經(jīng)電動(dòng)給料機(jī)、空氣斜槽、QPB2.5型倉(cāng)泵、DN125/DN150管道進(jìn)入灰?guī)?,每電?chǎng)4個(gè)灰斗經(jīng)斜槽集中后分別使用1臺(tái)QPB2.5倉(cāng)泵,一電場(chǎng)使用1根輸灰管道,二、三電場(chǎng)并聯(lián)合用1根輸灰管道,灰管沿程每隔20米設(shè)一吹堵點(diǎn);水灰側(cè)經(jīng)電動(dòng)給料機(jī)、箱式?jīng)_灰器進(jìn)入灰漿池。本次工程范圍為#7爐電除塵器及干灰輸送系統(tǒng)改造。

    2、原有系統(tǒng)存在的問(wèn)題

    2.1由于煤種變化較大,鍋爐煙氣經(jīng)靜電除塵器后排放不能達(dá)標(biāo)。

    2.2干灰輸送出力不夠、管道磨損嚴(yán)重、堵管發(fā)生頻繁。


    3、改造系統(tǒng)主要特點(diǎn)及設(shè)計(jì)參數(shù)

    3.1布袋除塵器

    布袋除塵器設(shè)計(jì)引進(jìn)美國(guó)ETS公司技術(shù),充分利用原來(lái)的靜電除塵器本體結(jié)構(gòu),灰斗、框架基本不變,煙氣過(guò)濾采用外濾式長(zhǎng)袋中壓脈沖噴吹技術(shù)、可實(shí)現(xiàn)在線清灰、離線檢修。整套布袋除塵器系統(tǒng)由3個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成:布袋除塵器本體、清灰系統(tǒng)、除塵器保護(hù)系統(tǒng)(包括:噴水降溫系統(tǒng)、預(yù)噴涂系統(tǒng))。


    3.1.1布袋除塵器本體

    除塵器改造完全利用原有雙室三電場(chǎng)電除塵器鋼框架、箱體、灰斗及進(jìn)出口煙道。煙氣由空預(yù)器出口出來(lái)后,分為二路煙道,進(jìn)入除塵器的兩個(gè)除塵室。除塵器進(jìn)風(fēng)方式為平進(jìn)平出,保留原電除塵器進(jìn)口煙箱內(nèi)孔板,內(nèi)部增設(shè)倒傾角導(dǎo)流均布板,使進(jìn)入除塵單元的煙氣二次分布和大顆粒預(yù)脫除,導(dǎo)流均布板的形式、尺寸,經(jīng)CFD(計(jì)算機(jī)流場(chǎng)設(shè)計(jì))模擬實(shí)驗(yàn),優(yōu)化驗(yàn)證及美國(guó)Ets/boldeco公司三十多年的設(shè)計(jì)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),保證除塵器氣流組織均布。除塵器凈煙氣室采用步入式凈氣室結(jié)構(gòu)型式,凈氣室高4.3米,便于濾袋、袋籠的更換、維修。

    3.1.2清灰系統(tǒng)

    清灰氣源由新增空壓機(jī)提供,氣源品質(zhì)要求達(dá)到儀控用氣標(biāo)準(zhǔn)。

    布袋除塵器清灰控制模式主要有三種方式:自動(dòng)控制、控制室手動(dòng)控制、就地手動(dòng)控制。

    自動(dòng)控制:自動(dòng)控制采用壓差(定阻)、定時(shí)和綜合控制方式,壓差檢測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在每路除塵器的進(jìn)出口處。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差值時(shí)或時(shí)間周期時(shí),除塵器各室依次進(jìn)行清灰,清灰程序的執(zhí)行由主控柜(PLC)自動(dòng)控制。定時(shí)控制按照設(shè)定好的時(shí)間和周期進(jìn)行清灰工序;采用定阻控制,當(dāng)除塵器差壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),開(kāi)始清灰工序,依次完成所有倉(cāng)室的清灰工作,如果一次清灰后除塵器阻力仍然高于設(shè)定值,清灰繼續(xù)進(jìn)行,并延時(shí)發(fā)出報(bào)警,如果在清灰過(guò)程中,除塵器阻力降低到設(shè)定值以下,清灰工序在完成一個(gè)周期后停止,直到除塵器阻力超過(guò)設(shè)定值,開(kāi)始又一次清灰工序;綜合模式采用時(shí)間和定阻相結(jié)合的形式,在一個(gè)設(shè)定的壓差范圍內(nèi),清灰頻率與壓差成等比的關(guān)系,越接近壓差的下線,清灰次數(shù)越慢,越接近壓差的上限,清灰次數(shù)越快。自動(dòng)控制模式下,整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行控制采用邏輯閉鎖控制,在此模式下操作人員不需參與操作。

