火电厂除尘系统的可靠性分析

火电厂除尘系统的可靠性分析

0除尘器可靠性设计之重要性由于职业能源设备的蒸汽污染，大部分国家都严格要求锅炉的蒸汽排放。自2004年1月1日起，中国开始实施新的gb1323-2003年华尔道夫排放标准，这表明中国的环境控制标准相对严格。我国电厂大部分属于火力发电厂,而粉尘是火力发电厂排放的主要污染物之一,研制具有更高除尘效率的除尘系统已成为环保领域所面临的重要课题。目前,火电厂主要采用电除尘器和布袋除尘器,与电除尘器相比,布袋除尘器具有除尘效率高、燃料适用性强、设备一次投资少和可在线维修等优点。然而,布袋除尘器在实际使用过程中,时而出现烧袋、糊袋、气室出口提升阀突然关闭、气室压力波动大和电气误动等现象,这些现象有的会缩短布袋使用寿命,造成除尘效率的急剧下降,有的会对除尘器及锅炉的安全构成严重威胁。这就要求布袋除尘器设计人员注重布袋除尘器的可靠性设计,把应对突发情况和长期运行的稳定性作为除尘器设计时的一项重要衡量指标;同时,运行维护人员也必须加强业务知识学习,树立安全意识,从运行维护的角度为除尘器的可靠、稳定运行提供支持。1通过设立清灰控制器,使各单步滤袋原料分离布袋除尘器有多种形式,其中脉冲布袋除尘器是近年发展起来的高效、主流袋式除尘器,在火电厂中得到了广泛应用。它主要由卸灰系统、过滤系统、喷吹系统、烟道系统和控制系统等几部分组成。脉冲布袋除尘器通常采用下进气结构(如图1所示),含尘烟气由进风口经进风通道均匀分配后进入各灰斗上部,部分较大的尘粒由于惯性碰撞、自然沉降等作用直接落入灰斗,其他细尘转折向上进入箱体,经布袋过滤后,尘粒被阻留在滤袋外侧,净化后的气体由滤袋内部进入上箱体净气室,再通过各气室提升阀、出风口排入烟囱。随着过滤过程的不断进行,滤袋外侧所积附的粉尘不断增加,从而导致布袋除尘器本体的阻力逐渐升高。当阻力达到设定值或过滤时间达到设定值时,清灰控制器发出清灰信号,首先令一个袋室的提升阀关闭以切断该室的过滤气流,然后依次打开各电磁脉冲阀,逐行喷吹,压缩空气由气源顺次经气包、脉冲阀、喷吹管上的喷嘴以极短的时间向滤袋喷射。压缩空气在袋内高速膨胀,使滤袋产生高频振动变形,使滤袋外侧所附尘饼变形脱落。在充分考虑了粉尘的沉降时间后,提升阀打开,此袋室滤袋恢复到过滤状态,而下一袋室则进入清灰状态,直到最后一袋室清灰完毕为1个周期。·2·华电技术第32卷2布场建成可靠性分析2.1采用环保、节能的方法来制造采用的可以磨损和不影响的磨损问题保证除尘器在使用周期内除尘效率达标是衡量布袋除尘器工作可靠性的重要指标之一。布袋除尘器在运行初期一般都能保持较高的除尘效率,但随着使用时间的增长,很多除尘器的除尘效率会逐步下降,在布袋使用寿命的中后期,布袋破损已比较严重,除尘效率已不能满足环保要求。造成布袋磨损的主要原因如下:(1)烟气分布不均,在气室局部过滤风速过高,致使粉尘加剧冲击、磨损布袋;(2)布袋间的距离过小造成布袋间碰撞磨损或是笼骨弯曲、笼骨与布袋底部间隙过小等造成的布袋与笼骨间的碰撞磨损;(3)喷吹管喷嘴与布袋口的竖直偏差较大,使喷吹管喷出气流直接冲刷布袋上段而产生磨损;(4)布袋清洗太频繁或喷吹压力过高亦会加速布袋的磨损。在设计中必须采取针对性措施以减小布袋破损率,延长布袋的使用寿命,保证除尘器在使用周期内运行的可靠性。减小布袋磨损的措施主要有2种。(1)在设计时合理布置布袋,均衡气流,避免局部气流速度过高。在工程设计中,可采用导流装置均流气体或分流装置分流气体等措施来解决局部气流速度过高致使布袋磨损的问题,采用挡灰板来解决烟尘直接与布袋碰撞造成的磨损问题。(2)在安装过程中,需控制好喷吹管的喷嘴与布袋口的对正关系;在运行初期,需保持较低的喷吹压力和较长的喷吹周期,保证在布袋的表面保持一定厚度的粉尘初始层。2.2采用热风、平均湿度、.布袋除尘器滤料的材质对温度有一定的要求,当超过使用温度范围时,布袋有被烧毁的危险,这对除尘器的可靠运行造成了严重威胁。防止烟气超温造成烧袋的措施如下:(1)在锅炉出口的烟道上装设冷风阀,冷风阀打开后吸入的冷风量应能使烟气温度降低10℃以上。吸入的冷风量需由热平衡方程计算得出;通常设定,当烟气温度达到160℃时延迟1min后温度仍然不小于160℃,则冷风阀打开,这样,可防止烟气温度的抖动造成冷风阀的频繁启闭;(2)采用喷水降温,喷入烟气的水量亦需由热平衡计算得出。喷水时必须保证水雾进入布袋除尘器前已全部气化,以防糊袋;(3)若吸入冷风或喷水后,烟气温度仍不能满足要求,当温度达到旁通阀开启温度时,关闭冷风阀或停止喷水,同时关闭各分室提升阀并打开旁通阀,烟气直接从旁路出去。布袋除尘器具有定压控制功能,当除尘器进出、口压差大于设定值时,控制器发出清灰信号使各气室依次清灰。