靜電除塵器在生物質燃料鍋爐系統中的應用及技術優化初探

王兵

（河北高科環保集團有限公司，河北 泊頭062151）

如今，生物質燃料成為很多鍋爐的燃料選擇，它對節省一次能源的使用有重要作用，在這種鍋爐中，通常配置靜電除塵器。這一靜電除塵器和普通的除塵器有所不同，需要引起相關人員的高度重視，結合現狀，采取合理可行的技術措施予以技術優化，以保證設備運行的安全和可靠性，避免事故的發生。

1 案例介紹

某糖廠采用1 組75t/h 鍋爐，將蔗渣作為鍋爐的燃料，采用文丘里麻石水膜除塵器。在鍋爐的試運行過程中，燃料堆積情況比較嚴重。在鍋爐內，預熱器出口和引風機入口之間負壓超過3500Pa，即除塵器承受3500Pa 以上的負壓，比設計最大值大1000Pa 左右，持續8h 左右后，除塵器爆炸。

某糖廠采用1 組120t/h 鍋爐，將蔗渣作為鍋爐的燃料，采用靜電除塵器，其標準入口濃度為8g/Nm3，正常情況下的除塵效率可以99%以上。設備正式投運90d 后，除塵器爆炸。

通過現場檢查，發現電除塵外殼周圍墻板產生十分嚴重的變形與彎曲，部分加強槽鋼發生斷裂與變形，尤其是進出口處。在出口煙道的頂部，與ESP 出口相距2m 左右的轉彎部位，可見一大面積爆炸口。在除塵器的下方，灰斗上存在小面積破裂口。在灰斗的內部，灰分均完全結焦，取出的灰塊體積均很大，難以落灰，需要工作人員通過掏灰孔進行內部破碎才可以落灰。

根據現場各項技術參數，結合采用生物質燃料時具有的各項特性，導致電除塵器產生爆炸事故的主要原因為：

a.一氧化碳濃度超過12.5%，含氧量超過5.42%，且存在火源。

b.一般而言，采用生物質燃料的鍋爐，其大多屬于鏈條爐，如果運行不夠穩定，開啟與關閉頻繁，則生物質燃料中的含碳物將無法完全燃燒，產生大量一氧化碳。因一氧化碳有很寬的爆炸濃度范圍，且極小的能量即可點燃，所以極有可能引起爆炸[1]。

c.在除塵器設計過程中，若安裝和焊接方面存在質量問題，或保溫棉的厚度沒有達到要求，則會使除塵器漏風率明顯提高，使其內部實際含氧量不斷升高。

d.火源包括：電場內部發生閃絡，產生電火花；在散熱設備表面產生溫度較高的微粒，或從此處經過的靜電與氣流，都有可能成為火源；煙氣中含有大量可燃物質，而且沒有燃燒殆盡的飛灰，還會帶有火苗。

2 技術優化

對于在采用生物質燃料的鍋爐中使用的靜電除塵器，它不僅具備普通靜電除塵器所有基本特性，還有它獨特的特點。為保證鍋爐與它的所有附屬設備都能安全且可靠的運行，并保障相關操作人員作業安全，避免爆炸等惡劣事故的發生，首先要以上述爆炸事故產生原因為依據，從除塵器技術層面入手，對除塵器設計予以改進和優化，提出合理可行的優化措施及建議，對選型配置予以重新規劃，以保證設備能夠可靠且高效投運。新提出下列技術優化建議：

2.1 在爐膛的出口安裝一氧化碳檢測裝置，以此對一氧化碳濃度進行在線監測，檢測裝置需要和除塵器之間采用高壓連鎖。如果檢測裝置檢測發現一氧化碳實際濃度處于3%-8%范圍內，則除塵器中各個電場均處在無火花實際狀態；如果檢測裝置檢測發現一氧化碳實際濃度超過8%，則電場將開始斷電處理[2]。

