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FMFBD型分室定位反吹袋式除尘器在呼和浩特热电厂50MW机组锅炉改造工程中的应用 |
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| FMFBD型分室定位反吹袋式除尘器在呼和浩特热电厂50MW机组锅炉改造工程中的应用 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 10:43:52  |
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摘要： FMFBD系列分室定位反吹袋式除尘器是经过多次改进、创新、完善设计的新型袋式除尘器。文章介绍了国内第1台利用国产化专利技术将电除尘器改造为袋式除尘器的项目情况，重点介绍了项目背景、改造方案、FMFBD系列分室定位反吹袋式除尘器的技术特点及其运行情况。
关键词： 袋式除尘器；离线清灰；在线检修；锅炉 呼和浩特热电厂6号机组的装机容量为50MW，电除尘器自开始投运后因除尘效率不高，排放浓度远远超出我国大气污染的排放标准。虽然经过加宽电场、增加电场、改变供电方式、烟气调质等诸多整改措施，但是电除尘器的除尘效率仍然没有明显改善。
袋式除尘器有着比电除尘器更高的除尘效率，更为广泛的煤种、炉型、烟气条件的适应性，而且随着袋式除尘技术的快速发展，袋式除尘器的综合使用成本（包括设备投资、占地面积、运行及维护费用等）降低、运行可靠性也得到了提升。目前，国外引进与国内生产的袋式除尘器均成功地在燃煤锅炉上得到应用，而且数量正逐年增加。
1 改造前设备情况及设计参数
原有的静电除尘器型号为HH(G)161 - 3b，1998年前由山西电除尘器厂设计制造，1998年10月由兰州电力修造厂进行了改造。除尘器的处理风量为520000m3/h、电场有效截面积为161m2、电场风速为0.897m/s、电场数为3个。
锅炉的设计煤种为烟煤（海渤湾老石旦、准格尔煤田），烟气含尘浓度为25～30g/m3、烟气温度为150～165℃、除灰方式为水力除灰。6号锅炉煤种的元素分析及灰分分析见表1。
表1 6号锅炉设计、校核煤种的元素分析及灰分分析
项 目
设计煤种
校核煤种
元素分析
收到基碳Car/%
55.42
50.33
收到基氢Har/%
3.23
3.03
收到基氧Oar/%
6.94
9.32
收到基氮Nar/%
0.80
0.83
收到基硫Sar/%
0.62
0.63
续表
项 目
设计煤种
校核煤种
灰分分析
二氧化硅SiO2/%
42.83
47.00
三氧化二铝Al2O3/%
47.71
41.14
三氧化二铁Fe2O3/%
4.12
4.02
氧化钙CaO/%
1.6
2.15
氧化镁MgO/%
1.24
0.75
氧化钠Na2O/%
0.01
0.91
氧化钾K2O/%
0.10
0.44
三氧化二硫S2O3/%
1.27
1.16
二氧化钛TiO2/%
0.60
1.49
五氧化二磷P2O5/%
0.44
1.36
2 电除尘器改造成袋式除尘器的方案说明
2.1 改造的基本原则
（1） 充分利用原电除尘器的外壳结构。
（2） 采用进口聚苯硫醚纤维材料制成滤袋，除尘效率和使用寿命不低于丰泰电厂的袋式除尘器。
（3） 采用三分体袋式除尘器组合结构，实现在线切换检修，进一步提高运行可靠性。
（4） 充分发挥FMFBD型分室定位反吹袋式除尘器的特点，使改造后的袋式除尘器排放浓度≤50mg/m3,
滤袋设计寿命≥30000h（不低于丰泰电厂袋式除尘器的滤袋寿命），使之成为运行可靠性高，实现免值守、少维护的袋式除尘器。
2.2 改造的工艺方案
