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電改袋在燃煤鍋爐上的成功應用及經驗總結

  改造前的技術參數為鍋爐型式:超髙壓一次再熱自然循環煤粉鍋爐;最大連續蒸發最670t/h;鍋爐燃煤量(設計值)88.924t/h;設計空氣過剩系數(爐膛出口)1.25;燃燒方式:四角切圓;空氣預熱器型式:管式空氣預熱器。
   靜電除塵器型号:KFH165-3型;電場數:單室三電場;單台處理風量:約666250m3/h;面積:165m2;設備阻力:294Pa;進出口形式:水平進出口、喇叭式煙箱雙進單出。
   引風機型号:Y4-73-ⅡNO29.5F型;流量:7213OOm3/h;壓頭:3259Pa;配用電動機:YD800-3-8/10型雙速電動機;轉數:740/590r/min;工作電壓:6000V;功率:1250/630KW。
   1.電除塵器改造為袋式除塵器的内容
   (1)工藝部分
   ①系統設計煙氣溫度、煙氣量。根據電廠提供的設計資料,設計煙氣溫度100-165度, 單台處理風量為1011000m3 (标)/h,
   ②系統工藝流程。根據鍋爐運行及其煙氣特性,除塵系統工藝流程如下:
   燃煤鍋爐空預器出口——袋式除塵器——鍋爐引風機——煙囪
   (2)脈沖袋式除塵器 國内外除塵器電改袋的成功實例中(如澳大利亞、美國等國家), 靜電除塵改造為脈沖袋式除塵器常選用低壓長袋脈沖袋式除塵器形式,其結構性能與普通反吹風袋式除塵器對比見表11-2。
除塵器性能對比表
   結合國内外除塵電改袋的成功經驗,本工程針對改造項目的固有特性和要求,在滿足處理煙氣量的前提下,保留原電除塵設備本體結構和外殼加以利用,靜電除塵改造為袋式除塵采用低壓長袋脈沖袋式除塵器形式。
  ①除塵器基本結構。根據電廠鍋爐運行和原有設備情況,除塵器确定選用負壓運行、在線清灰、離線檢修結構的長袋低壓脈沖袋式除塵器,型号為LTFDY-24600。除塵器分為12個單元,進、出煙道分為四路,每路分别連接3個過濾室、3個淸灰室。

