半干法脫硫配套布袋除塵器在超潔凈排放中的應用
2016-02-03 09:35:38
作者：楊家軍
摘要 在超凈排放的半干法脫硫系統(tǒng)中，原有常規(guī)的布袋除塵器已經不能滿足當下嚴格的排放要求，需要進行優(yōu)化升級改造。本文從布袋除塵器的氣布比、上升氣流速度、濾料選擇、氣流布風系統(tǒng)等各個方面進行了全面的介紹。
關鍵詞 超凈排放 布袋除塵器 氣布比
Abstract: In the semi-dry desulphurization system , the originally conventional baghouse can no-t meet the strict emission requirements,optimization and upgrade are needed. This paper completel-yintroduce various aspects. form the filtration velocity, updraft speed, material selection,air dist-ribution of baghouse，and so on.
Keywords：clean emissions；baghouse； filtration velocity
一、概況
隨著國家對熱電機組煙氣實現“50355+53”超潔凈排放的大環(huán)境要求，循環(huán)流化床半干法脫硫工藝具有著占地省、工藝副產物為干態(tài)便于運輸處理、投資成本省、運行成本低、無二次污染物排放等一系列明顯的優(yōu)勢，是城市熱電機組超潔凈排放的最佳選擇。其后配置的布袋除塵器為了適應煙氣特性及更嚴格的粉塵排放濃度要求（≤5mg/Nm3），需要對普通布袋除塵器進行優(yōu)化升級設計。
經特殊設計過的布袋除塵器主要由箱體、氣流分布系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)、氣源系統(tǒng)等組成，其有如下特點：①除塵效率高，特別是對細粉以及PM2.5有著很高的捕集效率，一般可達到99.999%以上，確保粉塵排放濃度≤5mg/Nm3；②適應性強，它能適應不同煙氣負荷以及處理不同類型的顆粒污染物；③操作彈性大，入口氣體含塵濃度變化較大時，對除塵效率影響不大。
二、超凈排放中半干法脫硫煙氣的特殊性
在超潔凈排放中的循環(huán)流化床半干法脫硫系統(tǒng)，與之前常規(guī)的半干法脫硫系統(tǒng)有著迥然不同的地方，常規(guī)脫硫塔出口的粉塵濃度通常均在800～1000mg/Nm3，而超凈排放中脫硫塔出口的粉塵濃度要在1000mg/Nm3以上，粉塵濃度特別大；脫硫塔出口的煙氣溫度非常低，只有70℃左右，而且需要長期穩(wěn)定運行在這一溫度區(qū)間里，最直接的反映就是煙氣的含濕量大，特別是垃圾焚燒爐煙氣，含濕量可達到15%.
三、超凈排放中脫硫配套布袋除塵器的特殊設計
1）氣布比的選取
常規(guī)半干法脫硫配套布袋除塵器氣布比較高，一般在0.75~0.80m/min之間，但在超凈排放中，由于布袋入口煙氣中含塵量極高、粉塵顆粒粘度、濕度非常大，使得布袋除塵器的過濾面積需要足夠大，才能達到較好的過濾效果。同時，為了增大細粉以及PM2.5的捕集效率，濾袋表面須覆蓋一定的粉塵層，清灰頻率不能過高。經試驗，布袋除塵器阻力可控制在：1800～2000Pa，清灰頻率又不至于過于頻繁而影響設備的使用壽命。故氣布比要求較低，經反復試驗，取值須在0.70～0.75m/min之間。
2）氣流上升速度的選取
布袋箱體內的氣流上升速度是一個非常關鍵的控制參數。在設計過程中，須保證氣流的上升速度小于粉塵顆粒的沉降速度，如果氣流上升速度過大，則會造成濾袋清理下來的粉塵懸浮在半空中，甚至會二次夾帶到濾袋上，必然造成布袋除塵器的阻力居高不下，使得整個清灰系統(tǒng)處于癱瘓狀態(tài)。經過大量工程案例得出，當氣流上身速度控制在0.80m/s以內時，清灰系統(tǒng)能處于正常的工作狀態(tài)。
