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摘要：布袋除塵器＋管中管氣力輸送技術用來收集和處理火力發(fā)電廠鍋爐飛灰在國內尚處于探索階段，本文詳細介紹了大唐環(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Ets布袋收塵技術和自主研發(fā)的管中管氣力輸送技術，并希望能對國內小型機組的除塵器改造起到借鑒作用。

關鍵詞：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區(qū)長辛店云崗地區(qū)，屬于區(qū)域供熱電廠，總裝機容量為150MW。#6機組為50MW機組于1991年12月投產，配有高壓、自燃循環(huán)、平衡通風、燃煤固態(tài)排渣汽包鍋爐，#7機組為100MW機組于1994年12月投產配有高壓、自燃循環(huán)、平衡通風、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靜電除塵器（每電場4個灰斗），控制設備由福建龍凈生產。電除塵器灰斗出口分為干灰側和水灰側，干灰側經電動給料機、空氣斜槽、QPB2.5型倉泵、DN125/DN150管道進入灰?guī)?，每電?個灰斗經斜槽集中后分別使用1臺QPB2.5倉泵，一電場使用1根輸灰管道，二、三電場并聯(lián)合用1根輸灰管道，灰管沿程每隔20米設一吹堵點；水灰側經電動給料機、箱式沖灰器進入灰漿池。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)存在的問題

2.1由于煤種變化較大，鍋爐煙氣經靜電除塵器后排放不能達標。

2.2干灰輸送出力不夠、管道磨損嚴重、堵管發(fā)生頻繁。

3、改造系統(tǒng)主要特點及設計參數(shù)

3.1布袋除塵器

布袋除塵器設計引進美國ETS公司技術，充分利用原來的靜電除塵器本體結構，灰斗、框架基本不變，煙氣過濾采用外濾式長袋中壓脈沖噴吹技術、可實現(xiàn)在線清灰、離線檢修。整套布袋除塵器系統(tǒng)由3個子系統(tǒng)構成：布袋除塵器本體、清灰系統(tǒng)、除塵器保護系統(tǒng)（包括：噴水降溫系統(tǒng)、預噴涂系統(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電除塵器鋼框架、箱體、灰斗及進出口煙道。煙氣由空預器出口出來后，分為二路煙道，進入除塵器的兩個除塵室。除塵器進風方式為平進平出，保留原電除塵器進口煙箱內孔板，內部增設倒傾角導流均布板，使進入除塵單元的煙氣二次分布和大顆粒預脫除，導流均布板的形式、尺寸，經CFD（計算機流場設計）模擬實驗，優(yōu)化驗證及美國Ets/boldeco公司三十多年的設計與實踐經驗，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構型式，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提供，氣源品質要求達到儀控用氣標準。

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

自動控制：自動控制采用壓差(定阻)、定時和綜合控制方式，壓差檢測點分別設置在每路除塵器的進出口處。當達到設定的壓差值時或時間周期時，除塵器各室依次進行清灰，清灰程序的執(zhí)行由主控柜（PLC）自動控制。定時控制按照設定好的時間和周期進行清灰工序；采用定阻控制，當除塵器差壓達到設定值時，開始清灰工序，依次完成所有倉室的清灰工作，如果一次清灰后除塵器阻力仍然高于設定值，清灰繼續(xù)進行，并延時發(fā)出報警，如果在清灰過程中，除塵器阻力降低到設定值以下，清灰工序在完成一個周期后停止，直到除塵器阻力超過設定值，開始又一次清灰工序；綜合模式采用時間和定阻相結合的形式，在一個設定的壓差范圍內，清灰頻率與壓差成等比的關系，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。自動控制模式下，整個系統(tǒng)的運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。

控制室手動控制：此操作模式下，系統(tǒng)具備自動控制模式的特點，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。也就是說在這種控制模式下，人、機共同參與控制，每一步操作PLC會自動檢查邏輯關系，發(fā)現(xiàn)邏輯錯誤后系統(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，并設置操作權限。此模式不作為正常工作時使用，只是在調試時和設備維修或排除故障時使用。

