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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長辛店云崗地區，屬于區域供熱電廠，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、平衡通風、燃煤固態排渣汽包鍋爐，#7機組為100MW機組于1994年12月投產配有高壓、自燃循環、平衡通風、燃煤固態排渣汽包鍋爐，＃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管道進入灰庫，每電場4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改造。

2、原有系統存在的問題

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、堵管發生頻繁。

3、改造系統主要特點及設計參數

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、可實現在線清灰、離線檢修。整套布袋除塵器系統由3個子系統構成：布袋除塵器本體、清灰系統、除塵器保護系統（包括：噴水降溫系統、預噴涂系統）。

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

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，清灰繼續進行，并延時發出報警，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，清灰次數越慢，越接近壓差的上限，清灰次數越快。自動控制模式下，整個系統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，發現邏輯錯誤后系統發出警告性提示，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

除塵器保護系統分為兩種：預噴涂系統和噴水降溫系統。

預噴涂系統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，高壓水和高壓空氣在噴嘴內腔混合，以霧裝形態噴出，在煙道內迅速蒸發，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

項目	單位	數據
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	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
—濾袋規格	mm	φ150x8000
—濾袋允許連續使用溫度	℃	≤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，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。輸送管系統采用管中管密相氣力輸送系統。

3.2.1干灰輸送系統的布置與設備結構

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庫，其布置如圖一。

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，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，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了空氣壓力大于移動灰柱所需要的壓力狀態，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。

3.2.2干灰輸送設計主要參數

輸送當量距離	450米
提升高度	25
設計出力	32.4
倉泵數量	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干灰輸送系統的運行

干灰輸送系統通過PLC設定的程序自動控制，通過CRT監視操作，整個系統在程序控制下自動啟動、運行和停止，無需人員干預。系統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灰管的輸送壓力。

運行中，曾出現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，系統仍能自動運行的。還出現過由于操作失誤系統剛開始輸送不久，強制停運系統，再將發送罐裝滿灰進行輸送的情況，不需人為干預，系統仍能夠正常運行。

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小，特別適合于長距離輸送
	è	受出力限制較其他系統小，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	自行穩定/調節系統
l	優點
	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、系統運行中所出現的問題

4.1調試階段發現除塵器甲、乙兩側壓差值偏差較大，甲側為1000Pa時，乙側僅為400Pa，經檢查發現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現除塵器頂部、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，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。