李偉，潘云

(國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院，江蘇南京 210031)

330 MW機(jī)組電改電袋除塵器清灰制度優(yōu)化和噴吹參數(shù)設(shè)定探討

李偉，潘云

(國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院，江蘇南京 210031)

分析了電袋復(fù)合除塵器袋式除塵單元清灰效果的影響因素，并對(duì)某熱電廠330MW機(jī)組燃煤鍋爐電改電袋復(fù)合除塵器的清灰制度進(jìn)行了優(yōu)化。重點(diǎn)對(duì)比了優(yōu)化前后的電袋復(fù)合除塵器的清灰頻率、清灰周期、運(yùn)行阻力等參數(shù)的大小，優(yōu)化結(jié)果可以作為大型燃煤鍋爐電改電袋復(fù)合除塵器清灰制度的借鑒。

電袋復(fù)合除塵器;清灰效果;清灰制度

0 引言

近年來(lái)，隨著濾袋材質(zhì)、清灰裝置和運(yùn)行管理等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的逐步解決，國(guó)內(nèi)燃煤電廠特別是燃用低硫煤的城市電廠采用袋式除塵技術(shù)，尤其是將現(xiàn)役電除塵器改造為電袋復(fù)合除塵器的比例迅速提高［1－2］。電袋復(fù)合除塵器的清灰效果是影響設(shè)備運(yùn)行阻力和濾袋使用壽命的重要因素之一，其直接影響著除塵效率、濾袋及脈沖閥壽命和設(shè)備能耗，是決定除塵器乃至整個(gè)鍋爐運(yùn)行的關(guān)鍵［3］。

電袋復(fù)合除塵器的清灰性能取決于清灰方式的選擇和濾料、粉塵的特性。目前，由于脈沖噴吹袋式除塵工藝具有的清灰效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、對(duì)過(guò)濾風(fēng)速和運(yùn)行阻力影響小等優(yōu)點(diǎn)而成為電改電袋復(fù)合除塵器方案中首選的清灰方式。大量的研究結(jié)果和工程應(yīng)用表明，對(duì)于脈沖噴吹袋式除塵器，脈沖噴吹結(jié)構(gòu)參數(shù)和清灰制度(包括清灰模式和清灰參數(shù))的設(shè)置和選擇對(duì)于電袋復(fù)合除塵器的技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)性有著至關(guān)重要的意義［4］。

由壓縮空氣系統(tǒng)、氣包、控制閥、脈沖閥、固定噴吹管、噴嘴(或噴孔)等組成的清灰系統(tǒng)，是目前國(guó)內(nèi)外燃煤電廠袋式除塵器使用較廣、較有效的一種脈沖噴吹清灰系統(tǒng)。在噴吹孔徑、噴吹距離、濾袋規(guī)格及濾料特性已經(jīng)確定的前提下，本文主要對(duì)影響電袋復(fù)合除塵器袋式除塵單元脈沖清灰性能的因素進(jìn)行分析，并針對(duì)某電廠330MW機(jī)組電袋復(fù)合除塵器在不同工況下脈沖清灰制度和清灰參數(shù)的優(yōu)化和設(shè)定進(jìn)行討論。

1 清灰過(guò)程及其影響因素

1.1 濾袋清灰過(guò)程

以常用的管式脈沖噴吹袋式除塵器為例，在除塵器的運(yùn)行過(guò)程中，含塵氣體由除塵器進(jìn)口喇叭進(jìn)入過(guò)濾室，由濾袋外部進(jìn)入內(nèi)部，由下向上進(jìn)入凈氣室中，粉塵在此過(guò)程中被阻留在濾袋的外表面，凈氣室中的干凈氣體通過(guò)凈氣出口排出，如圖1所示。