    控制室手動(dòng)控制:此操作模式下,系統(tǒng)具備自動(dòng)控制模式的特點(diǎn),但是在此模式下,操作人員需要參與控制,在操作程序上依然受到邏輯閉鎖的控制。也就是說(shuō)在這種控制模式下,人、機(jī)共同參與控制,每一步操作PLC會(huì)自動(dòng)檢查邏輯關(guān)系,發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后系統(tǒng)發(fā)出警告性提示,這種控制模式避免了因操作人員誤操作引起的故障或事故,并設(shè)置操作權(quán)限。此模式不作為正常工作時(shí)使用,只是在調(diào)試時(shí)和設(shè)備維修或排除故障時(shí)使用。

    就地手動(dòng)控制:此工作模式下,系統(tǒng)之間沒(méi)有連鎖,不進(jìn)行邏輯檢查,只能在就地對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行操作,因此不受邏輯閉鎖的控制。這種模式主要用于設(shè)備檢修和調(diào)試時(shí)使用。

    3.1.3除塵器保護(hù)系統(tǒng)

    除塵器保護(hù)系統(tǒng)分為兩種:預(yù)噴涂系統(tǒng)和噴水降溫系統(tǒng)。

    預(yù)噴涂系統(tǒng)主要用于鍋爐點(diǎn)火燃油時(shí),為了避免油煙粘袋損壞濾袋,通過(guò)事先預(yù)涂灰的措施來(lái)對(duì)濾袋進(jìn)行安全防護(hù),通常情況下,鍋爐低負(fù)荷穩(wěn)燃時(shí),煙氣中已含粉塵,采用緩慢清灰,對(duì)濾袋不會(huì)造成傷害,不需要特殊的防護(hù)措施;為了防止鍋爐煙氣溫度過(guò)高損壞慮袋,在鍋爐煙氣出口及除塵器進(jìn)口前各安裝3套溫度傳感器,檢測(cè)并顯示兩處煙氣溫度,溫度信號(hào)傳送至PLC,并由PLC對(duì)溫度值進(jìn)行邏輯判斷,當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟噴水降溫系統(tǒng),高壓水和高壓空氣在噴嘴內(nèi)腔混合,以霧裝形態(tài)噴出,在煙道內(nèi)迅速蒸發(fā),從而達(dá)到降低溫度的目的,噴水量和空氣量隨溫度變化的頻率而自動(dòng)變化。


    3.1.4除塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)

項(xiàng)                 目

單位

數(shù)     據(jù)

處理煙氣量

m3/h

730000~760000

—入口溫度

正常運(yùn)行125-165,短期190

—入口粉塵濃度

g/dNm3

40

出口粉塵濃度

mg/Nm3

≤30

設(shè)備運(yùn)行阻力

Pa

≤1500

—設(shè)計(jì)效率

99.925

—保證效率

≥99.925

—每臺(tái)除塵器室數(shù)

個(gè)

2

—過(guò)濾面積

m2/臺(tái)

12660

—過(guò)濾速度

m/min

0.96~1.0

 

—濾袋材質(zhì)


PPS+P84

—濾布紡織工藝


針刺氈

—濾袋規(guī)格

mm

φ150x8000

—濾袋允許連續(xù)使用溫度

≤180

—濾袋允許最高使用溫度及年允許時(shí)間

℃/h

190/30

—濾袋允許破損率(30000小時(shí))

5

--噴吹氣源壓力

MPa

0.25-0.5

--氣源品質(zhì)


無(wú)油、無(wú)水、無(wú)塵壓縮空氣

--機(jī)械開(kāi)閥時(shí)間

sec

0.1

--耗氣量

m3/min

21


    3.1.5布袋除塵器的主要特點(diǎn)

