某燃煤电厂布袋除尘器高阻原因分析及处理探讨

孙兴保

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

近年来，随着国家对环保要求的不断提高，越来越多的燃煤电厂除尘设备采用能够实现烟尘超低排放10mg/Nm3的袋式除尘器，袋式除尘器主要有布袋除尘器和电袋复合除尘器两种。布袋除尘器是通过滤袋对含尘气体中的固体颗粒和气体进行分离的设备。它的过滤机理是当含尘气体经过滤袋时，比滤袋空隙大的粉尘，由于重力沉降或惯性作用被滤袋挡住；比滤袋空隙小的粉尘，与滤袋发生碰撞或被滤袋中纤维静电吸引，最终在滤袋的表面和空隙中与气体分离。电袋复合除尘器是把静电除尘和布袋除尘有机结合起来，前级采用静电预除尘，后级采用布袋过滤除尘。本文主要介绍某燃煤电厂配套布袋除尘器投运后阻力增高，通过烟气工况和除尘器检查分析，提出相应的处理措施，保证除尘器安全稳定运行。

1 工程概况

某电厂设计规模为2×200MW 超高压高温燃煤发电机组，汽轮机采用空冷机组。原配套半干法脱硫+布袋除尘器，由于环保要求提高及原系统运行情况不良，2017 年对系统工艺进行改造，整体工艺变更为“布袋除尘器+湿法脱硫”。本工程项目采用褐煤，煤种情况如表1。

表1

2020 年，电科院对本项目进行了性能测试，布袋除尘器阻力1444 ～1710Pa，项目处于高阻力运行。且观察日常运行，设备长期处于高阻工况，甚至出现170MW负荷下仍达到2000Pa 以上运行阻力，设备高阻运行已大幅增加风机能耗，严重时影响机组发电负荷，影响正常生产运行。

2 影响系统阻力因素

袋式除尘器的运行阻力高低与很多因素有关，根据大量工程经验总结及本项目实际现场勘测情况，可归结为以下可能原因。

（1）布袋除尘器设计过滤面积不足，滤袋过滤风速偏大。

（2）前端脱硝系统氨逃逸过大，产生的硫酸氢铵引起粉尘黏性大幅度增加，布袋除尘器滤袋无法得到有效清灰。

（3）滤袋发生糊袋，整体透气性下降，无法得到有效清灰。

（4）清灰系统设计问题，无法有效将滤袋表面堆积的粉尘清除。

（5）设备整体结构问题，内部流场不均。

3 高阻原因分析

根据本项目运行和停炉检查的情况，收集相关资料，并对飞灰及滤袋进行了抽样检查，对本项目高阻原因分析如下。

3.1 实际过滤风速核算

根据电科院测试情况，本项目满负荷工况条件下，烟气量1447500m3/h。原脱硫协议显示原布袋除尘器配套滤袋数量8592 条，规格φ130×8065mm，脉冲阀数量400 只，根据现场了解，本项目实际已做局部改造，将每个脉冲阀喷吹滤袋数量封堵2 条，现有布袋除尘器滤袋数量为7620 条，实际面积25100m2。基于以上条件，本项目布袋除尘器实际运行过滤风速υ=0.96m/min，对于布袋除尘器而言，属正常过滤风速。

3.2 脱硝系统氨逃逸及飞灰分析

从停炉进入除尘器内部检查的情况来看，除尘器部分进口分布板堵塞非常严重，进口喇叭壁板上黏附一层黑色物质。滤袋迎尘面积灰较多且颗粒状板结非常严重，板结较厚且粉尘不易清除。现场照片如（图1）。

图1 分布板堵塞及滤袋糊袋图片

对布袋除尘器滤袋表面飞灰进行取样，同时对进口喇叭上的黑色物质取样，对相关样品进行NH4+和SO42-含量检测。从检测数据来看，氨含量值从2.95 ～33.922mg/g（氨含量超过1mg/g 时已发生较严重堵塞、无法有效清灰）。由此可见，本项目脱硝装置氨逃逸特别严重，而硫酸氢铵造成粉尘黏性极大，严重影响布袋除尘器性能及滤袋清灰。