通常各室清灰1遍后除尘器压差会下降到设定值以下,但在烟气含灰量和湿度过大或清灰力度过小时,压差可能不降反升,此时必须采取有效措施将压差降下来。在除尘器设计时,应具有以下功能:在自动控制时,若喷吹1遍后除尘器仍超压,则控制器自动重复发出清灰信号重新清灰1次;在手动控制上,设置手动喷吹控制功能,通过手动喷吹快速完成清灰和重复喷吹,若上述措施效果不好,可先将布袋除尘器打到旁路状态,再启用手动喷吹清灰,待压差回落后再调回过滤状态。2.3预防火焰烧袋在以生物质为燃料的火电厂中,锅炉尾气中往往含有大量的火星,火星若附着在布袋上会使布袋烧出孔洞,造成除尘效率显著下降。为了保证除尘器在使用周期内可靠、稳定工作,必须采取有效措施预防火星烧袋。(1)选择阻燃性能良好的滤袋;(2)采用预喷涂技术对布袋进行预涂灰,确保布袋表面的初始层厚度,阻断火星与布袋的直接接触;(3)采用预除尘技术将烟气中火星等大颗粒除去后再进入布袋进行过滤,工程上通常是在布袋除尘器前加装旋风除尘器或是在布袋除尘器内布置一定分布的烟气挡板来进行预除尘;(4)如果烟气不但含有火星而且温度较高,可采用向除尘器前烟道中喷水的方式去除火星,或采用喷水加旋风除尘器的组合方式去除火星。2.4烟气中氧的质量分数对连续温度控制的影响在火力发电厂中,布袋除尘器通常采用PPS作为滤料,PPS具有良好的物理和化学性能,但PPS的耐氧化能力弱,受氧化危害的程度随着含氧量和温度的升高而剧增。布袋被氧化后强度会明显降低,容易破损失效。图2为PPS的连续工作温度与烟气中氧的质量分数的关系图,从中可以看出:当烟气中氧的质量分数为8%时,连续工作温度为155℃;而当烟气中氧的质量分数增至10%时,连续工作温度不超过150℃。所以,控制烟道和本体漏风量从而减少烟气的含氧量,是保证布袋可靠、稳定使用的必要条件。此外,若除尘器顶部漏风,由于负压的作用,还可能导致雨水被吸入,造成布袋糊袋,影响除尘器运行。第5期王磊,等:火电厂布袋除尘器可靠性分析·3·2.5旁路阀使用压力布袋除尘器上各气室出口的提升阀和旁路阀一般均为气动阀,气动阀的可靠工作对保证除尘器的安全运行至关重要。除尘器处于过滤状态时,烟气经各分室提升阀排入出气烟道,此时必须使提升阀可靠打开才能保证气路的畅通,否则,会造成除尘器和锅炉炉膛的压力瞬间陡升,若不及时处理有造成除尘器倒塌和炉膛爆炸的危险。除尘器处于旁路状态时,烟气经旁路阀排入出气烟道,同理,必须使旁路阀可靠打开才能保证气路的畅通,否则会造成同样的危险。气动阀启闭所用压缩空气的压力一般要求大于0.2MPa,要保证气动阀的可靠动作首先要确保压缩空气的正常供给,为此可采取以下措施:(1)在压缩空气压力低于0.3MPa时,自动停止喷吹清灰,将有限的气源用于供应提升阀和旁路阀;(2)在提升阀和旁路阀的供气管路上加装止回阀,防止气缸内的压缩空气倒流入输气管道;(3)当空气压缩机储气罐内的压力低于0.3MPa时,备用空气压缩机应能自动启动以增加供气量。此外,由于除尘器过滤状态与旁通状态的相互切换是靠提升阀和旁路阀的联锁动作实现的,因此,状态切换时必须采取措施保持除尘器压力的平稳。在宿州生物质能发电厂布袋除尘器工程的调试中发现,过滤状态与旁通状态相互切换的瞬间压力陡然上升,特别是烟气流量大时,压力上升加剧。经过查找和分析,发现在旁通阀关闭时各分室提升阀滞后1s左右才打开,虽然控制程序中设定旁通阀关闭时各分室提升阀同时打开,但由于摩擦外力作用仍然会存在1s左右的延时。经过调整PLC控制程序,在旁通阀关闭前5s提升阀即开始打开,同理,在各分室提升阀关闭前旁通阀亦提前5s打开,这样调整后,过滤状态与旁通状态相互切换时压力变化平稳。2.6plc系统干扰布袋除尘器普遍采用PLC控制系统。在工程应用中,由于电磁干扰的存在,控制系统误动的现象时有发生,误动直接影响布袋除尘器的安全运行,因此,提高控制系统抗干扰能力是关系到布袋除尘器安全运行的关键。外界的干扰通常通过电源和信号线引入PLC系统。PLC电源由电网供电,电网受到空间电磁干扰的影响在线路上产生感应电压和电流,此外,电网内部的变化(如开关操作浪涌、大型电力设备启停、交直流转动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等)都可通过输电线路传到PLC电源上。与PLC控制系统连接的各类信号传输线,除了传输有效的各类信号之外,也会有外部干扰信号侵入。这种干扰主要有2种途径:一是通过变送器或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰;二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰,即信号线上的外部感应干