    1)  氣流分布均勻,設(shè)備阻力低

    入口采用原電除塵器的進(jìn)氣煙箱,并保留原有的氣流均布多孔板,在三層均流板作用下均勻進(jìn)風(fēng),使進(jìn)風(fēng)口流速緩慢的柔和的降低,為粉塵進(jìn)入過(guò)濾式室做準(zhǔn)備,較灰斗進(jìn)氣的傳統(tǒng)除塵器有更通暢的煙程,結(jié)構(gòu)阻力低;在除塵器前部設(shè)置多葉形導(dǎo)流裝置,多葉形導(dǎo)流裝置通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件模擬調(diào)整進(jìn)行設(shè)計(jì),使除塵器內(nèi)部煙氣流場(chǎng)分布合理,使進(jìn)入除塵器的煙氣煙氣低速向?yàn)V袋束周邊四周擴(kuò)散,最大限度降低了煙氣的紊流,及對(duì)濾袋的沖刷、磨損,同時(shí)有效避免粉塵二次揚(yáng)塵,實(shí)現(xiàn)煙氣的二次分配和大顆粒粉塵的預(yù)脫除,減少濾袋負(fù)荷,延長(zhǎng)濾袋使用壽命;除塵室內(nèi)部空間大,煙氣流速較低,利于大顆粒粉塵的預(yù)沉降,降低濾袋的粉塵負(fù)荷。

    2)   運(yùn)行靈活,檢修方便

    大凈煙氣室,檢修、換袋方便。當(dāng)對(duì)某一除塵室需要檢修維護(hù)時(shí),只需關(guān)閉該室的進(jìn)口煙道擋板門(mén)、提升閥,切斷煙氣通道,含塵煙氣被隔絕。檢修人員打開(kāi)該除塵室的檢修門(mén),凈煙氣室通風(fēng)冷卻后,人員即可進(jìn)入室內(nèi)對(duì)設(shè)備檢修維護(hù)。

    3)  漏風(fēng)率低

    4)  抗磨抗高溫濾料

    濾料采用PPS+P84,具有耐酸、耐磨和抗高溫的特點(diǎn)。

    5)  新型的袋籠

    袋籠采用承插式可拆裝袋籠,袋籠堅(jiān)實(shí),并可延伸,換袋、維修方便,袋籠長(zhǎng)8米,分為上、下兩節(jié),相互間有簡(jiǎn)單的鎖扣裝置,拆卸、組裝和運(yùn)輸都十分方便。

    6)  先進(jìn)的控制模式

   采用自動(dòng)控制、控制室控制和就地控制三種方式,結(jié)合PID的調(diào)節(jié)模式,可以適應(yīng)各種工況下在線清灰。

   3.2干灰輸送

    電廠原有灰斗下灰閥、三通、給料機(jī)、進(jìn)料閥和部分斜槽、倉(cāng)泵磨損嚴(yán)重,干灰改造將下灰閥、三通、進(jìn)料閥和給料機(jī)予以全部更換,倉(cāng)泵、斜槽更換1套,并對(duì)其余2套予以更改,倉(cāng)泵、斜槽透氣管道仍利用原有管道。進(jìn)料閥采用國(guó)產(chǎn)圓頂閥,透氣閥采用陶瓷雙閘板閘閥。輸送管系統(tǒng)采用管中管密相氣力輸送系統(tǒng)。

    3.2.1干灰輸送系統(tǒng)的布置與設(shè)備結(jié)構(gòu)

    鍋爐尾部飛灰經(jīng)布袋除塵器收集后均勻的分布在除塵器灰斗內(nèi),按其結(jié)構(gòu)將其分為3組,每組4個(gè)灰斗,共12個(gè)灰斗,每組的4個(gè)灰斗通過(guò)空氣斜槽集中并配1臺(tái)2.5m3倉(cāng)泵,共3臺(tái)倉(cāng)泵,3臺(tái)倉(cāng)泵通過(guò)1根管道串連輸送至遠(yuǎn)方灰?guī)?,其布置如圖一。





圖一 除塵器下灰管布置簡(jiǎn)圖

    輸送管道采用管中管,其結(jié)構(gòu)如圖二所示,由大小2根管道組成,小管套在大管的內(nèi)部并固定在大管頂部,在小管下方每隔一定距離開(kāi)有旁路缺口,缺口內(nèi)鑲嵌阻尼孔板。正常輸送時(shí)管道內(nèi)部呈層流輸送的狀態(tài),上層極少顆粒懸浮在空氣中,呈稀相輸送,大量顆粒沉積在管道的下部,呈密相輸送。由于低速輸送引起大管中灰的堆積,造成大管截面減小,阻力增大,迫使大量空氣進(jìn)入小管,并從下游開(kāi)口噴出,形成強(qiáng)烈的湍動(dòng)氣流,從而撓動(dòng)飛灰,并將其切割吹散,這種方式不斷的反復(fù)循環(huán),推動(dòng)飛灰向前移動(dòng),從而達(dá)到低速輸送而不堵管的目的。如果管道的某處發(fā)生堵管,則在該段灰柱上游的空氣被迫流經(jīng)小管而向下游運(yùn)動(dòng),當(dāng)在某一開(kāi)口處出現(xiàn)了空氣壓力大于移動(dòng)灰柱所需要的壓力狀態(tài),于是空氣就從該開(kāi)口處噴出將灰柱分割,形成長(zhǎng)度較短的灰柱加以輸送并逐漸將其吹散而恢復(fù)正常輸送狀態(tài)。




