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浅谈生物质电厂除尘系统的设计与应用

浅谈生物质电厂除尘系统的设计与应用

贝娟玉

(洁华控股股份有限公司,浙江海宁314419)

  摘要:根据适用于秸秆锅炉烟气特性,对电厂除尘系统本体、滤料、提升阀等工艺参数进行相关设计和优化。

  1生物质秸秆锅炉烟气特性

  生物质电厂的主要燃料是秸秆,每2t秸秆热值相当于1t标准煤,其平均含硫量只有3.8‰,而煤的平均含硫量约1%,且我国的秸秆资源非常丰富,是一种具有开发利用价值的新能源,发展生物质发电,具有良好的经济、生态、社会效益。

  秸秆燃烧后具有下列特性:①燃烧粉尘量大,粉尘堆积密度小、粘性强;粉尘成分复杂。秸秆燃烧后几乎变成灰,所以烟气含尘浓度会很大。粉尘堆积密度很小,堆积密度一般在0.18~0.5t/m3,因此输灰系统的选择很关键。由于收集过程的特殊性,秸秆中含大量的水分和砂土,锅炉燃烧后变成高温尘粒。

  ②燃烧粉尘粒径小、比电阻大;烟气温度高。由于燃烧粉尘粒径小、比电阻大,排放要求≤30mg/Nm3,因此秸秆锅炉除尘只适合用袋式除尘器,不适合其它除尘方式。烟气温度高,排烟温度会在160℃~190℃,最高时可达200℃以上。

  ③二次燃烧。由于秸秆不可能在炉内完全燃烧,较大粉尘也由于烟气热交换时间很短会保持着燃烧温度,所以一旦具备氧条件,就会再次自燃。

  ④燃烧结焦。燃烧后灰分含有机物等,燃烧设备一旦温度降低,就可能出现结焦现象,造成堵塞;尾气中含有炭黑等粘结性成分,易造成粘袋,对于清灰要求高。

  2秸秆锅炉除尘系统的工艺流程

  袋式除尘器前设置旋风除尘器,除去高温粗颗粒,拦截未充分燃烧的秸秆灰,对燃烧沉降和火花熄灭有利,从而保护滤袋,也达到预除尘器效果;由于进口切入风速较大,且高温烟气中含有沙土,所以旋风除尘器内壁需作耐磨处理。工艺流程如图1所示。

  3袋式除尘系统设计

  3.1本体设计

  袋式除尘器必须适应烟气高温、高湿及耐腐蚀的要求。除尘器本体内烟气运行温度为150℃左右,钢结构设计时,充分考虑了收尘器在高温条件运行的要求,采用压型板箱体结构、风道内板块联接处采用V形连接;上箱间采用升缩缝连接,滑动支座等措施,解决热胀冷缩、防变形、防止裂缝等问题。同时增加滤袋底部沉降空间,优化进风气流均化装置、控制气流上升速度。

  除尘器配置大灰斗,大倾角设计,灰斗外壁设置加加热装置,防止低温结露;灰斗外设置仓壁振打器或空气炮,防止粉尘结块、搭拱后堵塞。灰斗底部设置掏灰孔,避免除尘器卸灰不顺或者在锅炉启动之初排净灰斗内冷凝水。

  3.2滤料及涂层

  滤料及滤袋是袋式除尘器的核心部件,滤袋性能直接决定除尘器的规格大小、运行阻力、排放浓度、使用寿命等指标。滤料必须满足高温、耐折、耐腐蚀和使用稳定性的要求。

  长期在100~150℃高温条件下运行,适用于生物质燃烧除尘器的过滤材料主要有PPS滤料和PPS+PTFE复合滤料等滤袋,寿命不小于16000h。滤袋在150℃下长期使用,瞬间温度可达190℃,一年累计不超过50h。

  锅炉启动之初或更换新滤袋时,除尘系统投入使用前,应进行预涂层。除尘系统配套了气力喷粉设施,对滤袋进行预敷尘,快速形成过滤尘饼,防止初始时滤袋被油水污染。

  3.3离线提升阀及脉冲清灰技术设计

  生物质锅炉袋式除尘器采用了新式的离线提升阀设计,可以实现气缸和阀板的在线检修(不停机检修)。采用先进的气动离线阀,具有开关灵活,密封性能好,开口面积大,占用空间小等特点。

  采用低压脉冲清灰,根据需求实现在线和离线清灰。采用大尺寸淹没式脉冲阀,加百叶窗文氏管引射喷口,喷吹压力低,压力损失小,引射喷口产生更大的动能,有利于较长滤袋清灰彻底,使除尘器长期稳定运行。

  3.4差压检测装置

  当进出口差压超过1400Pa时,喷吹系统开始清灰,根据低压、高压、高高压设定报警采取相关措施保护滤袋,当差压信号低于设定压差极限时,系统停止清灰,即节省压缩空气耗量,又延长滤袋的使用寿命。

  3.5旁路及烟道设计

  为防止高温烟气烧坏滤袋,在除尘器进风道和出风道之间安装一个旁路系统。当入口烟气温度超(180℃)温时,旁路阀门打开,高温烟气直接从进风道到达出风烟道,不经过过滤室,保护了滤袋。为防止旁路系泄漏,在旁路烟道上设置平衡阀和平衡烟道,与系统风机后的正压管网相连,补充净化后的系统热风。

  采用平衡烟道旁路系统专利技术,保证旁路无粉尘泄漏,恶劣工况条件下,利用PLC控制旁路系统,保护袋式除尘器,确保系统做到与锅炉同步稳定运行。

  3.6正压稀相连续输灰方式

  以罗茨风机作为动力,输送动力源的能耗低、运转安稳、维修量少。可实现多点同时进料及多点出料,实现连续输送,输送压力与输送速度、料气比基本保持稳定,运行可靠性高、容易维护。密闭无泄漏,不影响周围环境。

  4工程实际应用

  我公司设计制造德普公司的彭泽、临泉等项目,已投入运行2年多,至今除尘系统运行可靠,从未出现滤袋异常破损情况,滤袋达到了预期的使用寿命甚至更长,从而提高袋式除尘器的运行可靠性和经济性,节能减排效果显著。

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