特殊高溫袋式除塵器設計及維護淺議

劉明清 李小剛

(蘇州寶華環保設備有限公司 江蘇蘇州 215101)

2004年1月1日開始實施的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003），對一些污染物的排放規定了50mg/Nm3標準；從2012年1月1日起，又執行最高允許排放煙塵濃度為30mg/Nm3這一更為嚴格的新標準。因此為污泥、生活垃圾、醫療垃圾等危險廢棄物焚燒爐行業配套的，效率極高的高溫布袋除塵器有了用武之地。高溫袋式除塵器的最大特點除了除塵效率高以外，由于在實踐中摸索出的一系列特殊設計經驗的應用，具有相當高的對惡劣工況的適應性，如遇到粉塵比電阻、入口粉塵濃度、煙氣量等的波動，對除塵效率影響不大。高溫袋式除塵器是能滿足最新排放標準要求的理想設備，它與鋼廠配套的除塵器有所不同。本文就是以長期積累的設計經驗為基礎，試對用于垃圾焚燒煙氣處理的高溫袋式除塵器的設計、應用、維護知識進行初步的總結和粗淺的探討，以此就教于同行專家。

1 袋式除塵器的工作原理

從焚燒爐出來的含塵煙氣，在風機負壓的作用下，通過之間的管路，經進風管進入除塵器各灰斗，在導流板的引導下均勻地流向各個室。每個室被花板分成凈氣室和含塵室兩部分。當含塵氣體從灰斗進入，不斷上升穿過濾袋進入凈氣室時，灰塵被濾袋截留下來，在濾袋外表面形成了一層灰塵層。隨著灰塵層的加厚，濾袋對氣流的阻力也逐漸增大，為了防止阻力過大，必須周期性地對濾袋清灰。噴吹時，濾袋快速膨脹又縮回，從而將灰塵振落掉入灰斗。每室內的各行濾袋按順序進行清灰。清灰時落入灰斗的灰塵應隨時由用戶的輸灰系統輸走。煙氣經濾袋濾去了絕大部分塵粒后，通過出風管和引風機，最后由煙囪排出，袋式除塵器的任務就此完成。

2 特殊高溫袋式除塵器的設計

焚燒電廠的焚燒爐與普通燃煤鍋爐不一樣，所產生的煙氣中不但有濃度較高的煙塵，還有對除塵器本體影響很大的CL離子（HCL是生活垃圾中的氯化合物如聚氯乙烯、廚余、紙、布等在焚燒過程中生成的）、SO2、NOX、H20、汞等物質，特別是其中的CL離子、SO2及水對除塵器影響最大。技術資料揭示，含硫燃料燃燒時，生成的SO2一部分轉化為SO3，與煙氣中的水蒸氣化合成硫酸蒸汽。硫酸蒸汽的存在使煙氣的露點（通常稱為酸露點）顯著升高，例如，體積分數為1X10-6的硫酸蒸汽可使煙氣的露點由48°C升高至110°C。硫酸濃度越高，酸露點越高。生活垃圾、污泥、醫療垃圾焚燒時，焚燒爐尾部出來的煙氣，不僅溫度比較高，濕度比較大，而且一般來說都有較高的SO2、HCL。當煙氣進入除塵器本體后，因失去了連續的熱源，溫度隨即降低，當降至露點溫度時，煙氣中的水蒸氣就會凝結成水。此時遇見煙氣中的酸性氣體，就會形成酸性小水珠，并凝結在除塵器本體鋼板壁上，隨時間的不斷推移，水珠慢慢長大，腐蝕鋼板。根據經驗，最短幾周時間內鋼板被腐蝕的實例也較多。因此，針對以上現象，高溫布袋除塵器設計中首要的是要采取綜合的充分有效的防止結露，抵御腐蝕的技術措施，當然也要相應地控制好各通道點的風速均勻，保證清灰效果，選好濾袋等，而這些考慮，也大都與防止結露腐蝕有關。

2.1 除塵器本體采用保溫裝置，防止從鍋爐中出來的煙氣過快的散熱而降溫

除塵器本體保溫有兩種方法：一種是直接保溫，就是在除塵器本體加強筋間隙內填充保溫巖棉，然后外側敷上彩鋼板即可；一種是箱外保溫，就是在除塵器本體加強筋外增設一層巖棉，同樣外側敷上彩鋼板，讓除塵器本體鋼板與保溫層之間形成密閉不流動空氣層。兩種保溫方法中，前者保溫效果比后者保溫效果差一些，在比較惡劣的工況條件下，應選擇后者。如圖：

