熱電廠鍋爐布袋除塵器可靠性分析

賈洪彬

（中國石油大慶石化公司熱電廠，黑龍江大慶163714）

熱電廠鍋爐尾氣中含有的有害氣體，是導致大氣污染的元兇之一，2008年我國出臺新的《熱電廠鍋爐大氣污染物排放標準》［1］，對鍋爐尾氣中污染物的限制進一步加強，根據國家標準研制新型高效除塵設備已刻不容緩。當前熱電廠中用于除塵的設備主要有電除塵器和布袋除塵器，布袋除塵器除塵效果好、通用性強、易維護性好、投資少，得到廣泛應用［1］。布袋除塵器的主要故障表現為：燒袋、糊袋、氣室出口提升閥突然關閉、氣室壓力波動大和電氣誤動等，不但降低了布袋除塵器的使用壽命，也威脅了鍋爐和熱電廠的安全［2］。因此在布袋除塵器設計時，可靠性是重中之重。

1 布袋除塵器工作過程

技術最先進的脈沖布袋除塵器具有高效、穩定的優點，組成部分有卸灰系統、過濾系統、噴吹系統、煙道系統和控制系統等。進氣結構多采用下進氣方式，在灰斗上方設置有進風口，煙塵氣進入后由于自身重力作用，較大的塵粒落入灰斗中，剩余煙塵氣繼續向上進入布袋，利用布袋過濾掉剩余煙塵氣中的灰塵，過濾后的氣體經由凈氣室，從提升閥進入出風口，最后經煙囪排入大氣［3］。

隨著使用時間增加，灰塵逐漸沉積在濾袋壁上，阻塞濾袋孔隙，降低過濾效果。當濾塵阻力或工作時間達到上限后，清灰裝置會進行濾袋的清灰，過程為：關閉其中1個袋室的過濾氣流，然后對濾袋進行噴吹，噴吹時氣流經由噴嘴噴出，使濾袋產生高頻震動，迫使濾袋壁上的灰塵碎裂脫落。灰塵掉落過程結束后，當前濾袋的清灰過程結束，重新進入工作狀態［4］。

2 布袋除塵器工作可靠性分析

2.1 除塵效率逐漸下降的原因及對策

除塵效率是衡量布袋除塵器維持除塵效率及其可靠性的關鍵指標。在布袋除塵器使用壽命的前期一般能夠保證較高的除塵效率，進入使用壽命的中后期時，由于破損等問題，有時無法保證合格的除塵效率，導致布袋破損的原因有4種［5］。

（1）設計布袋時，選擇阻燃性好的材質；（2）對布袋進行與噴涂處理，在布袋表面建立1層保護層，以隔絕火星與布袋材料的直接接觸；（3）采用滅火工藝在煙塵氣進入布袋前進行滅火處理，過濾掉煙塵氣中的火星，可以設置旋風除塵器消除火星，或者加裝擋板來減少燒灼；（4）當煙塵氣溫度過高時，可在煙塵氣進入布袋前的某一環節進行噴水降溫，不但可以降低煙塵氣溫度，還能消滅火星。有時也可以將噴水與旋風除塵器混合使用，獲得更好的降溫與消除火星的效果。

2.4 煙道和本體漏風對布袋性能的影響分析

布袋除塵器的材料大多數為PPS，其柔韌性與強度能夠滿足除塵需求，但抗氧化能力較弱，氧氣含量高時，使用壽命會大大降低。氧化后材料的性能下降，極易破裂，導致布袋除塵器失效。氧氣含量越高時，PPS的耐熱溫度越低，當氧氣含量超過8%時，PPS的工作溫度會降至155℃以下，當氧氣含量超過10%時，PPS的工作溫度會降至150℃以下［6］。由此可見煙塵氣中的含氧量對布袋除塵器的可靠性有很大的影響，應采用合適的方式降低煙塵氣中的氧氣含量。并且溫度過高，PPS布袋發生破損時，會在頂部產生負壓，吸入雨水造成糊袋，導致布袋除塵器可靠性進一步降低。

2.5 氣動閥組的可靠性分析與探討

布袋除塵器一般采用氣動閥作為煙塵氣氣路的控制裝置，氣動閥的可靠性直接關乎氣路安全，也是提高除塵器可靠性的主要保障之一。除塵器工作時，煙塵氣經由氣路從鍋爐端輸送到布袋除塵器中，假如氣動閥出現故障，氣路阻塞，煙塵氣無法排除，增加爐內壓力，輕者影響布袋除塵器正常工作，重者有發生爆炸的危險，導致布袋除塵器倒塌和鍋爐損毀，甚至威脅人身安全。當除塵器處于休息狀態時，旁路閥門打開，使煙塵氣不經布袋除塵器而直接排除，旁路閥門發生故障亦會導致上述危險，因此必須提高各個閥門的可靠性。氣動閥門依靠壓縮空氣進行動作，氣壓在0.2 MPa以上，閥門可靠性主要取決于壓縮空氣的可靠性。提高壓縮空氣可靠性的辦法有3個。（1）設置壓力下限，當壓縮空氣的壓力小于0.3 MPa時，停止其它用途壓縮空氣的供給，將壓縮空氣優先供給升閥和旁路閥，保障氣路安全；（2）在單向流通氣路中加裝止回閥，防止氣體回流，影響氣路安全；（3）增加氣路中壓縮空氣的儲備，設置備用氣泵，當儲氣罐內的壓力低于0.3 MPa時，啟動備用氣泵，穩定壓縮空氣的供給，保障氣路安全。

布袋除塵器中煙塵氣經由布袋還是旁路排出是依靠提升閥和旁路閥的互鎖動作完成的，煙塵氣改變路徑時，必須保證除塵器內壓力平穩。某火力發電廠布袋除塵器調試時發現，煙塵氣改變路徑時，布袋內壓力瞬時上升，經反復排查發現問題出在提升閥。由于摩擦力作用，原本設定同時動作的旁通閥與提升閥并未同時動作，而是有1 s的滯后時間，經過調整PLC控制邏輯，將后續動作額閥門動作時間提前5 s，解決了壓力上升問題。

2.6 控制系統工作的可靠性分析與探討

布袋除塵器一般采用PLC作為邏輯控制元件。在實際工況下，由于電磁環境復雜，經常發生控制系統誤操作的現象，因此提升控制系統的穩定性也是提高除塵器可靠性的主要保障之一。

布袋除塵器工作時外部的干擾因素很多，一般會通過電源和信號線引入PLC控制系統也需要使用工頻電源，電網受到外界因素干擾產生的感應電壓和電流都會對控制系統造成影響。電網自身的一些操作也會對電網產生干擾，如浪涌、電器諧波、電網故障等，都會通過電源線傳遞給PLC控制系統并造成影響。此外，PLC控制系統內部的數據線也會受外部信號干擾，如電網信號或空間電磁信號的影響。提高PLC控制系統抗干擾能力的主要辦法有4個。（1）選用具有穩波和濾波功能的電源；（2）選用屏蔽層質量高的數據線，在干擾源存在的位置加裝信號屏蔽裝置；（3）選用高規格的電源線；（4）布袋除塵器及控制系統要設置地線。

3 結束語

布袋除塵器的可靠性對于火電廠的運行安全和大氣環境保護具有重要意義。文中系統歸納了影響布袋除塵器可靠性的因素，有針對性的提出提高布袋除塵器可靠性的具體辦法，為設計者們提供完整的關于布袋除塵器可靠性方面的信息。