垃圾焚燒發(fā)電袋式除塵設(shè)備優(yōu)化

汪若凱

關(guān)鍵詞：垃圾焚燒設(shè)備;除塵器;結(jié)構(gòu)優(yōu)化;技術(shù)分析;

垃圾在焚燒發(fā)電的過程中，因垃圾中含有大量粉塵，在前端脫酸的過程中，也會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量顆粒物，這些粉塵與顆粒物若不加以收集，會對大氣產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。因此，在垃圾焚燒脫硫處理后端，加設(shè)袋式除塵器，對粉塵和顆粒物進(jìn)行收集，降低排放。

系統(tǒng)簡介

常規(guī)的垃圾電廠所用的除塵設(shè)備為脈沖噴吹袋式除塵器。除塵器分為上部的凈氣室部分，中部安裝低壓長袋濾袋的袋室部分，下部的灰斗收塵部分以及上部凈氣室內(nèi)部的脈沖噴吹部分。煙氣在進(jìn)入除塵器的入口后，進(jìn)入袋室，被袋室中的濾袋進(jìn)行過濾。干凈的氣體穿過濾袋的孔隙，氣流向上通過凈氣室，再由提升閥控制，從除塵器的出口排除。被濾袋阻隔的粉塵和顆粒物，則附著在濾袋的表面，帶脈沖閥受到信號，對濾袋進(jìn)行反向噴吹，使附著在濾袋上的粉塵脫落，落入除塵器下部的灰斗。從而完成了整個過濾和清灰的過程。

二、系統(tǒng)存在問題

（1）除塵器內(nèi)部流場不均

除塵器的設(shè)計，通常每個除塵器含有多個袋室，通過多袋室增加濾袋與煙氣的接觸面積，從而達(dá)到很好的過濾粉塵效果。雖然多袋室同時過濾粉塵，但是除塵器的進(jìn)口確只有一個。通過對多個項目現(xiàn)場的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)煙氣自進(jìn)入除塵器進(jìn)口后，煙氣容易前幾個袋室煙氣量大，最后幾個袋室煙氣量小，造成前端灰斗大量積分。另外部分煙氣量大，截面積不變，導(dǎo)致局部流速過快，并導(dǎo)致濾袋傾斜。在脈沖噴吹時，容易形成破袋的現(xiàn)象，直接導(dǎo)致出口排放不達(dá)標(biāo)。

除塵器密封效果不好

系統(tǒng)在運行時，設(shè)備內(nèi)部為負(fù)壓，若有一處漏氣，則會吸入外界常溫的空氣。空氣中含有水分，則會導(dǎo)致設(shè)備從內(nèi)部腐蝕，大大減小設(shè)備的使用壽命。原先除塵器設(shè)計時，上部凈氣室和提升系統(tǒng)是兩大組件。在現(xiàn)在安裝時，需要對準(zhǔn)法蘭孔，并填入密封墊進(jìn)行密封。現(xiàn)場需要密封的部位越多，則對接時出現(xiàn)漏氣的可能性就越大。

破袋出現(xiàn)難以快速排查

設(shè)備在運行時，往往會因為除塵器袋室中某個濾袋出現(xiàn)意外情況而出現(xiàn)濾袋破損的情況。一旦出現(xiàn)破袋的情況，煙氣系統(tǒng)出口粉塵排放濃度就會超標(biāo)。為了避免長時間排放濃度超標(biāo)，就需要我們在最短的時間內(nèi)，精確找到破損濾袋的位置，快速把有破損的袋室進(jìn)行隔離。但在現(xiàn)有的實際操作過程中，操作者很難快速確定位置，現(xiàn)場需要分室一個個的切換，每切換一次，等待一小段時間觀察出口檢測濃度是否恢復(fù)正常。如果排放濃度恢復(fù)正常，則說明出現(xiàn)破袋的就在離線的這個袋室處。確定破袋的袋室后，需把袋室中每個濾袋抽出進(jìn)行檢測。工作量大，效率低。

優(yōu)化方案

流場模擬，加設(shè)導(dǎo)流板

為了解決袋式除塵器內(nèi)部流場不均的問題，則需要先對原有的設(shè)備進(jìn)行CFD流場模擬，分析設(shè)備內(nèi)部的流場分布情況。觀察設(shè)備內(nèi)部的煙氣流程分布，從而提出改進(jìn)措施。具體見附圖3.1和圖3.2。

通過上圖流程仿真的結(jié)果可以看出，原先煙氣在進(jìn)入除塵器的分室灰斗時，在分室灰斗的內(nèi)部氣流不均勻，局部地方流速達(dá)到23.9m/s。灰斗處煙氣流速為18m/s左右。過高的流速使得6米長的濾袋會出現(xiàn)擺動。在脈沖閥噴吹時，濾袋會出現(xiàn)膨脹情況，相鄰濾袋時間的距離只有10～20mm，極易出現(xiàn)濾袋之間破損。針對此種情況，在分室灰斗出口，大收塵灰斗內(nèi)部，增加6mm厚度的導(dǎo)流板。每個導(dǎo)流板寬度約250mm，由高到低垂直布置，每200mm間距布置一個，其水平投影覆蓋整個分室灰斗出口。每個導(dǎo)流板兩端開圓孔，在收塵灰斗壁板的相同位置各焊接一塊連接鋼板，開定位圓孔。現(xiàn)場安裝時，只需要對準(zhǔn)孔位，螺栓連接，便于安裝和后期維護(hù)更換。收塵灰斗內(nèi)安裝導(dǎo)流板后，再次進(jìn)行ANSYS流場仿真模擬，分析設(shè)備內(nèi)部的流場分布情況。具體見附圖3.3和圖3.4。