2.2 灰斗加熱

當清灰或過濾時自然掉落下來的灰塵，在除塵器灰斗中越聚越多時，位于灰斗最下端的灰塵，因長時間無法與高溫煙氣接觸，而慢慢降溫，灰中的水分會因溫降而凝結析出水，如果不采取灰斗加溫措施來保溫，會出現水泥狀的結塊，影響排灰。灰斗加熱方式一般有電式加熱和蒸汽加熱兩種。

2.3 上箱體雙層蓋

燃煤鍋爐尾部煙氣處理所配套的除塵器，上箱體上蓋一般采用單層蓋結構形式，原因是燃煤鍋爐尾部煙氣含濕度相對較小，無需配雙層上蓋。但生活垃圾、污泥、醫廢、危廢焚燒鍋爐出口煙氣中含水分及酸性氣體非常高，如采用傳統的單層蓋保溫結構，很容易結露，腐蝕上蓋。因此在此情況下的除塵器均采用雙層蓋結構，且應確保中間巖棉層被密封。同時應提高鋼板防腐能力，本體鋼板表面預處理噴砂時必須達Sa2.5級，并噴涂高溫防腐油漆；如果有條件，上箱體全部改為不銹鋼制作，是一種更好的選擇。如圖：

2.4 上箱體外壁加溫

花板以下含塵箱體內，一般不會出現腐蝕鋼板現象，原因是當凝結的水珠剛形成時，煙氣中含有的粉塵會迅速混合到細小水珠中，在鋼板表面形成天然保護層，因而無法腐蝕鋼板。而上箱體情況完全不一樣了，因花板以上已無粉塵，增大了形成水珠的可能，除了采取以上雙層蓋結構形式及噴防腐油漆外，上箱體壁板角，空氣流動性較小處，應采用電加熱或蒸汽加溫來降低形成水珠的可能性。

2.5 噴吹管預熱系統

當到達程序預設噴吹時間或除塵器進出口差壓增大到一極限時，噴吹系統啟動。傳統的噴吹氣源均為常溫，在生活垃圾焚燒、醫療垃圾及污泥焚燒鍋爐煙氣除塵器里，會增加酸性氣體結露的可能性。在此情況下，增設噴吹預熱系統，讓進入除塵器內部的清灰氣源達露點以上溫度，可以延長噴吹管及分氣箱的壽命。

2.6 熱循環系統

除塵器在投入運行前，除塵器本體一般為常溫。當高溫煙氣進入除塵器內部時，高溫的煙氣與常溫鋼板相接觸，在除塵器內部的板壁及布袋表面上會產生結露的水珠，特別是布袋，會大受影響。因此可在除塵器本體設熱循環系統，當除塵器投入試運行前10小時(根據加熱設備設計能力計算確定的需要時間而定)，除塵器本體提前啟動熱循環系統來對本體預熱，同時也啟動灰斗及上箱體加熱系統，當除塵器本體達到露點溫度以上，再投入運行。熱循環系統計算可參考如下公式：

2.7 氣流分布設計

除塵器內有良好的氣流分布是降低袋式除塵器阻力，提高清灰效果，延長濾袋使用壽命的重要因素。但實際上，除塵器在運行過程中，達到理想的氣流分布是比較困難的，一般要通運用實際經驗和流場仿真模擬（如Fluent軟件）等多種方法，來設計除塵器導流系統，最大程度的確保氣流均勻。并且提高過濾裝置的袋底離灰斗進風口的高度，和降低袋間氣流上升速度等方法。

2.8 噴吹管、花板和過濾裝置精度保證及清灰技術

除塵器花板加工一般采用激光切割或沖孔兩種方式，與本體焊接時采用多點焊接校正且增大加強筋等辦法，確保花板平整、水平、變形量小。花板孔與濾袋采取不銹鋼膨圈結構，確保安裝方便且不泄漏。袋式除塵器的清灰系統合理設置與否，將直接影響到除塵器的運行穩定性、運行安全及濾袋的使用壽命。為了確保每根噴吹管口與花板中心同心度，必須特制噴吹管靠模裝置用于濾袋安裝。從袋式除塵器的除塵機理來看，除了濾料本身的過濾作用外，濾袋粘附的粉塵層也有過濾作用，這就是所謂的“粉塵過濾層”（在除塵器剛投入前，均需預噴涂）。因此，對袋式除塵器的清灰來說，清灰太徹底不行，因為這樣會失去粉塵層的過濾作用，更多的超細粉塵會直接進入濾料內部而引起過濾阻力不斷上升，清灰力度過大也會影響濾袋壽命。清灰不良也不行，這樣會使濾袋的過濾阻力過高，而影響整個機組的正常運行。另外，袋式除塵器的清灰應盡可能地保證每個濾袋及各個區域清灰程度均勻，否則會引起整個系統阻力分布不均勻，從而影響到內部的上升氣流。

