電袋除塵系統對引風機運行影響的分析

閆東海，劉啟亮，劉學書，李 誠

（國家能源菏澤發電公司，山東 菏澤 274032）

0 引言

為降低鍋爐煙塵含量，實現超低排放，燃煤機組需對煙氣除塵脫硫系統進行升級改造。某燃煤機組在升級改造電袋除塵系統投入運行后，煙氣系統異動，對引風機的運行調節特性產生了較大影響。本文針對該問題進行了分析，提出了針對性的預防措施，可為相同類型鍋爐機組的運行調整提供借鑒。

1 除塵系統概述

某發電公司3號和4號機組煙氣脫硫系統采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，每臺機組的一、二級吸收塔和濕式靜電除塵器串聯，濕式靜電除塵器布置在二級吸收塔上方。電袋復合除塵器除去99.9%以上的煙塵，除塵后的原煙氣經過引風機進入一級吸收塔進行初級脫硫，再經過二級吸收塔進行深度脫硫，濕煙氣經過濕式除塵器再次除塵，凈煙氣經煙囪超低排放。每臺機組一級吸收塔設置5層噴淋層、一級除霧器；二級吸收塔設置3層噴淋層、兩級除霧器；濕式除塵器共6個高壓電場。機組煙氣系統簡圖如圖1所示。

鍋爐風煙系統配備2臺軸流式送風機、2臺雙級動葉可調軸流式引風機、2臺三分倉回轉式空氣預熱器。鍋爐設計有2臺電袋合一除塵器，為使除塵器前后的煙氣壓差平衡，進入除塵器的煙氣均勻，在兩臺除塵器的進口處設有聯絡管道，不設置聯絡擋板門。電袋除塵器出口、引風機入口設有聯絡管道，且配置聯絡門，聯絡門一般為常開狀態。

圖1 機組煙氣系統簡圖

2 電袋復合除塵器工作中存在的問題

如圖2所示，電袋復合除塵器結合了靜電除塵和布袋除塵的特點，通過前級電場的預收塵、荷電作用和后級布袋區過濾實現高效除塵，其具備電除塵器和布袋除塵器的除塵優點，并有兩者相結合的新性能［1］。該復合型除塵器具有效率高、除塵穩定、濾袋阻力低、壽命長、占地面積小等優點，協同處理細微顆粒粉塵、PM2.5以及重金屬汞等多種污染物，能基本適應鍋爐燃燒波動大，煙氣煙溫特性變化頻繁、變化劇烈等惡劣工況，同時兼顧了機組啟停及深度調峰工況如投油助燃、煙溫異常等情況。

圖2 電袋復合除塵器結構簡圖

煙氣經空氣預熱器、煙道進入到電袋復合除塵器的進口喇叭，進口喇叭內部設置有阻流加導流的氣流分布板。含有粉塵顆粒的煙氣經氣流分布板分配后進入電場通道，經電除塵區初步凈化的煙氣經過區間氣流分布裝置，繼續進入到布袋倉室內，透過布袋完成了進一步的過濾，粉塵被阻擋在布袋的外表面，過濾后的潔凈氣體在布袋內部，經上箱進入A和B側引風機入口煙道。布袋運行前后對比示意圖如圖3所示，鍋爐運行時間越長，除塵器布袋表面的粉塵將越積越厚，這會導致除塵器運行阻力增大，煙氣流量急劇下降。一、二次風量不變的工況下，阻力大的一側高溫煙氣流量減少使煙溫降低；另一側高溫煙氣流量大，煙溫可能升高。隨著布袋除塵器阻力的不斷升高，引風機運行電流增大，機組在AGC模式下，引風機失速不穩定工況就會頻繁發生，引風機失速前后電流變化趨勢如圖4所示。因此，電袋復合除塵器在運行中及時清除布袋表面的粉塵至關重要。

圖3 布袋運行前后對比示意圖

圖4 A和B引風機失速工況前后電流變化趨勢

3 電袋除塵系統運行工況和差壓分析

3.1 運行工況分析

除塵系統及超低排放改造前，鍋爐排出的煙氣經引風機進入與煙囪相連的水平煙道。一臺引風機的出口在水平煙道靠近煙囪側，離煙囪大約10 m；另一臺引風機的出口在水平煙道遠離煙囪側，大約30 m。超低排放改造后，鍋爐產生的煙氣經過電袋除塵系統后進入A和B引風機，引風機出口接至脫硫一、二級吸收塔及濕式除塵器，煙塵達到超低排放標準后，經煙囪排至大氣中［2］。根據機組負荷及煙氣實時參數變化情況，啟停脫硫系統的漿液循環泵、氧化風機等設備，從而影響引風機后的煙道阻力。若兩臺引風機出口壓力差別較大，尤其當近煙囪側的引風機電流上升、出口壓力增大時，會抑制遠煙囪側的引風機出力，造成該引風機出力急劇下降，流量快速返回，運行失速［3］。同時，引風機出力的偏差也會造成A和B兩側煙溫偏差的增大，給脫硫系統的安全運行帶來威脅。

