垃圾焚烧发电袋式除尘设备优化

汪若凯

关键词：垃圾焚烧设备;除尘器;结构优化;技术分析;

垃圾在焚烧发电的过程中，因垃圾中含有大量粉尘，在前端脱酸的过程中，也会发生化学反应，产生大量颗粒物，这些粉尘与颗粒物若不加以收集，会对大气产生严重的污染。因此，在垃圾焚烧脱硫处理后端，加设袋式除尘器，对粉尘和颗粒物进行收集，降低排放。

系统简介

常规的垃圾电厂所用的除尘设备为脉冲喷吹袋式除尘器。除尘器分为上部的净气室部分，中部安装低压长袋滤袋的袋室部分，下部的灰斗收尘部分以及上部净气室内部的脉冲喷吹部分。烟气在进入除尘器的入口后，进入袋室，被袋室中的滤袋进行过滤。干净的气体穿过滤袋的孔隙，气流向上通过净气室，再由提升阀控制，从除尘器的出口排除。被滤袋阻隔的粉尘和颗粒物，则附着在滤袋的表面，带脉冲阀受到信号，对滤袋进行反向喷吹，使附着在滤袋上的粉尘脱落，落入除尘器下部的灰斗。从而完成了整个过滤和清灰的过程。

二、系统存在问题

（1）除尘器内部流场不均

除尘器的设计，通常每个除尘器含有多个袋室，通过多袋室增加滤袋与烟气的接触面积，从而达到很好的过滤粉尘效果。虽然多袋室同时过滤粉尘，但是除尘器的进口确只有一个。通过对多个项目现场的调研，发现烟气自进入除尘器进口后，烟气容易前几个袋室烟气量大，最后几个袋室烟气量小，造成前端灰斗大量积分。另外部分烟气量大，截面积不变，导致局部流速过快，并导致滤袋倾斜。在脉冲喷吹时，容易形成破袋的现象，直接导致出口排放不达标。

除尘器密封效果不好

系统在运行时，设备内部为负压，若有一处漏气，则会吸入外界常温的空气。空气中含有水分，则会导致设备从内部腐蚀，大大减小设备的使用寿命。原先除尘器设计时，上部净气室和提升系统是两大组件。在现在安装时，需要对准法兰孔，并填入密封垫进行密封。现场需要密封的部位越多，则对接时出现漏气的可能性就越大。

破袋出现难以快速排查

设备在运行时，往往会因为除尘器袋室中某个滤袋出现意外情况而出现滤袋破损的情况。一旦出现破袋的情况，烟气系统出口粉尘排放浓度就会超标。为了避免长时间排放浓度超标，就需要我们在最短的时间内，精确找到破损滤袋的位置，快速把有破损的袋室进行隔离。但在现有的实际操作过程中，操作者很难快速确定位置，现场需要分室一个个的切换，每切換一次，等待一小段时间观察出口检测浓度是否恢复正常。如果排放浓度恢复正常，则说明出现破袋的就在离线的这个袋室处。确定破袋的袋室后，需把袋室中每个滤袋抽出进行检测。工作量大，效率低。

优化方案

流场模拟，加设导流板

为了解决袋式除尘器内部流场不均的问题，则需要先对原有的设备进行CFD流场模拟，分析设备内部的流场分布情况。观察设备内部的烟气流程分布，从而提出改进措施。具体见附图3.1和图3.2。

通过上图流程仿真的结果可以看出，原先烟气在进入除尘器的分室灰斗时，在分室灰斗的内部气流不均匀，局部地方流速达到23.9m/s。灰斗处烟气流速为18m/s左右。过高的流速使得6米长的滤袋会出现摆动。在脉冲阀喷吹时，滤袋会出现膨胀情况，相邻滤袋时间的距离只有10～20mm，极易出现滤袋之间破损。针对此种情况，在分室灰斗出口，大收尘灰斗内部，增加6mm厚度的导流板。每个导流板宽度约250mm，由高到低垂直布置，每200mm间距布置一个，其水平投影覆盖整个分室灰斗出口。每个导流板两端开圆孔，在收尘灰斗壁板的相同位置各焊接一块连接钢板，开定位圆孔。现场安装时，只需要对准孔位，螺栓连接，便于安装和后期维护更换。收尘灰斗内安装导流板后，再次进行ANSYS流场仿真模拟，分析设备内部的流场分布情况。具体见附图3.3和图3.4。