3）濾料的選擇
濾袋作為布袋除塵器的核心部件，有著舉足輕重的作用，濾料的選擇自然也成了重中之重。對于燃煤鍋爐和垃圾焚燒爐而言，PPS是首選濾料，PPS濾料的性價比非常高，其耐酸強，有很強的耐水解性，穩(wěn)定性和阻燃性好，抗拉、抗磨、抗折性好，PPS濾料的缺點是抗氧化性能較弱；對于垃圾焚燒爐而言，由于垃圾爐煙氣中的含氧量和濕度都比較高，通常達到10%和16%，P84和PTFE可作為首選濾料，其優(yōu)點是抗氧化性很強。但是無論選用何種濾料，要想達到超凈排放的標準要求，濾料必須混紡超細纖維，表面做覆膜處理，防水放油處理前的濾料表面克重不得低于630g/㎡。
4）預沉降室的設置
由于超凈排放中脫硫塔出口的粉塵濃度要在1000mg/Nm3以上，粉塵濃度特別大。為了減輕濾袋的除塵負荷，須設置預沉降室。為了提高沉降室的除塵效率，須對沉降室做一些特別設計。或在箱體內加裝百葉窗擋板，延長粉塵通行路程的同時，使粉塵在重力作用下逐漸沉降下來，或在箱體內加裝“人”字形擋板，使氣流產生一些小股旋渦，粉塵受到離心力作用，與氣體分開，含塵氣體中的大顆粒粉塵發(fā)生自然沉降并經導流系統(tǒng)分離后直接落入灰斗、其余粉塵在導流系統(tǒng)的引導下，隨氣流進入箱體過濾區(qū)。在布袋除塵器設計時可充分的利用此段，將其容積擴大，粉塵在此處的停留時間增大，提高預沉降室的除塵效率。
同時，提高布袋中箱體的高度，改變從布袋灰斗進氣的傳統(tǒng)方式，優(yōu)化為從布袋中箱體進氣的方式，如此一來，使得煙氣進入布袋除塵器后上升到濾袋有了一定的空間，也避免了布袋灰斗內處于沸騰狀的存灰的二次揚塵。經過如此優(yōu)化過的沉降室，預除塵效率可達到60～70%。
5）布風系統(tǒng)的均勻性
超凈排放設計的布袋除塵器，采用模塊化結構設計，室內分為多個小袋室，袋室與袋室之間相互獨立，如此一來，各室的進風均勻性至關重要，直接影響著布袋的除塵效果。為此，通過CFD數值模擬來驗證流場的均勻性，以下是布風系統(tǒng)設置前后的煙氣流場模擬對比圖。
未設進風分配系統(tǒng)時的煙氣流場
設置進風分配系統(tǒng)時的煙氣流場
通過流場分析，可以很清晰的發(fā)現，在未設置布風分配系統(tǒng)的情況下，各個袋室的煙氣負荷極不均勻，靠近尾部的袋室煙氣負荷偏大，這樣必將導致尾部布袋室超負荷運行，氣布比和氣流上升速度都將嚴重超出設計值，導致室差壓過大，清灰過于頻繁，甚至無法正常清灰。在設置了布風分配系統(tǒng)以后，可以發(fā)現，各個袋室的煙氣負荷較之前有了明顯的變化，煙氣分配也非常均勻，為清灰系統(tǒng)正常運行提供了有力的保障。
6）船型灰斗的設計
超凈排放中，由于吸收塔床層差壓較大，布袋的灰斗必須存有足夠循環(huán)的灰量，滿足吸收塔的灰循環(huán)系統(tǒng)的建立。此時，布袋灰斗可設置成大船型灰斗，灰斗底部設置空氣斜槽，空氣斜槽的設置角度不得低于10°，這樣可以保證灰斗出灰的連續(xù)性，也減少了出灰的機械故障點。
7）旁路系統(tǒng)的取消
常規(guī)的布袋除塵器一般設置內置式旁路，當鍋爐爆管時，切換煙氣走向以保護布袋。但是在超凈排放系統(tǒng)中，布袋除塵器的旁路密封性及其重要，正常運行時，如果密封性不好，原煙氣極易泄露，對凈煙氣排放濃度造成影響，導致煙塵排放濃度超標，而旁路閥又很難做到零泄漏。與此同時，環(huán)保局已經明文規(guī)定脫硫除塵系統(tǒng)不準設置任何旁路系統(tǒng)，為此在超凈排放的系統(tǒng)中，考慮取消內置旁路系統(tǒng)，杜絕泄漏的一切可能性。
四、結論
在超凈排放的半干法脫硫系統(tǒng)中，配套的布袋除塵器承擔著舉足輕重的作用，只有對原有常規(guī)布袋除塵器進行優(yōu)化升級改造，方能滿足當下嚴格的粉塵排放標準。在加快空氣質量改善和陰霾問題的解決的當下，具有很好的推廣意義。
參考文獻
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