摘要：布袋除尘器＋管中管气力输送技术用来收集和处理火力发电厂锅炉飞灰在国内尚处于探索阶段，本文详细介绍了大唐环境科技工程有限公司在京丰热电＃7炉（100MW）改造中使用的美国Ets布袋收尘技术和自主研发的管中管气力输送技术，并希望能对国内小型机组的除尘器改造起到借鉴作用。
关键词：布袋除尘器；管中管；气力输送
1、概述
北京京丰热电有限公司位于北京市丰台区长辛店云岗地区，属于区域供热电厂，总装机容量为150MW。#6机组为50MW机组于1991年12月投产，配有高压、自燃循环、平衡通风、燃煤固态排渣汽包锅炉，#7机组为100MW机组于1994年12月投产配有高压、自燃循环、平衡通风、燃煤固态排渣汽包锅炉，＃7炉配兰州电力修造厂双室三电场静电除尘器（每电场4个灰斗），控制设备由福建龙净生产。电除尘器灰斗出口分为干灰侧和水灰侧，干灰侧经电动给料机、空气斜槽、QPB2.5型仓泵、DN125/DN150管道进入灰库，每电场4个灰斗经斜槽集中后分别使用1台QPB2.5仓泵，一电场使用1根输灰管道，二、三电场并联合用1根输灰管道，灰管沿程每隔20米设一吹堵点；水灰侧经电动给料机、箱式冲灰器进入灰浆池。本次工程范围为＃7炉电除尘器及干灰输送系统改造。
2、原有系统存在的问题
2.1由于煤种变化较大，锅炉烟气经静电除尘器后排放不能达标。
2.2干灰输送出力不够、管道磨损严重、堵管发生频繁。
3、改造系统主要特点及设计参数
3.1布袋除尘器
布袋除尘器设计引进美国ETS公司技术，充分利用原来的静电除尘器本体结构，灰斗、框架基本不变，烟气过滤采用外滤式长袋中压脉冲喷吹技术、可实现在线清灰、离线检修。整套布袋除尘器系统由3个子系统构成：布袋除尘器本体、清灰系统、除尘器保护系统（包括：喷水降温系统、预喷涂系统）。
3.1.1布袋除尘器本体
除尘器改造完全利用原有双室三电场电除尘器钢框架、箱体、灰斗及进出口烟道。烟气由空预器出口出来后，分为二路烟道，进入除尘器的两个除尘室。除尘器进风方式为平进平出，保留原电除尘器进口烟箱内孔板，内部增设倒倾角导流均布板，使进入除尘单元的烟气二次分布和大颗粒预脱除，导流均布板的形式、尺寸，经CFD（计算机流场设计）模拟实验，优化验证及美国Ets/boldeco公司三十多年的设计与实践经验，保证除尘器气流组织均布。除尘器净烟气室采用步入式净气室结构型式，净气室高4.3米，便于滤袋、袋笼的更换、维修。
3.1.2清灰系统
清灰气源由新增空压机提供，气源品质要求达到仪控用气标准。
布袋除尘器清灰控制模式主要有三种方式：自动控制、控制室手动控制、就地手动控制。
自动控制：自动控制采用压差(定阻)、定时和综合控制方式，压差检测点分别设置在每路除尘器的进出口处。当达到设定的压差值时或时间周期时，除尘器各室依次进行清灰，清灰程序的执行由主控柜（PLC）自动控制。定时控制按照设定好的时间和周期进行清灰工序；采用定阻控制，当除尘器差压达到设定值时，开始清灰工序，依次完成所有仓室的清灰工作，如果一次清灰后除尘器阻力仍然高于设定值，清灰继续进行，并延时发出报警，如果在清灰过程中，除尘器阻力降低到设定值以下，清灰工序在完成一个周期后停止，直到除尘器阻力超过设定值，开始又一次清灰工序；综合模式采用时间和定阻相结合的形式，在一个设定的压差范围内，清灰频率与压差成等比的关系，越接近压差的下线，清灰次数越慢，越接近压差的上限，清灰次数越快。自动控制模式下，整个系统的运行控制采用逻辑闭锁控制，在此模式下操作人员不需参与操作。
控制室手动控制：此操作模式下，系统具备自动控制模式的特点，但是在此模式下，操作人员需要参与控制，在操作程序上依然受到逻辑闭锁的控制。也就是说在这种控制模式下，人、机共同参与控制，每一步操作PLC会自动检查逻辑关系，发现逻辑错误后系统发出警告性提示，这种控制模式避免了因操作人员误操作引起的故障或事故，并设置操作权限。此模式不作为正常工作时使用，只是在调试时和设备维修或排除故障时使用。
