除尘器

布袋除尘器的运行维护与寿命管理

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-02-26 14:10:07

摘要:对影响火电厂锅炉布袋除尘器使用寿命的因素进行了分析,提出了通过规范和改善运行维护条件来提高布袋除尘器使用寿命的途径和办法,并就其寿命的倾向性管理提出了意见。

关键词:布袋除尘器;使用寿命;运行维护

布袋除尘器因其效率高(最高达99.99%)、对煤种变化的适应范围广、工艺系统简单、维护方便等优点在国外火电厂锅炉烟气处理中被广泛应用。

内蒙古丰泰发电有限公司2×200MW供热机组锅炉的除尘设备选用了布袋式除尘器。2台机组分别于2001-12-28和2002-08-26建成投产,至今布袋除尘器运行稳定,未出现过堵灰、烧袋等大的损坏事故。本文通过这2台机组布袋除尘器的运行维护经验,分析运行维护条件对其使用寿命的影响,以及提高使用寿命的途径和办法。

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1设备及系统简介

1.1锅炉概况

丰泰发电有限公司2×200MW机组的锅炉是哈尔滨锅炉厂生产的HG67/13.7-YM13型超高压、一次再热、自然循环煤粉炉,锅炉呈“Ⅱ”型布置,固态排渣。设计燃用准格尔煤田烟煤。每台炉配有5台MPS-170型中速磨煤机,采用正压直吹燃烧系统,14144AZ/1888型双吸双支撑离心式吸风机和26.5-VI(T)-SMS型旋转式空气预热器。除尘设备选用布袋除尘器。

1.2布袋除尘器及系统概况

每台锅炉配备1套鲁奇式1226RF8000型布袋除尘器,每套除尘器分4室8单元,每室分2个单元(袋束),每个单元设1000条滤袋,配套1个灰斗。滤袋采用了RYTON滤料。清灰系统采用低压脉冲旋转反吹方式,反吹所用的空气压力由2台罗茨风机供给。除尘系统所有参数的采集、处理和控制均由PLC控制系统来完成。除尘器的性能参数见表1。

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2布袋除尘器的设计寿命

布袋除尘器寿命是一个综合指标,多数情况下取决于布袋滤料的特性,如耐温性、耐酸碱性、抗氧化性等,而寿命的折损主要是指滤袋本身的性能。为此,本文关于布袋除尘器寿命的讨论只限于对滤袋及相关因素的分析。

对滤料的选择既要满足系统工艺参数的要求,又要考虑寿命价格比因素的影响。对于特定的介质(烟气)而言,一旦滤料选定,其特性指标就被确定,经综合评估后,布袋的预期寿命就被确定,即设计寿命。RYTON滤料特性指标及设计寿命见表2。

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3滤袋的使用寿命分析

3.1使用寿命

实际运行中,运行工况需经常改变,使得滤袋所处的环境条件超出了设计性能指标所要求的范围,如排烟温度的升高、含尘浓度的增大等,均会造成滤袋的使用寿命低于设计寿命。

3.2影响滤袋使用寿命的因素

3.2.1温度的影响

RYTON滤料的温度老化曲线见图1。

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从图1中可知,排烟温度在140℃附近运行时,RYTON滤料的寿命可达40000h,当烟气温度升高到100℃时,随着温度的升高其寿命的折损逐渐增加,达到230℃以上时,滤料的寿命折损至零,滤料将被烧毁;因此,运行时应严格控制排烟温度,杜绝长期超温运行和短时间内温度骤升事故的发生。

3.2.2高温氧化

用于电站锅炉的滤料为了在需除尘的烟气中长期使用(在设计寿命内),保证其特性指标不降低,出厂前均进行了表面烧毛、砑光、热定型、防火花、涂膜、防水、防油和抗静电等一系列的特殊工艺处理。当高温烟气的含氧量较高时,滤料将被氧化,使得强度减弱,易破裂,经原始工艺处理所形成的固有性能指标逐渐降低,寿命的折损将越来越快。

3.2.3低温结露

当排烟温度低于露点时,会出现结露现象,使得滤袋的特性指标下降,严重时引起滤袋表面积灰板结甚至随同滤床一同脱落,严重影响滤袋的使用寿命。另外,北方地区冬季寒冷,容易造成灰斗内壁贴饼现象,使灰不能正常流出。

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3.2.4机械损坏及其他

(1)布袋堵灰:运行中由于细灰颗粒嵌入滤袋深处,使得滤袋的透气性受到影响。随着运行时间增长,细灰颗粒嵌入滤袋的数量不断增加,滤袋的压差不断升高,清灰频率增加,到后期,清灰已失去作用,压差基本保持不变(一般极限值为2.1kPa国外经验值为2.5kPa这时滤袋的寿命终结。