3.2 電袋除塵系統差壓分析

電袋除塵系統運行一段時間后，發現電袋差壓逐漸增大，引風機電耗上升，鍋爐運行的經濟性下降，綜合分析主要原因有：

1）電袋“按阻”自動噴吹模式投入，吹灰效果較差。該機組采用的是低壓脈沖、固定行噴吹技術，電袋行噴吹噴嘴布置示意如圖5所示。在噴吹過程中會產生各噴嘴間流量分配不均勻的問題，靠近氣源端噴嘴流量小，遠離氣源端噴嘴流量大。設計初期沿噴吹長度方向改變噴嘴的截面大小，使其流量均勻分布。隨運行時間的延長，壓縮空氣濕度增大、積灰、腐蝕等致使各噴嘴截面變形，造成各布袋進氣壓力和流量不均勻，噴吹效果變差，差壓增大。

圖5 電袋行噴吹噴嘴布置示意圖

2）預涂灰厚度不均勻，達不到應有效果。按照運行規程要求，每次點火開機前4個小時，都要對電袋預涂灰，以確保電袋運行安全和高效。啟動兩臺引風機逐漸增大出力到額定值的90%以上。由設在進口煙道上的預涂灰裝置向電袋除塵器送入石灰粉（燃燒低硫煤的鍋爐配用的電袋除塵器預涂灰材料也可為電場灰），保證1 m2過濾面積上涂有200～250 g的石灰粉［4］。布袋前后的差壓增加到 200～500 Pa時，逐漸減少引風機的出力直到停止。最后打開布袋室人孔門，檢查人員進入倉內，檢查布袋上的粘灰均勻程度，涂灰層厚度應達到2～3 mm。運行初期布袋間差壓小，各布袋吸附預涂灰層均勻有效。隨著運行時間的延長，布袋間差壓增大，其吸附預涂灰能力和效果參差不齊，將形成惡性循環。油滴一旦與濾料接觸，清除難度就會大大增加，導致電袋差壓增大。

3）噴吹系統故障。噴吹系統故障會影響布袋的除灰效果。其常見的缺陷：脈沖閥動作不靈敏或不動作，膜片老化動作不正?；蚰て茡p造成漏氣，風機出力不足，噴吹壓力不夠，噴吹用氣濕度大等。

4）入爐煤質變化大。原除塵器設計空干基水分為3.97%，空干基灰分為26.7%，干燥基硫為1.73%。由于煤炭市場變化和入爐煤摻燒要求，入爐煤質分析成分與原設計值偏差較大，2019年6月至2020年3月入爐煤質分析統計表如表1所示?？梢姡霠t煤質空干基灰分實際值遠大于設計值，增加了電除塵的負荷，給電袋除塵帶來了較大困難。

5）鍋爐工況變化大，煙溫波動大。為實現機組運行效益最大化，機組大部分時間投AGC-R模式，甚至多次頻繁參與深度調峰，鍋爐煙氣溫度波動較大。當電袋除塵器進口煙氣溫度超過160℃時，將降低布袋的使用壽命；若煙溫降低過多，低于煙氣酸露點，會對布袋造成腐蝕，失效加速，壽命縮短。因此，當機組寬工況運行時要充分考慮煙氣溫度變化對電袋除塵系統的影響，確保運行期間煙氣溫度變化合理，且除塵器入口含氧量小于6%，以利于電袋除塵系統的安全高效運行。

4 引風機運行預防措施

由上述分析可知，電袋除塵系統投運后對引風機影響較大。維持同樣的爐膛負壓，同等負荷工況下，3號鍋爐引風機電流比4號鍋爐引風機電流大20 A左右。由軸流風機特性及風機出口壓力可知，風機入口煙道系統阻力增大，風機維持爐膛負壓能力降低。為維持爐膛負壓，在滿負荷引風機投自動的工況下，隨煙氣阻力增大，運行電流不斷增大甚至超過額定運行電流。其根本的解決辦法是更換布袋，沖洗空氣預熱器以降低差壓。針對現有的運行條件，提出以下防范措施：

表1 鍋爐入爐煤質空干基水分、灰分、全硫分析統計表

1）集控與輔控加強溝通聯系，交接班時掌握入爐煤質情況，以及電袋除塵系統、脫硫脫硝系統運行方式，做好溝通協調。

2）機組接帶高負荷前，做好電袋噴吹、空氣預熱器吹灰、脫硝脫硫系統調整等工作。尤其要加強電袋噴吹除塵力度，必要時將電袋噴吹由自動切為手動模式，提高噴吹次數及噴吹用氣壓力，降低高負荷期間電袋差壓，確保引風機電流不超額定值。

3）機組負荷280 MW以上時，避免投入空氣預熱器受熱面的吹灰器，及時調整總風量，在滿足燃燒的情況下，盡量降低過量空氣系數。

4）機組投入AGC-R模式時，負荷從低負荷迅速升至滿負荷過程中，需特別注意監視風機出力和動葉開度偏差。防止偏差大造成自動解除或進入失速狀態，如條件允許盡量降低升負荷速率，防止風機過調進入震蕩區域。

5）加強業務技能培訓，做好事故預想，確保能及時發現異常工況，提前介入手動調整處理。

6）充分利用機組停運及檢修窗口期，清理電除塵極板，刮除電袋積灰，及時更換服役到期的電袋，以確保機組超低排放達標。

5 結語

電袋復合除塵器的投入運行，滿足了機組超低排放的要求，大大減輕了對環境的污染。隨著電袋投入運行時間的延長，電袋差壓大的現象頻發，需加強對電袋除塵器運行參數的監視調整，采取有針對性的措施；加強運行檢修協同，定期做好電袋除塵相關設備維護保養工作，對除塵系統逢停必檢，定期清刷布袋，保證電場及清灰系統長周期、安全經濟運行。