3.3 滤袋检测情况分析

对现场抽取样袋进行检测，从检测数据分析，迎尘面积灰较多且颗粒状板结非常严重，板结较厚且粉尘不易清除。清灰前透气性极差，滤袋透气性测试值仅为4.1 ～6.7L/dm2·min（我司已测量大量投运后滤袋的透气性，未被糊滤袋正常运行1 年其抽样检测滤袋透气性一般≥40L/dm2·min，即使运行多年的滤袋，抽样检测滤袋透气性一般也有20 ～30L/dm2·min），说明本项目滤袋板结、糊袋现象严重，现有清灰系统无法实现高效清灰。而板结、糊袋一般是由于氨逃逸、漏水等因素导致烟气粉尘潮湿、黏结而造成。

3.4 清灰系统

清灰系统设计的优劣，将直接关系到能否有效、合理地将滤袋表面堆积的粉尘清除。清灰系统的设计主要分为脉冲喷吹条袋数及脉冲喷吹量设计和清灰补气速度两部分。

（1）单阀脉冲喷吹条袋数及脉冲喷吹量：根据本项目现场勘测，单个脉冲阀喷吹滤袋数量分别为19 条和20 条，本项目现配用4 寸阀，单阀喷吹条袋数及脉冲喷吹量可满足使用要求。

（2）清灰补气速度。①现场勘测时，通过观察一段时间的清灰后压缩空气管路压力变化，可以发现单阀喷吹后，其对应气路的压力下降很快，而且压力还未恢复到最高点时下次喷吹又开始了，说明现有设计的补气存在不足。现有压缩空气气路设计如图2。②本项目的清灰管路与输灰是同一路供气，从其他项目运行经验来看，此种方式的清灰供气会受到输灰用气的影响。③压缩空气管道和气包进气管路及对应阀门偏小，气包之间也未连通形成更大的储气空间。

图2 压缩空气气路设计图

3.5 设备整体结构及气流分布

（1）从停炉检查情况来看，布袋除尘器后面几个仓室通道均有一定程度积灰（图3），这将在一定程度上减少通道流通截面，影响系统机械阻力。

图3 布袋除尘器仓室通道积灰情况

（2）除尘器CFD 试验情况（图4）。

图4 除尘器CFD 试验内部流场模拟图

从上面两张图可以看出，除尘器入口烟道设计及内部流场设计均不均匀。进入袋区入口烟道未设置导流板导致进入布袋区各仓室的烟气不均，布袋下进口处设置挡板会影响气流的流通截面，此种结构形式的阻力相对较大。综合上述分析，本项目运行高阻主要原因为：前端脱硝系统氨逃逸远远超过设计值，其产生的大量硫酸氢氨黏性很强，粉尘黏附在滤袋上，无法通过实现有效清灰；同时清灰系统设备存在一定缺陷以及内部流场不均匀也是导致布袋除尘器阻力居高不下的原因之一。

4 解决方案

为彻底解决本项目高阻运行问题，建议采用以下技术措施。

（1）确保脱硝系统可靠运行，加强对脱硝系统氨逃逸的监控，确保氨逃逸量不超过设计值（＜3ppm），最大限度降低硫酸氢氨对布袋除尘器的影响。

（2）建议更换整套清灰系统（含气包、喷吹管、连接管和配套的脉冲阀）和压缩空气管道系统，采用先进的清灰系统及控制方式，提高气包补气速度，确保清灰系统稳定、高效运行，实现良好的清灰效果。气路设计可参考以下方式（图5）。

图5 改进后的气路设计图

（3）整体结构优化设计，优化内部流场。①在布袋除尘器入口烟道合理设置导流板，确保进入各仓室气流均布。②将布袋除尘器花板以上整体加高，保证烟气进入除尘室后底部有充足的空间进行烟气均匀性调整。③将净气室改造为封闭式大净气室结构，减少漏风率，有效防止雨水渗漏引起滤袋糊袋。④从滤袋检测报告可以看出，滤袋透气性指标很差，大量粉尘已渗透进滤袋内部纤维层，近期清洗重新投运后，阻力容易缓步上升，建议更新滤袋。⑤如同意整体加高方案，则建议适当增加袋区过滤面积，设计风速建议≤0.9m/min，在保证阻力的同时，降低粉尘排放浓度。

通过以上处理措施改善后，除尘器运行投运至今，未再发生阻力异常升高现象，设备安全稳定运行。

5 结语

由于燃煤机组烟气工况变化、除尘器运行与维护不当等原因导致设备异常，要求加强对滤袋压差管理，通过优化脱硝系统运行和除尘器结构、加强日常检修管理，提高机组运行的安全性及稳定性。