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静电除尘器在生物质燃料锅炉系统中的应用及技术优化初探

2020-01-08王兵

科学技术创新 2020年4期
关键词:电除尘器一氧化碳除尘器

王兵

(河北高科环保集团有限公司,河北 泊头062151)

如今,生物质燃料成为很多锅炉的燃料选择,它对节省一次能源的使用有重要作用,在这种锅炉中,通常配置静电除尘器。这一静电除尘器和普通的除尘器有所不同,需要引起相关人员的高度重视,结合现状,采取合理可行的技术措施予以技术优化,以保证设备运行的安全和可靠性,避免事故的发生。

1 案例介绍

某糖厂采用1 组75t/h 锅炉,将蔗渣作为锅炉的燃料,采用文丘里麻石水膜除尘器。在锅炉的试运行过程中,燃料堆积情况比较严重。在锅炉内,预热器出口和引风机入口之间负压超过3500Pa,即除尘器承受3500Pa 以上的负压,比设计最大值大1000Pa 左右,持续8h 左右后,除尘器爆炸。

某糖厂采用1 组120t/h 锅炉,将蔗渣作为锅炉的燃料,采用静电除尘器,其标准入口浓度为8g/Nm3,正常情况下的除尘效率可以99%以上。设备正式投运90d 后,除尘器爆炸。

通过现场检查,发现电除尘外壳周围墙板产生十分严重的变形与弯曲,部分加强槽钢发生断裂与变形,尤其是进出口处。在出口烟道的顶部,与ESP 出口相距2m 左右的转弯部位,可见一大面积爆炸口。在除尘器的下方,灰斗上存在小面积破裂口。在灰斗的内部,灰分均完全结焦,取出的灰块体积均很大,难以落灰,需要工作人员通过掏灰孔进行内部破碎才可以落灰。

根据现场各项技术参数,结合采用生物质燃料时具有的各项特性,导致电除尘器产生爆炸事故的主要原因为:

a.一氧化碳浓度超过12.5%,含氧量超过5.42%,且存在火源。

b.一般而言,采用生物质燃料的锅炉,其大多属于链条炉,如果运行不够稳定,开启与关闭频繁,则生物质燃料中的含碳物将无法完全燃烧,产生大量一氧化碳。因一氧化碳有很宽的爆炸浓度范围,且极小的能量即可点燃,所以极有可能引起爆炸[1]。

c.在除尘器设计过程中,若安装和焊接方面存在质量问题,或保温棉的厚度没有达到要求,则会使除尘器漏风率明显提高,使其内部实际含氧量不断升高。

d.火源包括:电场内部发生闪络,产生电火花;在散热设备表面产生温度较高的微粒,或从此处经过的静电与气流,都有可能成为火源;烟气中含有大量可燃物质,而且没有燃烧殆尽的飞灰,还会带有火苗。

2 技术优化

对于在采用生物质燃料的锅炉中使用的静电除尘器,它不仅具备普通静电除尘器所有基本特性,还有它独特的特点。为保证锅炉与它的所有附属设备都能安全且可靠的运行,并保障相关操作人员作业安全,避免爆炸等恶劣事故的发生,首先要以上述爆炸事故产生原因为依据,从除尘器技术层面入手,对除尘器设计予以改进和优化,提出合理可行的优化措施及建议,对选型配置予以重新规划,以保证设备能够可靠且高效投运。新提出下列技术优化建议:

2.1 在炉膛的出口安装一氧化碳检测装置,以此对一氧化碳浓度进行在线监测,检测装置需要和除尘器之间采用高压连锁。如果检测装置检测发现一氧化碳实际浓度处于3%-8%范围内,则除尘器中各个电场均处在无火花实际状态;如果检测装置检测发现一氧化碳实际浓度超过8%,则电场将开始断电处理[2]。

2.2 对除尘器的壳体进行设计改进,对于普通静电吹尘器,壳体的设计压力一般为8700Pa,而用于采用生物质燃料的锅炉时,壳体的设计压力只有5000Pa。一旦发生爆炸,设备中的气体将急速膨胀,压力快速上涨。对此,应在除尘器的上部安装防爆门,以此对内部压力予以释放。考虑到用于采用生物质燃料的锅炉的除尘器设计压力只有5000Pa,所以其防爆门设计压力比5000Pa 稍大即可。与此同时,还应在空预器的出口和除尘器的入口之间安装防爆门,但这一部位的防爆门,其设计压力应比5000Pa 小,通常以4000Pa 为宜。

2.3 对除尘器的灰斗进行改进设计。为避免灰斗发生自燃,在灰斗温度控制系统新装超温报警,即当温度超过200℃时,立即报警,报警后,运行人员应立即检查,并进行有效的降温处理。另外,还应安装电动锁气器,以此避免空气大量涌入到除尘器以内,使设备的实际含氧量保持稳定,防止二次燃烧的发生。为有效防止没有燃烧完全的燃料于灰斗中发生二次燃烧,产生结焦,对灰斗进行设计时,溜灰角度应达到60°以上。对于普通除尘器,其出灰口主要采用400mm×400mm 的尺寸,由于生物质燃料在燃烧后容易产生结焦,所以在设计中需将出灰口增大至600mm×600mm,以便于顺利落灰。对于灰斗的机械振打清灰,需安装仓壁振动装置,避免灰斗的内壁积灰。除此之外,为防止落灰吸水形成灰块,还要在灰斗中安装气化板及加热器[3]。

2.4 对机械振打器进行优化改进。考虑到生物质燃料含有很多碱金属,燃料粉尘有很大的黏性,所以机械振打清灰效果并不好。对此,可将仿形锤振打装置换成电磁锤振打装置。这一装置为加强型,由微机控制,无论是振打的顺序,还是强度与频率,都能以现场实际情况为依据进行适当调节,且具有很强的适应性,操作灵活,效果显著[4]。

2.5 对粉尘捕集进行优化设计。对于采用生物质燃料的锅炉,其飞灰通常较轻,易飘逸,采用除尘器难以捕集。在除尘器设计过程中,应尽可能延长除尘器中粉尘实际停留时间,并减慢烟气的流动速度。完成优化后,烟气流动速度一般不超过0.7m/s,使粉尘完成自然沉降的基础上,使粉尘携带足够电量。此外,由于尘粒的质量很轻,且粒度往往较小,易引发二次扬尘,所以在设计中,应在除尘器的出口安装槽型板,以此起到避免二次扬尘的作用[5]。

2.6 对保温安装质量予以严格的把控,保证除尘器焊接作业质量,尤其是保温外护板与保温棉实际安装质量,对漏风率进行严格控制,以免落灰的过程中由于含湿量过高使落灰形成灰块。另外,还要对设备中的实际含氧量进行控制,降低含氧量,避免爆炸事故的发生。

2.7 综合考虑采用生物质燃料的锅炉具有的特点,尤其是开启与关闭较为频繁,优化中需在除尘器中安装热风吹扫装置,以此避免绝缘子产生污闪,这对绝缘子炸裂的预防是十分有效的[6]。

3 优化效果

通过对上述技术优化措施的引入,实现了对三十余台锅炉的改造,除了能保证运行过程的稳定性与安全性,还能降低排放,得到广发用户的认可与支持。

结束语

综上所述,除尘器运行状况是否良好,除了和业主自身效益直接有关,还和设备的生产制作厂家息息相关。对此,应高度重视除尘器优化,对原有的设备结构配置进行合理改进,以此从本质上保证设备稳定和可靠运行。

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