當(dāng)除塵器壓差達(dá)到一定數(shù)值或者過(guò)濾持續(xù)一定時(shí)間，電磁閥將控制脈沖閥打開(kāi)，氣包中的高壓氣體沿著噴吹管從噴嘴中高速噴出，高速氣流及其所引起的誘導(dǎo)氣流進(jìn)入濾袋中，使濾袋急劇膨脹、收縮，產(chǎn)生沖擊振動(dòng)，同時(shí)氣流由內(nèi)向外噴出，使附著在濾袋外表面的粉塵脫落，落入灰斗。

圖1 低壓脈沖噴吹清灰系統(tǒng)示意

1.2 除塵器清灰效果的影響因素分析

影響袋式除塵器清灰效果的因素很多，除了前面提到的清灰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、噴吹參數(shù)、清灰制度的設(shè)定外，還包括煤質(zhì)、濾料、鍋爐運(yùn)行負(fù)荷等。鍋爐燃燒煤質(zhì)的變化必然引起煙氣含塵濃度的變化甚至性質(zhì)的改變;鍋爐運(yùn)行負(fù)荷的變化則會(huì)帶來(lái)煙氣量的變化。煙氣含塵濃度及煙氣量變化都導(dǎo)致清灰過(guò)程的運(yùn)行參數(shù)變化，清灰效果也不同。但這些鍋爐工況的變化并非除塵器本身能夠控制，我們需要做的是，在這些工況發(fā)生變化的時(shí)候，即時(shí)調(diào)整清灰參數(shù)。下面重點(diǎn)討論的是清灰系統(tǒng)噴吹參數(shù)的變化對(duì)除塵器清灰效果的影響:

(1)結(jié)構(gòu)參數(shù)。脈沖噴吹氣流從噴吹管?chē)姵龅氖菤怏w射流，要使進(jìn)入濾袋的噴吹氣量大且均勻，噴吹壓力、噴吹氣量及誘導(dǎo)的空氣量起決定作用。研究結(jié)果表明，影響清灰效果的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括噴吹孔徑、噴吹距離(噴嘴與袋口之間的距離)、濾袋的規(guī)格以及濾料的特性等［5－6］。因此，對(duì)清灰制度的設(shè)定和優(yōu)化主要是在以上噴吹結(jié)構(gòu)參數(shù)特定的情況下，確定整臺(tái)除塵器各個(gè)通道(單元)的清灰邏輯和噴吹參數(shù)的合理搭配，以滿足清灰效果。

(2)噴吹參數(shù)。噴吹參數(shù)一般包括噴吹壓力(脈沖清灰時(shí)壓縮空氣的壓力)、脈沖時(shí)間(一次噴吹過(guò)程中，脈沖閥啟閉的時(shí)間)、噴吹間隔時(shí)間(相鄰兩個(gè)脈沖閥噴吹的間隔時(shí)間)、噴吹周期(同一個(gè)閥兩次噴吹間隔時(shí)間)。研究結(jié)果表明，脈沖時(shí)間越長(zhǎng)，清灰效果越好。當(dāng)脈沖時(shí)間超過(guò)100ms時(shí)，除塵器的壓力損失隨脈沖時(shí)間的增加只有很小的降低，這時(shí)候再增加脈沖清灰的時(shí)間對(duì)加強(qiáng)清灰效果的意義就不大了;而且脈沖時(shí)間越大，系統(tǒng)壓縮空氣的消耗量越大［6］。

噴吹周期的長(zhǎng)短會(huì)直接影響除塵器的壓力損失、壓縮空氣用量以及脈沖閥動(dòng)作部件(主要是膜片)的壽命。在除塵器運(yùn)行阻力允許的條件下，應(yīng)盡量延長(zhǎng)清灰周期以減少壓縮空氣的用量，同時(shí)也可以減少噴吹系統(tǒng)部件的磨損，延長(zhǎng)濾袋和脈沖閥的使用壽命［2，4－5］。從脈沖噴吹清灰系統(tǒng)的清灰過(guò)程可以看出，對(duì)于選定了濾料的除塵器過(guò)濾一定的含塵氣流時(shí)，在噴吹系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、濾料的特性已經(jīng)確定的情況下，清灰制度和噴吹參數(shù)的設(shè)定決定著除塵器的清灰性能和運(yùn)行效果［7］。