    3.2.2干灰輸送設(shè)計(jì)主要參數(shù)

輸送當(dāng)量距離

450

提升高度

25

設(shè)計(jì)出力

32.4

倉(cāng)泵數(shù)量

3

倉(cāng)泵容積

2.5

輸送管道口徑

φ168x6/φ194x6.5

輸送氣量

13.9


    3.2.3干灰輸送系統(tǒng)的運(yùn)行


    干灰輸送系統(tǒng)通過(guò)PLC設(shè)定的程序自動(dòng)控制,通過(guò)CRT監(jiān)視操作,整個(gè)系統(tǒng)在程序控制下自動(dòng)啟動(dòng)、運(yùn)行和停止,無(wú)需人員干預(yù)。系統(tǒng)主要分進(jìn)料和輸送兩個(gè)部分,進(jìn)料時(shí)進(jìn)料閥和透氣閥門(mén)開(kāi),通過(guò)時(shí)間或料位計(jì)來(lái)控制裝料的多少,輸送時(shí)進(jìn)氣閥門(mén)和混灰氣閥門(mén)開(kāi),并可根據(jù)空氣管道上壓力變送器的設(shè)定值來(lái)調(diào)節(jié)灰管的輸送壓力。

運(yùn)行中,曾出現(xiàn)過(guò)在輸送過(guò)程中強(qiáng)制關(guān)閉輸送氣源的情況,30分鐘后重新給氣,系統(tǒng)仍能自動(dòng)運(yùn)行的。還出現(xiàn)過(guò)由于操作失誤系統(tǒng)剛開(kāi)始輸送不久,強(qiáng)制停運(yùn)系統(tǒng),再將發(fā)送罐裝滿灰進(jìn)行輸送的情況,不需人為干預(yù),系統(tǒng)仍能夠正常運(yùn)行。


    3.2.4管中管的主要特點(diǎn)

l 

應(yīng)用范圍


è   

受距離限制較其他系統(tǒng)小,特別適合于長(zhǎng)距離輸送


è   

受出力限制較其他系統(tǒng)小,特別適合于大出力


è   

可流化的物料,特別適合于磨損性的物料

l 

系統(tǒng)特點(diǎn)


è   

不需要再使用額外氣源


è   

紊流輸送


è   

形成料段最大


è   

輸送速度低


è   

自行穩(wěn)定/調(diào)節(jié)系統(tǒng)

l 

優(yōu)點(diǎn)


è   

由于輸送速度低,因而磨損小


è   

能耗低


è   

低過(guò)濾面積


è   

耐磨件使用壽命長(zhǎng)


è   

出現(xiàn)斷電事故后,可以在輸送管中具有物料情況下重新啟動(dòng)


è   

維護(hù)工作量小


    4、系統(tǒng)運(yùn)行中所出現(xiàn)的問(wèn)題


    4.1調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)除塵器甲、乙兩側(cè)壓差值偏差較大,甲側(cè)為1000Pa時(shí),乙側(cè)僅為400Pa,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)為爐后風(fēng)機(jī)門(mén)開(kāi)度大小不一樣造成的。

    

     4.2運(yùn)行7天后,因省煤器水管爆裂停爐后,打開(kāi)人孔門(mén)在除塵器氣室觀察發(fā)現(xiàn)除塵器頂部、兩壁及噴吹空氣母管接口處銹蝕嚴(yán)重,分析原因主要是為了趕工期,頂部保溫尚未做完就投運(yùn)系統(tǒng),造成大量水蒸氣冷凝,其次壓縮空氣的后處理選擇不當(dāng)是造成母管接口銹蝕的主要原因。

   

     4.3第三組倉(cāng)泵透氣管堵管嚴(yán)重,通常運(yùn)行24小時(shí)后透氣管就完全堵死。分析原因主要因?yàn)橥笟夤芘c斜槽透氣管相連,斜槽透氣管與煙道相連,而此管道斜度不夠(30度),后把斜槽與倉(cāng)泵透氣管 引至電除塵灰斗,角度為90度,堵管問(wèn)題得到解決。