就地手动控制：此工作模式下，系统之间没有连锁，不进行逻辑检查，只能在就地对单个设备进行操作，因此不受逻辑闭锁的控制。这种模式主要用于设备检修和调试时使用。
3.1.3除尘器保护系统
除尘器保护系统分为两种：预喷涂系统和喷水降温系统。
预喷涂系统主要用于锅炉点火燃油时，为了避免油烟粘袋损坏滤袋，通过事先预涂灰的措施来对滤袋进行安全防护，通常情况下，锅炉低负荷稳燃时，烟气中已含粉尘，采用缓慢清灰，对滤袋不会造成伤害，不需要特殊的防护措施；为了防止锅炉烟气温度过高损坏虑袋，在锅炉烟气出口及除尘器进口前各安装3套温度传感器，检测并显示两处烟气温度，温度信号传送至PLC，并由PLC对温度值进行逻辑判断，当温度过高时自动开启喷水降温系统，高压水和高压空气在喷嘴内腔混合，以雾装形态喷出，在烟道内迅速蒸发，从而达到降低温度的目的，喷水量和空气量随温度变化的频率而自动变化。
3.1.4除尘器主要设计参数
项 目 |
单位 |
数 据 |
处理烟气量 |
m3/h |
730000～760000 |
—入口温度 |
℃ |
正常运行125-165，短期190 |
—入口粉尘浓度 |
g/dNm3 |
40 |
出口粉尘浓度 |
mg/Nm3 |
≤30 |
设备运行阻力 |
Pa |
≤1500 |
—设计效率 |
％ |
99.925 |
—保证效率 |
％ |
≥99.925 |
—每台除尘器室数 |
个 |
2 |
—过滤面积 |
m2/台 |
12660 |
—过滤速度 |
m/min |
0.96～1.0
|
—滤袋材质 |
PPS+P84 |
|
—滤布纺织工艺 |
针刺毡 |
|
—滤袋规格 |
mm |
φ150x8000 |
—滤袋允许连续使用温度 |
℃ |
≤180 |
—滤袋允许最高使用温度及年允许时间 |
℃/h |
190/30 |
—滤袋允许破损率（30000小时） |
％ |
5 |
--喷吹气源压力 |
MPa |
0.25-0.5 |
--气源品质 |
无油、无水、无尘压缩空气 |
|
--机械开阀时间 |
sec |
0.1 |
--耗气量 |
m3/min |
21 |
3.1.5布袋除尘器的主要特点
1) 气流分布均匀，设备阻力低
入口采用原电除尘器的进气烟箱，并保留原有的气流均布多孔板，在三层均流板作用下均匀进风，使进风口流速缓慢的柔和的降低，为粉尘进入过滤式室做准备，较灰斗进气的传统除尘器有更通畅的烟程，结构阻力低；在除尘器前部设置多叶形导流装置，多叶形导流装置通过计算机软件模拟调整进行设计，使除尘器内部烟气流场分布合理，使进入除尘器的烟气烟气低速向滤袋束周边四周扩散，最大限度降低了烟气的紊流,及对滤袋的冲刷、磨损，同时有效避免粉尘二次扬尘，实现烟气的二次分配和大颗粒粉尘的预脱除，减少滤袋负荷，延长滤袋使用寿命；除尘室内部空间大，烟气流速较低，利于大颗粒粉尘的预沉降，降低滤袋的粉尘负荷。
2) 运行灵活，检修方便
大净烟气室，检修、换袋方便。当对某一除尘室需要检修维护时，只需关闭该室的进口烟道挡板门、提升阀，切断烟气通道，含尘烟气被隔绝。检修人员打开该除尘室的检修门，净烟气室通风冷却后，人员即可进入室内对设备检修维护。
3) 漏风率低
4) 抗磨抗高温滤料
滤料采用PPS+P84，具有耐酸、耐磨和抗高温的特点。
5) 新型的袋笼
袋笼采用承插式可拆装袋笼，袋笼坚实，并可延伸，换袋、维修方便，袋笼长8米，分为上、下两节，相互间有简单的锁扣装置，拆卸、组装和运输都十分方便。
6) 先进的控制模式
采用自动控制、控制室控制和就地控制三种方式，结合PID的调节模式，可以适应各种工况下在线清灰。
3.2干灰输送