袋式除尘器是利用原HH（G）161 - 3b型电除尘器的主体结构改造而成。将原有电除尘器的阳、阴极系统、电气系统及顶盖拆除，保留原有钢支架、箱体等部分形成袋式除尘器的基本构架。再通过添加滤袋装置、反吹风系统等部件构成FMFBD袋式除尘器。
（1） 保留原电除尘器的支架、集灰斗、输灰装置、除尘器壳体、进出口烟箱及进出口烟道。拆除了供电装置、变压器、阳极系统、阴极系统。
（2） 添加部分。分室隔板、花板组件、回转反吹机构、反吹风系统、滤袋装置、进出口截止阀、冷风阀、组合旁路阀、气流均布及粉尘预分离系统、电气控制系统、喷淋降温系统、观察监测检修系统、置换烟气系统。
（3） 在电除尘器壳体内重新设置了隔板，把3台电除尘器改成3个单台组合形式的袋式除尘器：在每单台袋式除尘器的进出口设置截止阀，实现再现切换检修。
（4） 在壳体内安装滤袋花板，使壳体分成净气室和含尘气室，在花板上安装具有自动张紧的滤袋装置。
（5） 在花板上面分成9组袋室，每组袋室由10个袋室组成，每组袋室配有1台分室定位反吹机构，共9台进行逐室反吹清灰。反吹风源是由反吹风机抽回的锅炉引风机出口的净化烟气，清灰方式为差压自动控制。
（6） 在除尘器的入口处装有冷风阀和旁路安全阀；冷风阀可以置换停机后滞留在除尘器内部的湿烟气，旁路阀可以随时旁路在锅炉尾部烟道燃烧的高温烟气。
（7） 在锅炉的出口烟道处装有喷水降温装置，可以降低偏高的烟气温度。
（8） 在除尘器的净气室装有观察窗，可观察破损滤袋的位置，判断破损程度。
（9） 在除尘器的入口处装有粉尘预涂装置，可在锅炉点炉或油煤混烧时投入运行。
3 FMFBD型分室定位反吹袋式除尘器原理及特点
3.1 除尘系统的工艺流程
除尘系统的工艺流程见图1。
图1 除尘系统的工艺流程图
3.2 主要技术性能参数
FMFB - 8000风室定位反吹袋式除尘器的主要技术性能参数见表2。
表2 FMFB - 8000风室定位反吹袋式除尘器的主要技术性能参数
项 目
参 数
项 目
参 数
型号
FMFB - 8000
滤袋材质
P84复混滤料纤维，聚苯硫醚含量大于20%
处理风量/m3·h-1
520000
除尘器组合台数
3
入口含尘浓度/g·m-3
25～30
袋室个数
90
出口粉尘浓度/mg·Nm-3
50
滤袋个数
1260
烟气温度/℃
150～165
除尘器运行阻力/Pa
800～1300
过滤面积/m2
8000
最高运行阻力/Pa
≤1500
过滤风速/m·min-1
1.08
除尘器漏风率/%
3
高温过滤风速/m·min-1
1.144
清灰控制方式
定阻力自动清灰（每单台独立控制）
3.3 工作原理
经进气烟道进入进气烟箱的含尘烟气，经两层多孔式气流分布板的气流分布，并经过粉尘预分离装置的作用，含尘烟气中质量较大的尘粒被碰撞阻挡，下降后沿进气烟箱底部进入灰斗。之后烟气携带剩余的质量较小尘粒，以小于1.3m/s的速度进入尘气室。再以小于1m/min的速度经滤袋过滤，粉尘被阻挡在滤袋的外表面。被过滤的烟气穿过滤袋，由净气室及出风口进入出口烟道，经引风机送入烟囱排出。
随着时间的增加，被阻滞在滤袋外表面的粉尘逐渐增加，粉尘层不断递增、加厚，阻力加大，当阻力增大到设定值时，差压仪输出启动信号，指令反吹风机、分室定位反吹系统同时启动，把锅炉引风机出口的净化后烟气抽回，经加压定位后吹入清灰袋室。反吹风管中设置了1个反吹切换阀，当锅炉负荷较低时，关闭反吹风机，打开反吹切换阀利用引风机出口与除尘器的差压即可实现反吹清灰，当1台反吹机构处于反吹清灰位置时，其余反吹机构全停在盲板处，这样就加强了清灰的效果，清落的粉尘集于灰斗，由卸灰阀卸入除灰系统。
除尘器的运行温度应控制在小于160℃，当烟气温度高于160℃时控制柜开始报警，当烟气温度达到165℃时，喷水降温装置自动进行喷水降温。当烟气温度上升到180℃时，旁路安全阀自动打开，截止阀自动关闭，高温烟气旁路打开。
3.4 主要部件的特点及作用
