火力发电厂袋式除尘器供气系统的可靠性和经济性分析

郑州新力电力有限公司 郭启云

火力发电厂袋式除尘器供气系统的可靠性和经济性分析

郑州新力电力有限公司 郭启云

随着国家对大气环保要求的提高，对火力发电厂的烟气排放要求也越来越高。近年来，袋式除尘器在火电厂烟气除尘处理方面的应用越来越广泛。袋式除尘器是治理大气污染的高效除尘设备。它的最大优点是除尘效率高，在实验室高达99.999 9%，在实际应用中也达到99.99%。粉尘排放浓度可达到l0 mg/m3以下，甚至达到2 mg/m3，这是由袋式除尘器的过滤机理所决定的。该机理就是使粉尘附着在滤袋上，用粉尘来过滤粉尘。为了保证袋式除尘器的除尘效果，需要外部气源对滤袋进行喷吹，以保证滤袋的过滤粉尘效果。总之，袋式除尘器在实行污染物控制、控双达标的情况下，对粉尘、烟尘的治理颇有效果。

郑州新力电力有限公司4#，5#炉分别于2004年11月和2003年11月改造为袋式除尘方式。由于4#，5#炉袋式除尘器的控制设计和运行方式均按照各自独立的方式来进行考虑的，如果加以优化则可以更好地提高其可靠性和经济性。

一、4#，5#炉袋式除尘的控制原理

1. 清灰原理及过程。烟气通过除尘器进气喇叭口进入袋式除尘器，除尘器的气流分布借助喇叭口中的气流分布板进行气流均布。烟气通过每一条滤袋的过程中，粉尘颗粒被过滤在滤袋表面，干净烟气通过滤袋到达净气室，之后经过出口烟箱、烟道和引风机排入烟囱，至此完成对烟气的除尘。随着过滤的不断进行，滤袋表面的粉尘越来越厚，除尘器压差也不断增加，当压差达到程序设定值时，除尘器发出清灰指令，清灰气压系统的电磁脉冲阀动作，将储气罐中的压缩空气喷入滤袋旋转风管，向滤袋上端开口瞬时喷进低压脉冲空气，对滤袋进行清灰。脉冲空气与烟气反向，使滤袋向烟气方向膨胀，喷入脉冲空气后滤袋又贴到袋笼上。抖落的灰尘掉进下方的灰斗，由除灰系统清除，这被称为低压脉冲旋转反吹清灰方式。袋式除尘器用于脉冲清灰的压缩空气由罗茨风机供应。

2. 清灰压缩空气的提供。

（1）4#炉除尘器有2台相同规格的罗茨风机，工频50 Hz运行，一用一备，气压靠过剩空气排放阀调节。

设备的设计脉冲喷吹滤袋的空气压强为80～85 kPa，这一压强由顶部脉冲储气罐的压强计测得。风机出口的压强计定值是125 kPa。过剩空气排放阀设置在110 kPa时排放，按要求将多余空气不断排入大气。

为安全起见，每台罗茨风机设有卸压阀，设置在120 kPa时排放；还有一个压强传感器，设置在压强超过110 kPa时关停罗茨风机。

（2）5#炉除尘器有2台相同规格的罗茨风机，变频运行，一用一备，气压靠风机变频运行调节。

设备配有2台，即1#和 2#100%负荷的脉冲风机。正常运行条件只需要运行1台风机（1#或2#），另一台风机由集气管压强信号控制。当压强低于75 kPa并达到30 s时，则启动另一台风机；当压强超过88 kPa并达到5 s时，压强传送信号就要求2#风机停止。1#，2#风机的优先启动按要求由操作人员操作。

与风管相连的罗茨风机排出的空气沿管道进入袋式除尘器上部的12个储气罐。这些储气罐装在旋转风管上方，为装在每间除尘室内的袋束提供清灰脉冲空气。

储气罐用于储存脉冲清灰空气，通过脉冲阀，空气被送进旋转清灰风管进行高能脉冲。每次脉冲后，罗茨风机向储气罐重新充入空气。每个储气罐的进口管装有一个止回阀，防止其中一个储气罐内的空气排出后另一个储气罐的空气被抽出。

储气罐通过脉冲阀释放脉冲清灰空气，脉冲频率可以在较大的范围内调节，以延长滤袋寿命，或提高清灰效果。

3. 从清灰原理及过程来看，清灰压缩空气的压强稳定对清灰效果有很大的影响。清灰气源压强的稳定依靠除尘管路的物理性能来调节，主要通过调节安装在除尘器顶部的储气罐内的储气及清灰气体输送管路中缓存的储气来控制总清灰气的压强。

