布袋除尘器脉冲清灰系统优化及应用
为了解袋式收尘器在国外的应用情况,2000年9月国电公司电力环保所及有关单位的技术人员对澳大利亚新南威尔斯州、昆士兰州的6个使用布袋除尘器的电厂进行了实地考察,并与澳大利亚太平洋国际电力公司的专家进行了技术讨论。在澳大利亚多数电厂都是使用布袋除尘器,以新南威尔斯州为例,除了4台SOOMW的机组仍在使用电除尘器外,其他所有机组全部采用了布袋除尘器,而且其中有很多是由电除尘器改制的。考察的6个电厂单机容量从280MW到660MW,其中有5个是由电除尘器改为布袋除尘器的,另一个电厂为在建的新电厂,直接采用布袋除尘器。
新南威尔斯州和昆士兰州的电厂都燃用当地煤,煤的灰分较高,一般在15%一30%之间,含硫量较低,多在0.4%一0.5%之间。煤灰成分中Si02和
A12q的含量在85%左右,Naz0的含量在0.4%左右。对电除尘器而言,这种特性的煤灰比较难收集。
尽管澳大利亚少数采用电除尘器的电厂,电除尘器为5或6电场,但排放效果仍不理想,运行中明显看出烟囱冒烟;而用布袋除尘器的电厂除尘效果明显提高,几乎看不出烟囱冒烟,而且没有发生过大的异常,布袋寿命都大于3万h,甚至更长。
南威尔斯州电力委员会所属电站,因为燃用低硫煤,原有的电除尘器不能满足烟尘排放要求,1972年开始将电除尘器改为袋式除尘器,现已全部改完,其中Liddell电站4台SOOMW机组使用的脉冲袋式除尘器,每台处理烟气量为306万耐/h,是世界上最大的脉冲袋式除尘器。
所考察的电厂布袋除尘器清灰方式有2种:一种是脉冲式(高压脉冲或低压脉冲),另一种是机械振打方式。布袋除尘器的制造厂均为ABB/Alstom(Flakt)和Lurgi(Howden)在澳大利亚的公司。澳大利亚的电厂布袋除尘器大多数是低压脉冲式的,新设计的电厂布袋除尘器已不采用振打式清灰方式。无论采用哪种形式的布袋除尘器,技术上都是成熟的,并有丰富的运行和维护经验。早期使用的布袋除尘器材料普遍采用Ac叻is(耐温130℃),因此排烟温度严格控制在120℃,为确保布袋安全,设有冷风调温和紧急喷水冷却的保护措施。目前投运的电厂或新更换的布袋大多数使用耐温190℃的Ryton。
机械振动式的布袋除尘器气布比较低,一般在0.008一0.009m/s,因此体积大、造价高;而脉冲式的布袋除尘器气布比高,一般在0.018一0.022m/s,因此体积小、造价低,在澳大利亚比达到同样除尘效率的电除尘器造价还要低。总的费用(包括本体费用、运行费用、维护费用、换袋费用)与电除尘器的总费用(包括本体费用、运行费用和维护费用)大致相同。
为实现脉冲喷吹式布袋除尘器最佳运行,需要对以下参数和部件进行优化设计:
a)气源气压值。脉冲喷吹除尘器主要是通过脉冲阀形成高压脉冲气流,将洁净空气逆向吹至滤袋内,进行脉冲抖动,从面将滤袋外侧表面的尘饼破坏并清除。如果气源压力过低,则清灰强度不够,易形成滤袋表面局部积灰,导致其阻力增大,滤袋负荷不均等现象,缩短滤袋寿命;反之若气源压力过高,将使滤袋表层的微细颗粒被打出表面,形成二次粉尘现象,同时,滤袋也可能因为震荡力度过大面导致破裂。因此,气源气压值必须根据工艺、粉尘和滤料性质等合理设定;
b)气包。布袋收尘器气包进气管口径尽量选大,满足补气速度。对大容量气包可设计多个进气输入管道。每个气包底部必须带有自动或手动油水排污阀,周期性地向外排出容器内的杂质。脉冲阀安装在气包的上部或侧面,避免气包内的油污、水分经过脉冲阀喷吹进滤袋;
c)稳压罐。稳压罐容积应在满足脉冲阀喷吹气量要求的基础上,起到恒定压力的作用。即在场地、资金允许的条件下,稳压罐容积应尽量选大。稳压罐应靠近气包安装,防止压缩气输送过程中经过细长管道面损耗压力;
d)喷射管。喷射管的长度根据过滤袋的数量确定,壁厚由其长度和材质硬度确定,以确保不会因喷射管自重面弯曲变形。在喷吹管上安装超音速引流喷嘴可防止喷吹气偏离中心,从面提高喷吹效率。喷嘴的孔径是确定脉冲喷吹系统的清灰压力和气流量的最主要参数。为保证进入第一个滤袋和最后一个滤袋的脉冲气流量的差值在10%以内,同一条喷射管上的喷嘴孔径可能会不同,远离气包喷嘴的孔径比靠近的小0.5mm一1.0mm;
e)连接管。气包进气管口径要尽量选大,满足补气速度;大容积气包可设计多个进气管路;锅炉收尘器对于多个气包连接成的储气回路中,可用3管连接,且管路越短越好,弯头越少越好,以减少管路压力损失。
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