通過附圖3.3和圖3.4可以看出，收塵灰斗內(nèi)安裝導(dǎo)流板后，收塵灰斗和袋室內(nèi)部的煙氣比較均勻，灰斗側(cè)壁煙氣直接撞擊大幅減小，灰斗處最高流速為16m/s。此流速比在加設(shè)導(dǎo)流板之前降低了很多。因此設(shè)備增加導(dǎo)流板，內(nèi)部煙氣混合更均勻，可以提高除塵器的效率和濾袋使用壽命。

改進(jìn)部套形式，減少現(xiàn)場連接

原先垃圾電廠常規(guī)的除塵器上部分為凈氣室部分和提升箱部分。現(xiàn)場安裝時，提升箱部分與凈氣室的側(cè)邊法蘭連接，法蘭內(nèi)部填充密封墊片。但實際情況，現(xiàn)場在安裝時，對于除塵器10米左右的寬度，安裝誤差會不斷累積，在最后幾個凈氣室和提升箱安裝時，時長法蘭孔都對接不上。因此，以前除塵器對接部分出現(xiàn)的漏氣情況會比較嚴(yán)重。

為了減少除塵器頂部的漏氣，只能從其根源，減少法蘭連接，減少密封墊長度來控制。在經(jīng)過多種的設(shè)想后，通過結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的核算，現(xiàn)定把單個小凈氣室和小凈氣室對應(yīng)的提升箱部分作為一個整體，整體發(fā)貨。具體形式可見下圖3.3.

通過此種連接形式，單個小凈氣室和對應(yīng)的提升箱在加工廠內(nèi)就制作成一個整體，這樣現(xiàn)場安裝時，不需要在用法蘭和密封墊進(jìn)行連接，其寬度也小于3米，滿足發(fā)貨要求。現(xiàn)場在安裝時，每個小凈氣室為一個獨立的整體，現(xiàn)場只需要按照施工圖紙的尺寸對獨立的凈氣室進(jìn)行定位即可。凈氣室之間也相互獨立，減少了現(xiàn)場連接漏氣的可能性。此外，因為小凈氣室和對應(yīng)的小提升箱作為了一個整體，在加工廠制作轉(zhuǎn)配時，可把噴吹系統(tǒng)的彎管一起在內(nèi)部裝配好后，整體發(fā)貨，不僅可以保證提升箱出脈沖閥對應(yīng)的孔位與凈氣室花板的孔位對齊不會出現(xiàn)偏差，而且可以減少現(xiàn)場連接噴吹管的工作量。現(xiàn)場對接安裝的工作量越小，整體設(shè)備的氣密性就越高。

儀表反饋，推算快速定位

除塵器濾袋的清灰有固定的控制邏輯，通常分為定時噴吹和定壓噴吹，或兩者同時使用這三種形式。時間間隔到10秒時或者壓力到達(dá)設(shè)定值1500Pa時，系統(tǒng)發(fā)出指令，進(jìn)行脈沖噴吹。

為了能夠在濾袋意外破損時，快速定位到破損濾袋的位置，我們對系統(tǒng)煙氣出口的煙氣在線監(jiān)測設(shè)備增加一路信號傳輸。當(dāng)監(jiān)測設(shè)備監(jiān)測到排放的煙氣粉塵濃度突然很大，說明除塵器出現(xiàn)破袋。從除塵器的凈氣室出口算起，煙氣管道長度，煙氣流速，脫硝設(shè)備長度，脫硝設(shè)備內(nèi)煙氣流速，這些數(shù)據(jù)可以測算出粉塵從破損濾袋到達(dá)監(jiān)測點所需要的時間。通過監(jiān)測信號的時間點，向前減去粉塵排出所需的時間，即可查出粉塵泄漏時是正在進(jìn)行哪個倉室的噴吹，甚至可以精準(zhǔn)定位到是在哪一個脈沖閥進(jìn)行噴吹。從而能快速對該倉室進(jìn)行離線檢修，從而更換新的濾袋。既能快速的把除塵效率不達(dá)標(biāo)的離線，避免粉塵指標(biāo)一直超標(biāo)，又能快速找到問題的某個具體的噴吹管，提高了檢修效率。

方案總結(jié)

袋式除塵器是生活垃圾焚燒發(fā)電尾氣處理領(lǐng)域常用的設(shè)備，由于受到設(shè)計技術(shù)和制造能力的限制，無法一次性做到很完備。在一次次實際運用的過程中，遇到問題，探討問題，處理問題并實踐檢驗效果。

針對項目運行常出現(xiàn)的除塵器內(nèi)部流程紊亂采用加裝灰斗導(dǎo)流板的方式，利用ANSYS軟件進(jìn)行CFD模型，改進(jìn)除塵器內(nèi)部的煙氣流動方式，使得下部灰斗和中部袋室出氣流均勻，提供濾袋使用壽命。針對除塵器現(xiàn)場運行時容易負(fù)壓漏氣的情況，改變凈氣室的連接形式，減少現(xiàn)場拼接的長度，從而有效降低可能出現(xiàn)的漏氣點。針對項目現(xiàn)場某個濾袋破損到時煙氣出口含塵量超標(biāo)的情況，利用除塵器噴吹系統(tǒng)的控制邏輯以及煙氣運行的時間反向推算，快速精確的定位出出現(xiàn)破損濾袋的凈氣室，甚至可以定位到出現(xiàn)破袋的單根噴吹管。加快現(xiàn)場的檢修效率，減少工作量。

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