2.2 對除塵器的殼體進行設計改進，對于普通靜電吹塵器，殼體的設計壓力一般為8700Pa，而用于采用生物質燃料的鍋爐時，殼體的設計壓力只有5000Pa。一旦發生爆炸，設備中的氣體將急速膨脹，壓力快速上漲。對此，應在除塵器的上部安裝防爆門，以此對內部壓力予以釋放。考慮到用于采用生物質燃料的鍋爐的除塵器設計壓力只有5000Pa，所以其防爆門設計壓力比5000Pa 稍大即可。與此同時，還應在空預器的出口和除塵器的入口之間安裝防爆門，但這一部位的防爆門，其設計壓力應比5000Pa 小，通常以4000Pa 為宜。

2.3 對除塵器的灰斗進行改進設計。為避免灰斗發生自燃，在灰斗溫度控制系統新裝超溫報警，即當溫度超過200℃時，立即報警，報警后，運行人員應立即檢查，并進行有效的降溫處理。另外，還應安裝電動鎖氣器，以此避免空氣大量涌入到除塵器以內，使設備的實際含氧量保持穩定，防止二次燃燒的發生。為有效防止沒有燃燒完全的燃料于灰斗中發生二次燃燒，產生結焦，對灰斗進行設計時，溜灰角度應達到60°以上。對于普通除塵器，其出灰口主要采用400mm×400mm 的尺寸，由于生物質燃料在燃燒后容易產生結焦，所以在設計中需將出灰口增大至600mm×600mm，以便于順利落灰。對于灰斗的機械振打清灰，需安裝倉壁振動裝置，避免灰斗的內壁積灰。除此之外，為防止落灰吸水形成灰塊，還要在灰斗中安裝氣化板及加熱器[3]。

2.4 對機械振打器進行優化改進。考慮到生物質燃料含有很多堿金屬，燃料粉塵有很大的黏性，所以機械振打清灰效果并不好。對此，可將仿形錘振打裝置換成電磁錘振打裝置。這一裝置為加強型，由微機控制，無論是振打的順序，還是強度與頻率，都能以現場實際情況為依據進行適當調節，且具有很強的適應性，操作靈活，效果顯著[4]。

2.5 對粉塵捕集進行優化設計。對于采用生物質燃料的鍋爐，其飛灰通常較輕，易飄逸，采用除塵器難以捕集。在除塵器設計過程中，應盡可能延長除塵器中粉塵實際停留時間，并減慢煙氣的流動速度。完成優化后，煙氣流動速度一般不超過0.7m/s，使粉塵完成自然沉降的基礎上，使粉塵攜帶足夠電量。此外，由于塵粒的質量很輕，且粒度往往較小，易引發二次揚塵，所以在設計中，應在除塵器的出口安裝槽型板，以此起到避免二次揚塵的作用[5]。

2.6 對保溫安裝質量予以嚴格的把控，保證除塵器焊接作業質量，尤其是保溫外護板與保溫棉實際安裝質量，對漏風率進行嚴格控制，以免落灰的過程中由于含濕量過高使落灰形成灰塊。另外，還要對設備中的實際含氧量進行控制，降低含氧量，避免爆炸事故的發生。

2.7 綜合考慮采用生物質燃料的鍋爐具有的特點，尤其是開啟與關閉較為頻繁，優化中需在除塵器中安裝熱風吹掃裝置，以此避免絕緣子產生污閃，這對絕緣子炸裂的預防是十分有效的[6]。

3 優化效果

通過對上述技術優化措施的引入，實現了對三十余臺鍋爐的改造，除了能保證運行過程的穩定性與安全性，還能降低排放，得到廣發用戶的認可與支持。

結束語

綜上所述，除塵器運行狀況是否良好，除了和業主自身效益直接有關，還和設備的生產制作廠家息息相關。對此，應高度重視除塵器優化，對原有的設備結構配置進行合理改進，以此從本質上保證設備穩定和可靠運行。