  ②除塵器工作原理。除塵器本體結構為側進側出,含塵煙氣由除塵器的楔形通道(為保證氣流分布),經氣流分布闆進入除塵器的下部箱體和灰鬥,爾後經灰鬥一次擋闆後進人箱體下部靜壓區,由導流闆分布均勻後進人過濾區。煙氣穿過濾袋時,粉塵被阻留在濾袋外表面,淨化後的煙氣經濾袋口進入清潔室,由出風通道排出,除塵本體内的導流裝置可保證煙氣分布 的均勻性,延長濾袋的使用壽命。  除塵器運行一段時間後,由于濾袋阻留粉塵的增多,濾袋過濾阻力将增大,此時除塵器将 對濾袋進行清灰。由自控系統按照設定的(差壓或時間)控制程序,逐室逐排執行自動脈沖噴 吹,清落的粉塵集于灰鬥,由卸灰閥卸入下級輸灰系統。
   該低壓在線脈沖除塵器在運行過程中自動重複控制程序,保證含塵煙氣除塵達标後排放。
   ③除塵器主要技術性能參數
   名稱:長袋低壓脈沖袋式除塵器
  規格型号:LTFDY-24600
  處理煙氣量:1600000m3/h(165度)
  煙氣溫度:≤170度
  過濾面積:24600m2
  過濾風速:1.05m/min
  除塵布袋材質:PTFE為基布+PPS的覆膜濾料
  濾袋規格:ф130mm×6500mm
  濾袋數量:9360條
  脈沖閥規格:DMF-Y-76S
  脈沖閥數量:624隻
  壓縮空氣壓力:0.15-0.55MPa
  壓縮空氣耗氣量:0.4-6.3m3/min
  除塵器阻力:≤1500Pa
  除塵效率:≥99.9%
  出口排放濃度:≤30mg/m3(标)
  除塵器漏風率:≤1%
2.除塵器安全保護系統
   由于電廠鍋爐配套的袋式除塵器有其一定的特殊性,因此需要配置一定的安全保護措施, 在開始設計階段設有自動噴粉裝置、旁路煙道和噴水降溫系統等保護措施。
   (1)自動噴粉裝置在鍋爐投油燃燒時需要采用噴粉裝置,用于保護除塵器的濾料不受損失。
   自動噴粉系統的噴吹量8-lOg/m3,鍋爐機組一次啟動時,預塗灰約需粉煤灰5t。系統内包括貯灰罐、倉頂除塵器、卸灰閥、給料器、氣力輸送管道、輸灰風機、吸灰風機和閥門 等。噴粉系統供灰來源的貯灰罐及預塗灰來源可由除塵器灰鬥經氣力輸送管道或灰罐車輸送。 噴粉管道從貯灰罐引出,進入除塵器進口前豎向煙道。噴粉管道采用DN180*6的無縫鋼管, 含粉塵氣體流速20-25m/S。
   鍋爐投油燃燒一般有三種情況:一是鍋爐點火啟動,噴油燃燒,加熱爐膛;二是當鍋爐負荷低于80%時,若燃燒不穩定,噴油助燃;三是鍋爐滑參數停爐後期,噴油穩燃。
   (2)旁路煙道 除塵系統設置有旁路煙道。在鍋爐點火、爆管、煙溫過高或過低等非正常狀态下,使用旁路煙道,對袋式除塵器實施隔離保護。當鍋爐正常運行時,關閉旁路煙道,并 采用特殊措施防止旁路煙道短路。
   (3)噴水降溫系統為防止鍋爐出口煙氣短期超溫,産生燒袋現象,需要采取煙氣降溫安 全保護措施,本系統采用噴水霧化降溫系統。
   在鍋爐煙氣出口處及除塵器進口前各安裝有溫度傳感器,檢測并顯示兩次煙氣溫度,溫度信号傳送至PLC,并由PLC對溫度值進行預編程序裡的邏輯判斷,并發出相應報警或指令。在鍋爐出口煙道上安裝三組噴水噴嘴,降溫采用電廠消防水,在鍋爐正常運行時,需有微量壓縮空氣通過旁路管進人噴嘴,噴入煙道内,以防煙氣中的飛灰堵塞噴嘴。
   噴嘴是噴水降溫系統中的最關鍵設備。噴水降溫功能的實現在很大程度上取決于霧化噴嘴 的性能,如水霧化粒度大小、均勻性、噴射速度、射程、噴射角度、噴射水量、耐腐蝕性、耐 磨性等,這些都與霧化噴嘴材質、結構形式、布置方式及其系統有關,根據燃煤鍋爐煙氣特性 和電廠現場條件,選擇合适的霧化噴嘴。
   (4)煙氣含氧量監測系統從煙氣實測數據來看,煙氣含氧量偏髙,建議從鍋爐設備、燃 燒方式等方面進行改進。
   同時,在煙道上設置測02含量儀,監測并報警,及時采取措施,保證煙氣中的含氧量在正常範圍内,确保濾袋正常的使用壽命。
3.煙氣在線監測系統(CEMS)
   對于除塵器改造來說,煙氣在線監測系統中的除塵器出口煙塵排放的監測是必不可少的, 以便于及時發現除塵器内是否發生破袋,并快速找出破袋位置,進行處理。煙氣在線監測系統 是對煙氣的煙塵排放濃度、各種排放污染物和煙氣成分進行實時連續監測的裝置。随着環保制 度的進一步加強,煙氣在線監測系統将逐步成為鍋爐煙氣排放的配套監測裝置。一方面,連續 監測系統的設置有利于提高電廠環保管理水平,成為有效控制污染物排放的重要手段。另一方面也适應了環保制度和環保管理部門的要求。
   因此,煙氣排放的監測應優先考慮裝設煙氣在線監測系統。
4.其他輔助系統
   (1)除塵器進口煙道、出口煙道除塵器進口煙道母管保留,除塵器進口分支煙道保持與 母管煙道接口的原有标髙,除塵器出口煙道母管保留,保持除塵器出口分支煙道與母管煙道接 口的原有标高,所有新增煙氣管道均采用5mtn厚的鋼闆焊接制作,并按設計标準設置支撐 杆、加固肋。保溫采用80mm岩棉闆,外保護層采用鍍鋅鐵皮。
  (3)淸灰系統除塵器清灰依靠脈沖閥通過脈沖在瞬間釋放壓縮空氣噴吹來完成,脈沖閥 的壽命,直接影響除塵器的運行可行性。因此電磁脈沖閥采用GOYEN公司的産品,型号為 CA76MM.S,該閥使用壽命長(100萬次以上),同時其流量系數高,阻力低。
  (4)引風機的改造電除塵器改袋式除塵器,電除塵器的阻力一般為200〜300Pa,而采 用袋式除塵器阻力将達1500Pa,兩者阻力差約為1200Pa,且煙道上增設了噴灰裝置,煙道阻力亦有所增加。因此,為保證改造系統的長期穩定運行,有必要對現有引風機進行改造,增加 引風機全壓。
  據此,為保證改造後引風機能夠長期安全穩定地運行及其高效率,将原先3台引風機進行 整體更換,其電機和基礎均保留不動。