造成滤袋堵灰的原因有烟气流速太快、烟气中含尘量太高、不正常的清灰频率和强度等。滤袋高压差运行是造成堵灰的主要因素。滤袋压差也是判断其寿命的重要指标。

(2)滤袋挤压变形:当灰斗的灰位升高至触及滤袋时,会造成滤袋被挤压、笼箍变形,同时灰位升高后也会造成滤袋处温度升高。

(3)油污染:锅炉启动点火或投油稳燃期间,由于没有使用或及时切至旁路烟道运行而造成滤袋油污染,特别是滤袋表面滤床脱落后更容易造成这类事故。国外许多电厂由于环境要求和比较成熟的运行经验,一般不设计旁路烟道。丰泰发电公司2台机组的布袋除尘器在启动点火或全部投油燃烧时采用旁路运行。

(4)破坏性清灰:为使滤袋的压差保持在设计值运行,要定期对收集在滤袋表面的飞灰进行清理,但清灰方式或清灰系统的参数对滤袋的寿命有较大的影响。对于抖动式、振动式或高、中压脉冲反吹式清灰系统影响不是很大,而低压脉冲反吹清灰系统则不同,其破坏的机理主要是冲刷磨损。通过高倍放大镜下对运行一段后的旧袋与新袋的比较可以看出,旧袋表面须状物明显增多,厚度减小。反吹频率和强度、破坏性清灰是影响布袋寿命的主要原因。

(5)滤袋破裂:袋笼焊接时形成的锋利毛刺或焊渣掉入袋中,或其它锐器造成的滤袋轻微损伤,均可造成运行时滤袋的撕裂,使泄露和排放浓度增大。

由于结构问题(袋笼歪斜变形,滤袋缝制时的缺陷)使滤袋与袋笼间配合不当而造成的磨损也会出现以上问题。

从以上分析得出:布袋除尘器滤袋的寿命与运行的环境条件和正确的维护有着直接的关系,这就要求使用部门改善运行条件,规范定期维护制度,严格试验程序,提高其使用寿命。

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4运行和维护

4.1运行要求

4.1.1预涂灰

滤袋在首次投入运行前必须进行预涂灰,退出运行时间较长时需要再涂灰,以便建立表面滤床,减小油类或其他物质对滤袋的污染。

预涂灰要在滤袋离线的情况下;使用引风机进行。喷灰重量要按每条布袋约1kg(铝化土)计算,并控制引风机挡板开度,使气流在60kg/s较好。当滤袋压差增加至300Pa时,结束预涂,检查滤袋,其涂灰应均匀,不露本色。

4.1.2布袋除尘器的启动和退出

布袋除尘器必须满足以下条件才可投入运行:120℃<进口烟气温度<160℃;除尘器前后压差>300Pa才能接受烟气,当前后压差>700Pa时投入吹灰系统;至少有1台磨煤机投入运行;吹灰脉冲风温<140℃;除尘器启动前8h,灰斗加热装置已投入。

布袋除尘器的退出:无论何种原因造成锅炉停炉,布袋除尘器应迅速解列退出运行,同时开启旁路系统以免滤袋高温氧化。

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4.1.3旁路系统的运行

在启动点火或完全投油稳燃工况下,应投入旁路系统运行,避免滤袋受到油污染。当有煤层投入燃烧后应退出旁路系统,投入除尘器运行,避免引风机叶片磨损和排放污染。

4.1.4锅炉燃烧工况的调整和排烟温度监视

应加强对锅炉燃烧工况和排烟温度的监视,避免因燃烧工况不正常,或排烟温度高造成高温烟气进入除尘器。对于因燃烧工况劣化出现的排烟温度降低也应及时检查和调整(一般不得低于120℃),以免出现结露现象。

4.1.5清灰系统参数的设定

(1)清灰压力的整定:运行中将反吹空气压力整定为0.08MPa,使之既减少反吹清灰对滤袋的损害,又不影响吹灰的效果。

(2)清灰压差设定值(点)及清灰频率的调整:对于滤袋本体不同灰尘荷载下的三种清灰模式(缓慢清灰、正常清灰和快速清灰)切换点的设定,必须遵循在考虑滤袋使用寿命的前提下,使除尘器阻力为最小的原则。在实际运行中,既要使压差保持在合理的范围内,又要使清灰频率尽可能的低。当由于负载或其他运行工况变化而造成压差急剧增长,可适当调整反吹脉冲间隔时间和脉冲宽度,升高反吹频率,使压差尽快恢复至正常值。在稳定的工况下出现压差增大或稳态值高于设定点时,要及时找出原因。对于新投入运行的滤袋其压差设定点和反吹频率要适当调低,正常运行时压差设定点、脉冲间隔时间、脉冲宽度见表3。