通过附图3.3和图3.4可以看出，收尘灰斗内安装导流板后，收尘灰斗和袋室内部的烟气比较均匀，灰斗侧壁烟气直接撞击大幅减小，灰斗处最高流速为16m/s。此流速比在加设导流板之前降低了很多。因此设备增加导流板，内部烟气混合更均匀，可以提高除尘器的效率和滤袋使用寿命。

改进部套形式，减少现场连接

原先垃圾电厂常规的除尘器上部分为净气室部分和提升箱部分。现场安装时，提升箱部分与净气室的侧边法兰连接，法兰内部填充密封垫片。但实际情况，现场在安装时，对于除尘器10米左右的宽度，安装误差会不断累积，在最后几个净气室和提升箱安装时，时长法兰孔都对接不上。因此，以前除尘器对接部分出现的漏气情况会比较严重。

为了减少除尘器顶部的漏气，只能从其根源，减少法兰连接，减少密封垫长度来控制。在经过多种的设想后，通过结构强度的核算，现定把单个小净气室和小净气室对应的提升箱部分作为一个整体，整体发货。具体形式可见下图3.3.

通过此种连接形式，单个小净气室和对应的提升箱在加工厂内就制作成一个整体，这样现场安装时，不需要在用法兰和密封垫进行连接，其宽度也小于3米，满足发货要求。现场在安装时，每个小净气室为一个独立的整体，现场只需要按照施工图纸的尺寸对独立的净气室进行定位即可。净气室之间也相互独立，减少了现场连接漏气的可能性。此外，因为小净气室和对应的小提升箱作为了一个整体，在加工厂制作转配时，可把喷吹系统的弯管一起在内部装配好后，整体发货，不仅可以保证提升箱出脉冲阀对应的孔位与净气室花板的孔位对齐不会出现偏差，而且可以减少现场连接喷吹管的工作量。现场对接安装的工作量越小，整体设备的气密性就越高。

仪表反馈，推算快速定位

除尘器滤袋的清灰有固定的控制逻辑，通常分为定时喷吹和定压喷吹，或两者同时使用这三种形式。时间间隔到10秒时或者压力到达设定值1500Pa时，系统发出指令，进行脉冲喷吹。

为了能够在滤袋意外破损时，快速定位到破损滤袋的位置，我们对系统烟气出口的烟气在线监测设备增加一路信号传输。当监测设备监测到排放的烟气粉尘浓度突然很大，说明除尘器出现破袋。从除尘器的净气室出口算起，烟气管道长度，烟气流速，脱硝设备长度，脱硝设备内烟气流速，这些数据可以测算出粉尘从破损滤袋到达监测点所需要的时间。通过监测信号的时间点，向前减去粉尘排出所需的时间，即可查出粉尘泄漏时是正在进行哪个仓室的喷吹，甚至可以精准定位到是在哪一个脉冲阀进行噴吹。从而能快速对该仓室进行离线检修，从而更换新的滤袋。既能快速的把除尘效率不达标的离线，避免粉尘指标一直超标，又能快速找到问题的某个具体的喷吹管，提高了检修效率。

方案总结

袋式除尘器是生活垃圾焚烧发电尾气处理领域常用的设备，由于受到设计技术和制造能力的限制，无法一次性做到很完备。在一次次实际运用的过程中，遇到问题，探讨问题，处理问题并实践检验效果。

针对项目运行常出现的除尘器内部流程紊乱采用加装灰斗导流板的方式，利用ANSYS软件进行CFD模型，改进除尘器内部的烟气流动方式，使得下部灰斗和中部袋室出气流均匀，提供滤袋使用寿命。针对除尘器现场运行时容易负压漏气的情况，改变净气室的连接形式，减少现场拼接的长度，从而有效降低可能出现的漏气点。针对项目现场某个滤袋破损到时烟气出口含尘量超标的情况，利用除尘器喷吹系统的控制逻辑以及烟气运行的时间反向推算，快速精确的定位出出现破损滤袋的净气室，甚至可以定位到出现破袋的单根喷吹管。加快现场的检修效率，减少工作量。

参考文献：

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