二、4#，5#炉袋式除尘清灰压缩空气系统的可靠性分析

1. 4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统分裂运行，分别对其可靠性进行分析。

（1）4#炉袋式除尘系统可靠性分析。4#炉除尘器有2台相同规格的罗茨风机，工频50 Hz运行，一用一备，过剩空气靠排放阀将多余空气排入大气。当系统中2台罗茨风机均故障时，由于清灰气压系统没有气源，4#炉袋式除尘器的袋式压差会愈来愈大，锅炉就只能不断降负荷，直到停炉。若过剩空气排放阀故障，则储气系统的清灰气压只能靠运行人员手动进行调节，这时的运行可靠性便下降了50%。假设每个罗茨风机设备运行的可靠性为99%，过剩空气排放阀运行的可靠性为99%，那么4#炉储气系统的清灰气压系统的可靠性为

（2）5#炉袋式除尘系统可靠性分析。5#炉除尘器有2台相同规格的罗茨风机，变频运行，一用一备。正常运行条件只需要运行1台风机，另一台风机由集气管压强信号控制，当压强低于75 kPa并达 到30 s时，启动另一台风机，但当压强超过88 kPa并达到5 秒时，压强传送信号就要求2#风机停止。风机的优先启动按要求由操作人员操作。假设每个罗茨风机设备运行的可靠性为99%，变频器运行的可靠性也为99%，那么5#炉储气系统的清灰气压系统的可靠性为

2. 4#，5#炉袋式除尘清灰压缩空气系统联络运行的可靠性分析。为了提高4#，5#炉袋式除尘清灰压缩空气系统（图1）的可靠性，将4#炉袋式除尘清灰压缩空气系统和5#炉袋式除尘清灰压缩空气系统进行联络运行，通过连通管道加2个手动蝶阀进行连通。这样在4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统联络运行时的可靠性为

虽然除尘清灰气压系统在火力发电厂的设备中属于辅助设备，对于除尘清灰气压系统的可靠性来讲，它在应用袋式除尘器的发电机组中成为了影响机组运行的重要因素。对于机组来说，其可靠性要叠加到其他重要设备的可靠性上，因此其可靠性越高对机组运行的可靠性贡献也就越大。通过对K1，K2和K3这3组可靠性数据的比较，4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统联络运行的可靠性，比4#炉单独运行可靠性增加了2 525倍，比5#炉单独运行可靠性增加了19 802倍，均有明显的提高。

3. 4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统联络运行的经济性分析。通过以上分析，研究人员认为4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统联络运行可以大大提高郑新公司发电机组的运行可靠性，因此在2005年8月进行了实施。

4#，5#炉除尘器各有2台相同规格的罗茨风机，其驱动电机均为90 kW。在实施过程中，研究人员发现由于袋式除尘器厂家在进行设计时比较保守，罗茨风机的供气量偏大。4#炉靠过剩空气排放阀将多余气体排入大气，5#炉靠罗茨风机电机变频器降低风机转速调节清灰气压系统压强。在4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统联络运行后的运行数据试验得知，由于清灰气体输送管路的加长，大大提高了清灰压强系统的压强稳定性，并且4台罗茨风机中任意一台工频运行均可满足4#，5#炉在绝大多数工况下的运行。如在2台炉均带180 MW负荷，并在煤质一般的情况下，1台罗茨风机便可满足2台炉清灰的气源要求。当2台炉灰尘均较多的情况下，可以启动2台罗茨风机，这样的电耗也仅仅同原运行方式相同。

假设因单台锅炉停炉检修造成的4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统分裂运行，或由于高负荷或煤质太差，而造成的同时启动2台罗茨风机，合计约100 d；4#，5#炉袋式除尘清灰气压系统联络运行，并且只启动一台罗茨风机可以满足260 d的两台炉正常运行。由此计算，仅此一项便可节电约561 600 kW•h，经济效益十分可观。

三、结论

郑州新力电力有限公司原4#，5#炉除尘采用的是电除尘器，当电除尘器出现故障时，只会影响除尘效果，而不会影响机组运行的安全可靠，其对机组的可靠性贡献为1，即对机组运行无任何影响。

为了提高锅炉排烟的除尘效率，改造为袋式除尘器，袋式除尘器相应的运行费用较高，增加了机组发电的成本。又由于增加了清灰压强系统，清灰系统的可靠性就叠加到了机组的可靠性上，清灰系统的长时间停止运行可以导致机组停机。在原2台炉分裂运行的情况下，清灰系统可靠性分别为99.994 95%和99.960 399%，而经过简单改造后，清灰系统可靠性有了显著提高，达99.999 999 98%，可将其看做是低概率事件，约等于1，基本不影响机组的安全运行。在提高了机组的可靠性的同时，通过运行实践，笔者又发现可以带来系统运行费用降低，每年至少节约561 600 kW•h的电力。

目前，火力发电厂的环保要求越来越高，而只有降低生产成本，才能使郑州新力电力有限公司在激烈的电力市场竞争中处于有利地位，因此提高电厂设备的可靠性和经济性迫在眉睫。只有各个专业技术人员从多渠道、多角度多想办法，提高机组的经济性指标，提高机组的运行可靠性，该公司的发电机组才能真正成为环保机组、经济性机组。