5.自動控制和電氣系統
   全部除塵系統的設備都将分為自動控制和手動控制兩種控制方式,當系統在手動狀态時, 設備的啟停由操作人員按照當時的生産工況和搡作規程,通過計算機進行手動啟停,控制系統能完成除塵系統内所有的測量、監視、自動控制、保護、聯鎖和記錄等功能。
   (1)主控制系統控制系統采用以微處理器技術為基礎的監控系統,該系統由分布式處理 單元、操作員站、工程師站、數據通信系統和人機接口等組成。
   為保證除塵效率和除塵設備的安全經濟運行,以及更易于實現除塵設備的控制系統與鍋爐 控制系統DCS進行通信,除塵部分的控制系統采用與鍋爐DCS相同的控制系統。XDP&4000 控制系統的功能将達到使運行人員無需現場人員的配合,在控制室内即可實現對除塵設備及其 附屬系統的啟、停及正常運行工況的監視、控制和調整,以及異常與事故工況時的報警、聯鎖 和保護,以CRT、鍵盤和鼠标作為監視和控制中心,實現整個除塵系統的集中控制。
   (2)輸灰系統控制當除塵器灰鬥内積灰到設定高度時,系統會發出灰鬥料位髙報警,然 後開始卸灰。
   (3)報警和聯鎖保護包括:煙氣溫度高報警及保護、除塵器差壓高報警、貯灰罐料位 高.低報警、壓縮空氣供氣壓力低報替、出口煙氣含塵量高報簧、灰鬥料位高報瞀、空預器出 n溫度高報警、空壓機狀态異常報替。
   (4)電氣部分袋式除塵器的電氣系統電源利用給原廠2台電除塵變壓器供電的兩路獨立 電源進行直接供電,利用原電除塵器的變壓器,無須大_度改變原電源回路,經濟可靠,一直 安全可靠運行。
   袋式除塵器的用電設備總安裝容量為261kW,計算負荷為124.3kV • A。同時為确保袋式 除塵器供電的可靠性并兼顧經濟性,設置備用電源自動投人裝置(APD),保證兩路電源互為 備用。用電設備配電采用放射形直接供電,動力用電設備采用控制室和現場兩處控制方式,現 場安裝就地操作櫃,方便設備調試。
   ①主要設備。低壓開關櫃采用GCS型低壓抽屜式開關櫃,開關櫃全部采用模數化鍍鋅型 材組裝而成,各回路采用功能單元化,供電可靠,操作靈活方便,便于維修,各回路主開關選用高分斷能力的塑殼斷路器。
   低壓電力電纜選用聚氣乙烯絕緣銅芯電力電纜,控制電纜選用聚氣乙烯絕緣護套銅芯控制 電纜,均選用C型阻燃電纜,所有電力電纜均按允許載流童選擇,電纜敷設采用電纜橋架和 鍍鋅鋼管敷設。
   ②低壓配電所布置。袋式除塵器所需的電氣配電櫃集中布置在原電除塵裝置的配電室。
   ③操作電源。0.38kV開關櫃控制及信号電源AC220V,用電設備可以實現控制室和就地 兩處控制。
   ④照明系統。各工作場所的照度标準值符和相關規範要求,袋式除塵器的配電箱至燈具 的照明線路采用導線穿鋼管明設,照明選用鹵素投射燈,在就地配電箱上集中控制。
   ⑤防雷、接地。低壓配電裝置的接地電阻不大于防直擊雷接地和防感應雷、防靜 電、保護和工作接地共用一個接地系統,系統和原接地網進行可靠的連接。

6.經驗和教訓
   (1)關于濾料的選擇電廠在最初采用的濾料為以PTFE基布的PPS覆膜濾料,該濾料在使用一段時間後,出現了一些問題。
  (2)關于除塵器的保護措施設置适當的除塵器保護措施是必要的,但是過于保護也是沒 有必要的,電廠由于是第一套大型的發電機組配套的鍋爐由電除塵器改造為袋式除塵器,缺乏實際的運行經驗,因此在設計時設計了自動噴粉、旁路和噴水降溫裝置,并且能夠在線進行檢 修,實際上是實際運行中,電廠已經取消了自動噴粉、旁路和噴水降溫裝置,目前僅僅保留了簡易噴粉系統,除塵器的在線檢修裝置也巳經取消。
   (3)自動控制系統除塵器的自動控制系統在初期采用了DCS系統,實際應用證明,采用DSC系統控制脈沖閥并不經濟且不能理想的控制脈沖閥的動作,因此脈沖閥的控制宜采用PLC控制系統,由于電廠的自動化程度高,除塵器的其他控制可以采用DSC控制系統進行 控制。
   (4)除塵器的進氣方式除塵器的進氣方式,影響到除塵器的運行阻力,焦作電廠開始采 用從灰鬥進人的方式,由于設計存在一定的問題,使得除塵器的淸灰效果下降,二次飛揚嚴重,吸收了4#爐的經驗,進氣方式進行了改變,對氣流組織進行了基礎研究,并取得了一定的理論數據,可以指導今後袋式除塵器的進 風設計,以保證除塵器的運行效果。
   (5)其他袋式除塵器廣泛地應用于冶金和水泥行業,由于電廠鍋爐煙氣的特殊性,它不同于冶金和水泥行業,因此需要在一些細節的設計中加以注意,如壓縮空氣系統、淸灰系統、自動控制系統和保護系統等,不能夠按照以前的袋式除塵器進行設計。
  國内第一台由電除塵器改造為脈沖袋式除塵器(見圖11-3),雖然在過程中出現了一些問 題,經過改進能夠安全可靠地運行,應該說取得了成功,并為國内同類型的工程積累了寶貴的經驗。

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