1.3 除塵器清灰制度

330MW機(jī)組電袋復(fù)合除塵器袋式除塵單元由四個(gè)通道組成，每個(gè)通道分為三個(gè)部分。每個(gè)通道均設(shè)106只脈沖閥。布袋的清灰是通過(guò)脈沖閥的間隔噴吹來(lái)實(shí)現(xiàn)的。除塵器運(yùn)行時(shí)采用壓差噴吹方式，每個(gè)通道的清灰過(guò)程是相對(duì)獨(dú)立進(jìn)行的。

每一通道設(shè)有壓差檢測(cè)點(diǎn)(花板上、下分別設(shè)壓力檢測(cè)點(diǎn))，當(dāng)壓差≥噴吹壓差設(shè)定值，即噴吹阻力(初設(shè)P1=850Pa)時(shí)，開(kāi)始該通道的噴吹循環(huán)，循環(huán)一周(即該通道所有106只脈沖閥均噴吹一次)后，檢測(cè)壓差。若壓差≤?chē)姶祲翰钤O(shè)定值(初設(shè)P2=700Pa)時(shí)，本次循環(huán)結(jié)束，停止噴吹;若壓差≥噴吹壓差設(shè)定值(P2=700Pa)時(shí)，則繼續(xù)循環(huán)一周，依次根據(jù)壓差值來(lái)執(zhí)行噴吹循環(huán)。

P1，P2為上位機(jī)手動(dòng)設(shè)定值，在500～1500Pa可調(diào)，濾袋使用初期殘余阻力比較低，則設(shè)較低值。脈沖閥的噴吹脈沖時(shí)間為上位機(jī)手動(dòng)設(shè)定值，在100～150ms可調(diào)。兩只脈沖閥間的噴吹間隔為上位機(jī)手動(dòng)設(shè)定值，在4～200s可調(diào)。熱態(tài)調(diào)試后，袋式除塵單元的噴吹參數(shù)設(shè)定如表1所示。

表1 袋式除塵單元(每個(gè)通道)噴吹參數(shù)

2 運(yùn)行情況分析和清灰制度優(yōu)化

2.1 運(yùn)行情況分析

袋式除塵單元各參數(shù)的數(shù)據(jù)采集是在電袋復(fù)合除塵器調(diào)試完畢投運(yùn)三十天，待濾袋殘余阻力穩(wěn)定后進(jìn)行的。數(shù)據(jù)采集時(shí)機(jī)組負(fù)荷為260～310MW (機(jī)組最大負(fù)荷為330MW)。

運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)袋式除塵單元運(yùn)行阻力一直較高，平均在700～800Pa，并且各個(gè)通道運(yùn)行阻力偏差較大。尤其是噴吹一個(gè)循環(huán)后各個(gè)通道壓差谷值相差較大，最高達(dá)300Pa，間歇性地影響著各個(gè)通道風(fēng)量的平衡。更重要的是，當(dāng)袋式除塵單元阻力達(dá)到800Pa時(shí)開(kāi)始噴吹，往往噴吹到30～40只脈沖閥(每一個(gè)通道106只脈沖閥)的時(shí)候，阻力就已經(jīng)小于700Pa，甚至煙氣負(fù)荷低時(shí)小于500Pa。這樣就造成剩下70只左右脈沖閥噴吹的浪費(fèi)。