电厂原有灰斗下灰阀、三通、给料机、进料阀和部分斜槽、仓泵磨损严重，干灰改造将下灰阀、三通、进料阀和给料机予以全部更换，仓泵、斜槽更换1套，并对其余2套予以更改，仓泵、斜槽透气管道仍利用原有管道。进料阀采用国产圆顶阀，透气阀采用陶瓷双闸板闸阀。输送管系统采用管中管密相气力输送系统。
3.2.1干灰输送系统的布置与设备结构
锅炉尾部飞灰经布袋除尘器收集后均匀的分布在除尘器灰斗内，按其结构将其分为3组，每组4个灰斗，共12个灰斗，每组的4个灰斗通过空气斜槽集中并配1台2.5m3仓泵，共3台仓泵，3台仓泵通过1根管道串连输送至远方灰库，其布置如图一。
图一 除尘器下灰管布置简图
输送管道采用管中管，其结构如图二所示，由大小2根管道组成，小管套在大管的内部并固定在大管顶部，在小管下方每隔一定距离开有旁路缺口，缺口内镶嵌阻尼孔板。正常输送时管道内部呈层流输送的状态，上层极少颗粒悬浮在空气中，呈稀相输送，大量颗粒沉积在管道的下部，呈密相输送。由于低速输送引起大管中灰的堆积，造成大管截面减小，阻力增大，迫使大量空气进入小管，并从下游开口喷出，形成强烈的湍动气流，从而挠动飞灰，并将其切割吹散，这种方式不断的反复循环，推动飞灰向前移动，从而达到低速输送而不堵管的目的。如果管道的某处发生堵管，则在该段灰柱上游的空气被迫流经小管而向下游运动，当在某一开口处出现了空气压力大于移动灰柱所需要的压力状态，于是空气就从该开口处喷出将灰柱分割，形成长度较短的灰柱加以输送并逐渐将其吹散而恢复正常输送状态。
图二管中管结构示意图
3.2.2干灰输送设计主要参数
输送当量距离 |
450米 |
提升高度 |
25 |
设计出力 |
32.4 |
仓泵数量 |
3 |
仓泵容积 |
2.5 |
输送管道口径 |
φ168x6/φ194x6.5 |
输送气量 |
13.9 |
3.2.3干灰输送系统的运行
干灰输送系统通过PLC设定的程序自动控制，通过CRT监视操作，整个系统在程序控制下自动启动、运行和停止，无需人员干预。系统主要分进料和输送两个部分，进料时进料阀和透气阀门开，通过时间或料位计来控制装料的多少，输送时进气阀门和混灰气阀门开，并可根据空气管道上压力变送器的设定值来调节灰管的输送压力。
运行中，曾出现过在输送过程中强制关闭输送气源的情况，30分钟后重新给气，系统仍能自动运行的。还出现过由于操作失误系统刚开始输送不久，强制停运系统，再将发送罐装满灰进行输送的情况，不需人为干预，系统仍能够正常运行。
3.2.4管中管的主要特点
l |
应用范围 |
|
è |
受距离限制较其他系统小，特别适合于长距离输送 |
|
è |
受出力限制较其他系统小，特别适合于大出力 |
|
è |
可流化的物料，特别适合于磨损性的物料 |
|
l |
系统特点 |
|
è |
不需要再使用额外气源 |
|
è |
紊流输送 |
|
è |
形成料段最大 |
|
è |
输送速度低 |
|
è |
自行稳定/调节系统 |
|
l |
优点 |
|
è |
由于输送速度低，因而磨损小 |
|
è |
能耗低 |
|
è |
低过滤面积 |
|
è |
耐磨件使用寿命长 |
|
è |
出现断电事故后，可以在输送管中具有物料情况下重新启动 |
|
è |
维护工作量小 |
|
4、系统运行中所出现的问题
4.1调试阶段发现除尘器甲、乙两侧压差值偏差较大，甲侧为1000Pa时，乙侧仅为400Pa，经检查发现为炉后风机门开度大小不一样造成的。
4.2运行7天后，因省煤器水管爆裂停炉后，打开人孔门在除尘器气室观察发现除尘器顶部、两壁及喷吹空气母管接口处锈蚀严重，分析原因主要是为了赶工期，顶部保温尚未做完就投运系统，造成大量水蒸气冷凝，其次压缩空气的后处理选择不当是造成母管接口锈蚀的主要原因。
4.3第三组仓泵透气管堵管严重，通常运行24小时后透气管就完全堵死。分析原因主要因为透气管与斜槽透气管相连，斜槽透气管与烟道相连，而此管道斜度不够（30度），后把斜槽与仓泵透气管引至电除尘灰斗，角度为90度，堵管问题得到解决。