2.9 濾袋選擇

濾袋堪稱袋式除塵器的“心臟”部件，它是保證排放濃度達標的關鍵，它的使用壽命則關系到除塵器的維護成本。高溫袋式除塵器對其所用的濾料的基本要求是：耐溫、抗腐蝕、不水解，使用壽命長。濾袋一般采用圓形濾袋，因為圓形濾袋的支撐及支撐骨架（袋籠）的連接比較簡單，濾袋所受的袋籠的支撐力比較均勻，所需的清灰力也相對較小，袋間也不容易被粉塵堵塞。目前國內外用于高溫鍋爐煙氣除塵的袋式除塵器，濾袋的長度一般采用6-8m的長，長袋脈沖袋式除塵器的顯著特點是，由于脈沖清灰方式保證了長濾袋的清灰效果，使得除塵器的體積較小。在高溫除塵器中，特別是污泥（生活及工業）、生活垃圾、醫療垃圾、工業廢油廢物焚燒爐，配套的除塵器濾袋材質建議選PTFE濾料，過濾風速可選0.7s/min以下。

3 特殊高溫袋式除塵器的維護

3.1 所有和濾袋有關的維修可以在凈氣段進行。除塵器本體上一般設有檢修平臺，用于檢查和維護與清灰系統有關的控制設備和各種閥門。

對除塵器必須周期性地檢查以便做到“無故障操作”，檢查分為日、周、月、年：

每天對壓降及閥、氣缸、進出風閥門、熱電阻等的運行情況進行一次或二次檢查。

每周對整個清灰周期進行觀察判斷，確認清灰周期；對出風閥門的運行和PLC的工作情況進行評價。檢查檢修門是否有漏氣現象。

每月對所有的出風閥門控制器、電磁閥、行程開關等設備按其功能進行詳細檢查。

每年從每個小室中隨機取出兩條濾袋，送到實驗室作分析檢測，用于預測濾袋的使用壽命，做好備件準備。

一旦有機會，或至少一年一次，要對每個除塵器室內部的花板在凈氣段可能有的積灰情況、濾袋情況以及灰斗的積灰、灰斗加熱器的元件性能、提升閥的密封、門的密封進行檢查。

3.2 除塵器要防止煙氣冷凝和進水

鍋爐出來的熱煙氣中的水氣和酸氣在除塵器內冷凝結露是無法絕對避免的，原因有很多，如因單室的關閉時間過長溫度下降，加熱系統能力不夠或損壞，鍋爐出來的煙氣不穩定等而結露；還有外部因素，如果除塵器密封不好，可能因下雨而向內漏水。這種情況可以用眼睛檢查箱體板的焊縫或法蘭上的漏水痕跡。最好的堵漏辦法是先清理，再嵌環氧或硅酮密封膠。也可以用密焊，但必須先拆掉濾袋或將濾袋蓋住，來防止焊接火花損害濾袋，這些火花可以將濾袋燙出不易發現的小洞，這些洞在濾袋工作時會迅速變大。檢修門的漏水往往是因為門的緊固不正確或是密封墊有問題。檢查時，打開門，觀察密封墊，密封墊應該穩固地圍在門的周邊，沒有縫隙。

除塵器系統的壓力降是除塵器性能和使用狀態的最好體現。運行中應記下壓力降變化情況。過低的壓力降表明系統有泄漏，應檢查煙囪是否冒煙和花板上有沒有積灰。而壓力降過高的原因會有很多，如濾料堵塞、清灰系統故障、進出風閥故障、灰斗積灰過多或可能是壓差表的管路堵塞。無論如何，應先嘗試找出有故障的室，再從這個室開始解決問題。

4 結語

對于生活垃圾、污泥、醫療垃圾及危險廢棄物焚燒鍋爐配套的特殊高溫袋式除塵器，不能與普通燃煤鍋爐配套的高溫布袋除塵器一樣，在設計前必須謹慎仔細研究煙氣的溫度、酸性氣體成分和含量，其對除塵器本體鋼板的影響，選擇合適濾料；在設計時，充分采用各種實踐證明行之有效的技術措施和特殊結構、合理設計各管路風速、過濾風速；在運行過程中嚴格控制溫度防止結露，對設備儀表認真維護。總之，這樣就可以充分發揮高溫除塵器的優勢，延長特殊高溫袋式除塵器的使用壽命。