就地手動控制：此工作模式下，系統(tǒng)之間沒有連鎖，不進行邏輯檢查，只能在就地對單個設備進行操作，因此不受邏輯閉鎖的控制。這種模式主要用于設備檢修和調試時使用。

3.1.3除塵器保護系統(tǒng)

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

預噴涂系統(tǒng)主要用于鍋爐點火燃油時，為了避免油煙粘袋損壞濾袋，通過事先預涂灰的措施來對濾袋進行安全防護，通常情況下，鍋爐低負荷穩(wěn)燃時，煙氣中已含粉塵，采用緩慢清灰，對濾袋不會造成傷害，不需要特殊的防護措施；為了防止鍋爐煙氣溫度過高損壞慮袋，在鍋爐煙氣出口及除塵器進口前各安裝3套溫度傳感器，檢測并顯示兩處煙氣溫度，溫度信號傳送至PLC，并由PLC對溫度值進行邏輯判斷，當溫度過高時自動開啟噴水降溫系統(tǒng)，高壓水和高壓空氣在噴嘴內腔混合，以霧裝形態(tài)噴出，在煙道內迅速蒸發(fā)，從而達到降低溫度的目的，噴水量和空氣量隨溫度變化的頻率而自動變化。

3.1.4除塵器主要設計參數(shù)

項目	單位	數(shù) 據
處理煙氣量	m³/h	730000～760000
—入口溫度	℃	正常運行125-165，短期190
—入口粉塵濃度	g/dNm3	40
出口粉塵濃度	mg/Nm3	≤30
設備運行阻力	Pa	≤1500
—設計效率	％	99.925
—保證效率	％	≥99.925
—每臺除塵器室數(shù)	個	2
—過濾面積	m²/臺	12660
—過濾速度	m/min	0.96～1.0
—濾袋材質		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間	℃/h	190/30
—濾袋允許破損率（30000小時）	％	5
--噴吹氣源壓力	MPa	0.25-0.5
--氣源品質		無油、無水、無塵壓縮空氣
--機械開閥時間	sec	0.1
--耗氣量	m³/min	21

3.1.5布袋除塵器的主要特點

1) 氣流分布均勻，設備阻力低

入口采用原電除塵器的進氣煙箱，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風，使進風口流速緩慢的柔和的降低，為粉塵進入過濾式室做準備，較灰斗進氣的傳統(tǒng)除塵器有更通暢的煙程，結構阻力低；在除塵器前部設置多葉形導流裝置，多葉形導流裝置通過計算機軟件模擬調整進行設計，使除塵器內部煙氣流場分布合理，使進入除塵器的煙氣煙氣低速向濾袋束周邊四周擴散，最大限度降低了煙氣的紊流,及對濾袋的沖刷、磨損，同時有效避免粉塵二次揚塵，實現(xiàn)煙氣的二次分配和大顆粒粉塵的預脫除，減少濾袋負荷，延長濾袋使用壽命；除塵室內部空間大，煙氣流速較低，利于大顆粒粉塵的預沉降，降低濾袋的粉塵負荷。

2) 運行靈活，檢修方便

大凈煙氣室，檢修、換袋方便。當對某一除塵室需要檢修維護時，只需關閉該室的進口煙道擋板門、提升閥，切斷煙氣通道，含塵煙氣被隔絕。檢修人員打開該除塵室的檢修門，凈煙氣室通風冷卻后，人員即可進入室內對設備檢修維護。

3) 漏風率低

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。

5) 新型的袋籠

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

6) 先進的控制模式

采用自動控制、控制室控制和就地控制三種方式，結合PID的調節(jié)模式，可以適應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、進料閥和部分斜槽、倉泵磨損嚴重，干灰改造將下灰閥、三通、進料閥和給料機予以全部更換，倉泵、斜槽更換1套，并對其余2套予以更改，倉泵、斜槽透氣管道仍利用原有管道。進料閥采用國產圓頂閥，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)的布置與設備結構