2.2 噴吹制度的優(yōu)化

通過(guò)多方面考慮和多次的試驗(yàn)，我們決定對(duì)電袋復(fù)合除塵器中袋式除塵單元的噴吹制度進(jìn)行優(yōu)化。具體措施為:當(dāng)壓差≥噴吹壓差設(shè)定值，即噴吹阻力(重新設(shè)定P1=700Pa)時(shí)，開(kāi)始該通道的噴吹循環(huán)，當(dāng)檢測(cè)到壓差≤?chē)姶祲翰钤O(shè)定值(重新設(shè)定P2=600Pa)時(shí)，立即停止本次循環(huán)的噴吹;待再次檢測(cè)到該通道壓差≥噴吹壓差設(shè)定值(P1=700Pa)時(shí)，則從上次循環(huán)終止點(diǎn)處的脈沖閥開(kāi)始繼續(xù)噴吹，依次根據(jù)壓差值來(lái)執(zhí)行噴吹循環(huán)。

噴吹參數(shù)和清灰邏輯優(yōu)化后運(yùn)行一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)袋式除塵單元運(yùn)行阻力只有600Pa左右，比優(yōu)化前下降了100～200Pa;并且各個(gè)通道的運(yùn)行阻力也大致相當(dāng)。更重要的是，邏輯優(yōu)化后大大降低了噴吹頻率(12h單個(gè)通道噴吹次數(shù)減少達(dá)25%)，相當(dāng)于延長(zhǎng)了清灰周期，參數(shù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表2 袋式除塵單元統(tǒng)計(jì)參數(shù)

噴吹次數(shù)的減少對(duì)于保護(hù)濾袋，延長(zhǎng)濾袋和脈沖閥的壽命具有重要的意義。運(yùn)行阻力的降低和各通道阻力的平衡也在一定程度上降低了設(shè)備能耗。

當(dāng)然，以上P1和P2等運(yùn)行參數(shù)可以根據(jù)鍋爐的負(fù)荷、煙氣條件等工況的變化進(jìn)行靈活的調(diào)整。在確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡可能的減少噴吹次數(shù)，降低其能耗。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)電改電袋復(fù)合除塵器過(guò)程中，清灰制度對(duì)于袋式除塵器的穩(wěn)定運(yùn)行和能耗降低意義重大，在保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡可能針對(duì)不同工況對(duì)噴吹制度進(jìn)行優(yōu)化。

(2)該330MW機(jī)組電改電袋復(fù)合除塵器的噴吹制度合理，運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，優(yōu)化后的噴吹制度和運(yùn)行參數(shù)對(duì)大型電袋復(fù)合除塵器可靠運(yùn)行具有重要的參考價(jià)值。

(3)噴吹制度優(yōu)化后，電袋復(fù)合除塵器在保持相同噴吹壓力的條件下，具有較低運(yùn)行阻力，降低了能耗;并且能夠大大減少噴吹頻率，延長(zhǎng)了濾袋和脈沖閥的使用壽命。

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Discussion on cleaning institution optimization and pulse－jet parameter setup on Electrostatic－bag Precipitator(EBP)rebuilding form ESP of 330MW units

Influencing factors of cleaning effect of bag－dusting unit of Electrostatic－bag Precipitator(EBP) were analyzed briefly.The cleaning institution optimization of Electrostatic－bag Precipitator rebuilding form Electrostatic Precipitator of 330MW units in thermal power plant was essentially discussed.The parameters before and afer optimization such as the cleaning frequency，the period of bag cleaning and the running resistance of E-lectrostatic－Bag Precipitator were compared.Outcome of the optimization provides reference for cleaning institution of macro－scale of Electrostatic－Bag Precipitator.

EBP;cleaning effect;cleaning institution

X701.2

B

1674－8069(2012)01－039－03

中國(guó)國(guó)電集團(tuán)重大科技項(xiàng)目(08294)

2011-08-25;

2011-12-08

李偉(1982-)，男，江蘇揚(yáng)州人，碩士，工程師，從事電力環(huán)境保護(hù)科研和工程設(shè)計(jì)工作。E－mail:qier523@163.com