（1） 袋式除尘器。由3个单台除尘器组合而成的，每单台除尘器均设有独立的定阻力清灰控制系统，进出风口烟道分别设有单板柔缘截止阀,在进风口烟道设有冷风阀，在运行中需要检修时，可以关闭其中单台除尘器的进出口截止阀，打开冷风阀降温后即可检修，而其他2台除尘器可以在锅炉负荷80％以上正常运行（俗称在线检修）。
（2） 单板方形蝶板阀式截止阀。阀体四边装有弹性柔缘密封板，可以有效补偿温差较大时的变形量，使漏风率小于1％，阀板转动是采用电动推杆驱动，其驱动采用自动控制和手动控制两种（电动推杆上配置手轮，可手盘转驱动），除尘器在运行时截止阀处于打开状态。以此可以确保在运行状态下可靠切换截止阀，实现在线检修。
（3） 定阻力自动控制清灰。袋式除尘器滤袋的合理控制清灰是提高除尘器效率及滤袋使用寿命的一个关键技术。该控制仪-差压变送器是意大利的产品。正常情况下，可在10年内实现无故障的准确控制，使除尘器稳定实现定阻力清灰。当滤袋捕集的粉尘层达到合理厚度，除尘器运行阻力达到了上限设定值，差压计输出信号，指令分室定位反吹清灰机构开始逐室反吹清灰。当滤袋外表面的粉尘层被清除到一定程度时，除尘器的运行阻力达到了下限设定值，差压计再次输出信号，使分室定位反吹清灰机构停止工作。这种定阻力清灰控制系统可以使除尘器在一个合理的阻力状态下运行，并有效地防止出现高阻力状态时将粒径较小的尘粒压入滤料纤维空隙中，发生滤料堵塞现象，也可以防止滤袋原始粉尘层被清掉，从而降低除尘效率。同时也保证了滤袋合理清灰次数，从而可以大大地提高滤袋的使用寿命。
（4） 分室定位反吹机构。本除尘器共设有分室定位反吹机构，每台分室定位反吹机构可对很多个袋室反吹清灰，反吹清灰时对锅炉运行影响甚微，而且消耗功率极小。
反吹清灰气体是锅炉引风机出口的净化烟气，与含尘气体没有温差，可防止清灰时造成结露。同时因烟气中含氧量很低，避免了滤袋在过滤时被氧化，同样也可以提高滤袋的使用寿命。分室定位反吹机构使被清灰袋室在关闭过滤气流状态下，反向吹入净化后的烟气，吹落滤袋外表面的粉尘。气流方向与粉尘坠落方向一致，加速了粉尘的坠落，减少了粉尘二次吸附，清灰效果非常显著，减少了反吹的次数，可有效地延长滤袋使用寿命。同时分室定位反吹系统是间歇回转反吹机构，把反吹风口定位转到被清灰的袋室出风口中，在阻止该室过滤气流状态下，导通反吹气流，反向吹入袋室，实现分室定位逐室清灰。
（5） 侧进风、气流分布板及粉尘预分离装置。除尘器采用侧进风，充分利用两层气流分布板结构并进行合理重组，在粉尘预分离装置的作用下实现大颗粒粉尘预分离，并使气流进入袋室的速度在1m/s左右，流速均匀，从而使未燃尽的煤尘粒和大颗粒粉尘烧损、磨损滤袋的问题得到彻底解决。另外袋室内的气流方向是水平的，而且风速很低，非常有利于被吹落的粉尘集合体顺利坠入灰斗，减少了粉尘二次吸附，提高了清灰效果。
（6） 高密度袋笼自动张紧装置。高密度袋笼是采用密度较高的钢丝网制成，可有效防止滤袋在过滤时，因气流压力作用使滤袋产生凹陷和弯曲。滤袋口上有密封环，用压边圈把滤袋上口紧紧压装在花板上，然后装入高密度袋笼，把滤袋拉紧拉直。在过滤和反吹清灰时，滤袋的表面始终保持平直状态不发生凹陷和弯曲，从而有利于粉尘层剥落和粉尘层自然滑落，只用很小的清灰动力，就会收到很好的清灰效果，更加有利于提高滤袋寿命。
（7） 观察窗。观察窗采用重叠式高亮度远射灯，玻璃窗可随时擦拭，保证很好的透明度。设有手持照明灯可以调整投光灯角度，照射到净气室内，以便观察。在灯光的照射下，可以观察到分室定位回转机构转动情况，反吹定位的准确程度，以便及时调整。还可以观察到每个袋室出口烟气的净化效果，判断滤袋破损程度，一旦发现破损，应及时更换滤袋。可避免破损部位风速过高，使相邻的滤袋被快速冲刷磨损，在实际的运行过程中对其进行了改进，使观察窗的视角更大，投光灯照射到净气室的更亮，更加有利于方便的观察。