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4.1.6布袋除尘器运行参数

正常运行时,应保证除尘器参数符合表4规定。

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4.2维护要求

4.2.1对PLC控制系统的要求

(1)测量元件的防磨、防腐和防寒:对于布袋除尘器的入口温度用热电偶测量,灰斗灰位测量元件的选择必须考虑材质的耐磨、耐腐蚀问题。在热电偶的安装位置前端必须加装防磨挡板,防止测量元件损坏或传递信号不准而造成滤袋损坏。另外,由于北方天气较冷,滤袋压差测量变送器及取样管必须加装电伴热带,或采取其他保温措施。伴热或保温要均匀,电源要可靠,防止结露或变送器损坏。

(2)防止PLC控制系统电源故障:布袋除尘器PLC控制系统供电电源必须要冗余配置,一般可另加装一套UPS电源(2000VA,30min),防止厂用电源中断或低电压时造成系统参数初始化,使除尘器清灰系统无法启动或保护误动作解列除尘器。对于供给外部回路的直流24V电源系统,要根据不同回路的作用加装多路分支保险或开关,防止外回路一点接地或短路造成全部直流24V电源中断。

(3)实现与锅炉主控监视系统的信息交换:布袋除尘器作为相对独立的系统,PLC应能将其运行状态和主要参数实时向锅炉主控监视系统传送,主控操作员站应有独立的监视画面。锅炉的运行工况,特别是MFT、RB等动作逻辑应在除尘器控制屏实现光字报警,以便双方系统在任何故障下均能及时得到必要的信息,采取相应措施。

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4.2.2保护系统的要求

(1)喷水降温系统:当除尘器的入口烟温达到170℃时,喷水系统电磁阀应可靠打开。喷水系统的水压和水质要符合要求,喷嘴的位置要选择适当,喷水与烟气应充分混合(一般需几秒钟的时间),减少局部结露或腐蚀现象。喷水量应调整控制在28L/s,以免影响烟气的温度。

(2)旁路保护系统:旁路保护的作用以及投退的条件前面已介绍,需注意的是旁路门的卡涩应该引起足够的重视,应经常检查定期传动,及时清理积灰,防止关不严、打不开的现象发生。当烟气超温或滤袋压差大于设定点而降不下来时,旁路门卡死应马上停炉。

(3)PLC保护连锁回路:经PLC实现的保护连锁回路要定期传动和试验,特别是喷水降温回路、空预器事故跳闸联锁回路以及温度高MFT回路。传动试验应模拟实际工况,以确保其可靠性。

4.2.3滤袋的检查和更换

当出现以下问题后应对滤袋进行检查:烟气流速突然增大、反吹频率升高、严重油污染、烟尘排放浓度增大、短时过热。检查后应对滤袋进行劣化评估,必要时应及时进行更换。

当压差长时间高于2.1kPa时,说明滤袋的使用寿命已到期,应进行更换。一般情况下,每次更换5%~10%的滤袋。更换滤袋时要注意切不可损坏滤袋,那怕是轻微损伤。动用电、火焊时应有防护措施,不得使焊渣掉入滤袋内。

4.2.4布袋除尘系统的维护

布袋除尘系统维护项目计划见表5。

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4.3滤袋劣化倾向管理(寿命预测)

目前,国外普遍采用劣化倾向管理对滤袋的寿命进行预测,预知滤袋的使用寿命周期,以便制定检修或更换计划及备件资材需用计划,分析劣化原因,提出改善措施,提高滤袋的使用寿命。

定期测取反吹脉冲间隔时间或压差,绘出曲线,进行劣化分析后,定出寿命点。

由国外某电厂滤袋的劣化曲线可知(劣化曲线略),该电厂布袋除尘器运行1a之内,脉冲反吹频率基本没有改变。随着运行时间的增长,脉冲反吹频率逐渐增大,直到第4a达到极限值,这时可认为滤袋已接近寿命极限。

5结束语

鉴于所使用布袋除尘器的形式和清灰方式以及使用滤料的不同,影响使用寿命的其他因素也应引起重视,如滤袋的机械强度、低温酸腐蚀、压缩空气系统的油污染、带水等问题。另外,布袋除尘器的辅助设备和系统故障也曾经是造成其使用失败的重要因素之一,也不可忽视。

有关更多布袋除尘器的运行维护与寿命管理的信息,请联系广州新瑞环保的工程师13322814846。