鍋爐尾部飛灰經布袋除塵器收集后均勻的分布在除塵器灰斗內，按其結構將其分為3組，每組4個灰斗，共12個灰斗，每組的4個灰斗通過空氣斜槽集中并配1臺2.5m3倉泵，共3臺倉泵，3臺倉泵通過1根管道串連輸送至遠方灰?guī)欤洳贾萌鐖D一。

圖一除塵器下灰管布置簡圖

輸送管道采用管中管，其結構如圖二所示，由大小2根管道組成，小管套在大管的內部并固定在大管頂部，在小管下方每隔一定距離開有旁路缺口，缺口內鑲嵌阻尼孔板。正常輸送時管道內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，迫使大量空氣進入小管，并從下游開口噴出，形成強烈的湍動氣流，從而撓動飛灰，并將其切割吹散，這種方式不斷的反復循環(huán)，推動飛灰向前移動，從而達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小管而向下游運動，當在某一開口處出現(xiàn)了空氣壓力大于移動灰柱所需要的壓力狀態(tài)，于是空氣就從該開口處噴出將灰柱分割，形成長度較短的灰柱加以輸送并逐漸將其吹散而恢復正常輸送狀態(tài)。

3.2.2干灰輸送設計主要參數(shù)

輸送當量距離	450米
提升高度	25
設計出力	32.4
倉泵數(shù)量	3
倉泵容積	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)的運行

干灰輸送系統(tǒng)通過PLC設定的程序自動控制，通過CRT監(jiān)視操作，整個系統(tǒng)在程序控制下自動啟動、運行和停止，無需人員干預。系統(tǒng)主要分進料和輸送兩個部分，進料時進料閥和透氣閥門開，通過時間或料位計來控制裝料的多少，輸送時進氣閥門和混灰氣閥門開，并可根據空氣管道上壓力變送器的設定值來調節(jié)灰管的輸送壓力。

運行中，曾出現(xiàn)過在輸送過程中強制關閉輸送氣源的情況，30分鐘后重新給氣，系統(tǒng)仍能自動運行的。還出現(xiàn)過由于操作失誤系統(tǒng)剛開始輸送不久，強制停運系統(tǒng)，再將發(fā)送罐裝滿灰進行輸送的情況，不需人為干預，系統(tǒng)仍能夠正常運行。

3.2.4管中管的主要特點

l	應用范圍
	è	受距離限制較其他系統(tǒng)小，特別適合于長距離輸送
	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
	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/調節(jié)系統(tǒng)
l	優(yōu)點
	è	由于輸送速度低，因而磨損小
	è	能耗低
	è	低過濾面積
	è	耐磨件使用壽命長
	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
	è	維護工作量小

4、系統(tǒng)運行中所出現(xiàn)的問題

4.1調試階段發(fā)現(xiàn)除塵器甲、乙兩側壓差值偏差較大，甲側為1000Pa時，乙側僅為400Pa，經檢查發(fā)現(xiàn)為爐后風機門開度大小不一樣造成的。

4.2運行7天后，因省煤器水管爆裂停爐后，打開人孔門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重，分析原因主要是為了趕工期，頂部保溫尚未做完就投運系統(tǒng)，造成大量水蒸氣冷凝，其次壓縮空氣的后處理選擇不當是造成母管接口銹蝕的主要原因。

4.3第三組倉泵透氣管堵管嚴重，通常運行24小時后透氣管就完全堵死。分析原因主要因為透氣管與斜槽透氣管相連，斜槽透氣管與煙道相連，而此管道斜度不夠（30度），后把斜槽與倉泵透氣管引至電除塵灰斗，角度為90度，堵管問題得到解決。

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