（8） 冷风阀。冷风阀设置在除尘器的进气烟箱上，阀门的开关采用电动推杆驱动和手动控制。除尘器在运行中冷风阀应处于关闭状态。当除尘器运行中切换检修时，打开冷风阀可以引入外部空气，快速降低被检修的单台除尘器内部温度以能及时进入，缩短检修时间，而且还可以保证除尘器内部的空气流通。
（9） 置换烟气系统。当除尘器停机时，将滞留在除尘器内的烟气及时排出，避免烟气温度降到露点后产生的结露现象。当烟气温度降到露点温度以上关闭设备的进、出口截止阀，启动置换烟气系统进行烟气的置换，逐室置换设备内的烟气，置换完毕后关闭本系统。
（10） 粉尘预涂装置。为了避免锅炉在油点炉或油煤混烧时油烟尘糊袋现象发生，在除尘器的入口处设置了粉尘预涂装置。粉尘预涂是借助锅炉引风机的负压进行粉尘预涂，预涂量按差压仪阻力值达到600Pa即可。
（11） 喷水降温装置。当锅炉尾气出现高温时，为了减少旁路阀的打开次数，设置了一套温度自动控制喷淋降温系统。喷淋降温能力≥30℃，喷水量≥6m3/h，喷水压力为3MPa，喷枪嘴采用特种碳化钨制成，使用4年不磨损，而且有优越的防堵能力。喷枪采用单体回流式，喷水压力在一定泛围变化时，雾化效果不变。
（12） 旁路安全阀。旁路安全阀设置在进气集和烟道的上部，避免因长时间大量的沉降粉尘产生堆积，出现堵住阀门打不开的现象。旁路阀由三个柔性薄板提升阀组成，柔性薄板提升阀是一种圆盘提升阀，阀板与阀口接触的补偿能力很大，可以保证在温差大、钢结构变形大的情况下的密封效果，阀门的开关由电动推杆驱动，采用温度自动控制和手动控制，并且设有手轮。手轮便于行程位置的调整，同时也便于在应急状态时，手动开关旁路安全阀。
3.5 FMFBD分室定位反吹袋式除尘器的电气控制
FMFBD - 8000型分室定位反吹袋除尘器的电气设备包括： 1号配电柜1台、2号配电柜1台、PLC控制柜1台、投光灯具18套、行程开关9只。热工信号采集器件包括：热电阻5支、差压变送仪3台(袋式除尘器专用差压变送仪)。
（1） 1号配电柜作进线电源柜，提供袋式除尘器用电器电源并控制以下机构的动作：提供袋式除尘器动力及控制电源；
提供设备照明电源及控制；反吹风机的启动与停止；喷淋水泵的启动与停止；3台进气截止阀的打开与关闭；3台出气截止阀的打开与关闭。
（2） 2号配电柜控制以下机构的动作：9台分室反吹回转机构的启动与停止；3台冷风阀的打开与关闭；3台旁路阀的打开与关闭。
（3） PLC控制柜提供电气操作的控制电源、仪表电源及自动运行时的逻辑控制。现场采集的温度、压力信号也都接入该柜，并通过智能仪表显示采集数值。当温度或压力超限时故障报警动作通知运行人员，运行人员采取相应的操作。
4 结束语
布袋除尘器工程项目于2003年7月成功实施并投入运行，除尘系统运行稳定，各项技术性能指标满足并优于设计要求，截止到目前为止，除尘系统测试了多次，排放浓度均在20mg/Nm3以下，设备平均运行阻力为1000Pa，最大运行阻力为1300Pa，清灰间隔时间2h以上。进出口截止阀开关可靠，漏风率＜1%，检修安全方便。经过测试，利用原气流分布板重组的粉尘预分离装置，预分离效果明显，气流分布均匀。其成功的运行得到了用户的充分肯定。
在呼和浩特发电厂6号机组应用的FMFBD型分室定位反吹袋式除尘器技术，是完全由我国自行研究、自行开发，从技术到产品，已全面实现了国产化；是世界上首创的分室定位离线反吹、静态清灰、外滤式袋式除尘器。这项技术在袋式除尘器的过滤、清灰、除尘器的保护、节能效果方面，均比其他袋式除尘器技术有着较为明显的优势：滤袋保护更为优化，清灰系统大为简化，整机运行可靠性显著提高，运行费用大大降低，而且设备价格仅为国外产品的一半。FMFBD型布袋除尘器的运行成功，显示了该国产化技术替代国外技术的可行性。
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