袋式除尘器在秸秆锅炉上的应用
摘要:介绍了适用于秸秆锅炉烟气除尘的袋式除尘器的特点，以及秸秆锅炉除尘工艺的选择和秸秆锅炉除尘设计应注意的事项。
关键词:秸秆锅炉,旋风除尘器,袋式除尘器
1 概述
秸秆是一种很好的可再生能源，每两吨秸秆的热值就相当于1吨标准煤，而且在生物质的再生利用过程中，排放的CO2与生物质再生时吸收的CO2可达到碳平衡，具有CO2零排放的作用，市场前景非常广阔。
我国生物质能资源非常丰富，农作物秸秆资源量超过7.2亿t/a，其中6.04亿t可作能源使用。通过引进、消化、吸收国外先进技术，嫁接商品化、集约化、规模化的管理经验，结合中国国情，在农村推广实施秸秆发电技术，在节省不可再生资源、缓解电力供应紧张等方面都具有特别重要的意义。本文介绍了一套适用于秸秆锅炉烟气除尘的袋式除尘器，该系统已运用于河南长葛恒光热电有限公司75t/h秸秆锅炉上。
2 秸秆锅炉的基本特性
河南长葛恒光热电有限公司75t/h秸秆锅炉的锅炉型式为水冷振动炉排秸秆燃烧炉；额定蒸发量75t/h；额定蒸汽压力3.82MPa；额定蒸汽温度450℃；锅炉效率≥90%；锅炉年运行时间≥5500h。
该锅炉燃料以玉米秸秆为设计燃料，以果木枝条为校核燃料，同时兼顾了其它生物质燃料，如小麦秸秆、棉花秸秆、糠醛渣等，并以煤为紧急备用燃料。各种燃料均不考虑掺烧。
秸秆及果木枝条正常水分（Mar）≤25％，但每年有2～3个月，秸秆水分可能高达40%～50%。秸秆及果木枝条燃料品质分析结果见表1；糠醛渣分析结果见表2。
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该锅炉工程不设燃油系统，锅炉点火采用人工火把点火。锅炉燃烧基础数据见表3。
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3 秸秆锅炉燃烧的特点
（1）燃烧粉尘量大
秸秆燃烧后的灰渣比在10∶0～8∶2之间，即渣份很小，几乎都成为灰分，所以烟气含尘浓度会很大。
（2）二次燃烧
由于秸秆不可能在炉内完全燃烧，且在烟道里由于氧含量不够不能再次燃烧，较大粉尘也由于烟气热交换时间很短会保持着燃烧温度，所以一旦具备氧条件，如放置于空气中，就会再次燃烧。
（3）燃烧粉尘堆积密度小
秸秆燃烧后的粉尘堆积密度很小，堆积密度一般在0.18～0.5t/m3，因此会造成输灰设备的容量增大。
（4）燃烧粉尘粒径小、比电阻大
由于燃烧粉尘粒径小、比电阻大，因此秸秆锅炉除尘只适合用袋式除尘器，不适合其它任何除尘方式。
（5）燃烧结焦
燃烧后灰分含有机物等，燃烧设备一旦温度降低，就可能出现结焦现象，造成堵塞。
（6）烟气温度高
由于考虑到锅炉结焦及腐蚀问题，排烟温度可能会在160℃～190℃。
（7）配套设备要求稳定可靠
锅炉是不能随意性停止运行的，与之配套的设备必须稳定可靠。
4 秸秆锅炉除尘工艺的选择
针对锅炉上述特点，该工程采用如下除尘工艺（见下图）。
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（1）针对秸秆燃烧尾气粉尘中含有炭黑等粘滞性成分，易造成粘袋，因此设置了喷粉系统，安放在旋风分离器与袋式除尘器之间的烟道上。
（2）粉尘微细，且会夹带未充分燃烧的细小杆状物或碳化物，易产生二次燃烧。在袋式除尘器前设置旋风分离器，作为燃烧沉降室，旋风分离器顶端布置雾化增湿装置，对烟气进行调质，通过温湿度控制仪控制雾化量，防止烟温过高损坏滤袋，由于有增湿雾化过程，有利于增加细粉的积聚能力，同时增加细小杆状物或碳化物的重度，以达到预除尘效果。
（3）袋式除尘器前因设置了喷粉系统，可将未被旋风分离器去除的小颗粒粉尘进行包裹，利于清灰，避免弥漫现象的发生。
（4）根据对玉米秸秆、果树枝条等的成分和燃烧产生的灰分的分析，烟气成分中的灰分含量约8%，S、Cl的含量分别为0.22%和0.6%,草木灰中的MgO、CaO、Na2O、K2O等碱性物质在灰中的比例高达30%，即利用草木灰中的碱性物质在增湿活化和充分搅和的条件下就可以实现烟气中的SO2、HCl、HF等物质的脱除，从而降低烟气的露点温度。袋式除尘器滤袋采用聚苯硫醚（PPS）滤料，并经过防水、防油、阻燃处理。
5 袋式除尘器的结构特点
（1）分成若干单位
考虑清灰的彻底及故障的排除，将除尘器分成若干单元，这样可以保证细粉尘不会被再次吸附，也可以不停机检修，达到运行稳定的效果。
（2）旁路设置
在锅炉出现异常情况时，如温度超过190℃，或四管爆裂、输灰故障不能及时排除、点火投油等，对除尘器必须进行保护。
（3）全自动化的控制
能实现全自动化的控制要求，减少运行的人力投入，提高运行可靠性。
（4）强力的破堵、破拱装置
由于除尘器可能会出现粉尘结块、搭拱现象，会造成除尘器卸灰不顺，因此可采用强力的空气炮进行破堵。
（5）固定管喷清灰技术
固定管喷清灰技术是当今除尘行业普遍采用的一种清灰技术，其避免了旋转喷吹轴承容易损坏、润滑难以解决导致故障率高的不良现象发生，可解决由于反吹风清灰不够彻底而导致设备阻力居高不下的问题。
固定管喷清灰技术借助经过处理后的压缩空气诱导上箱体的净空气瞬间向滤袋内筒喷吹，形成脉冲抖动，粘附在滤袋外表面的粉尘在此突然强烈的抖动下，脱离滤袋落入到灰斗中。
6 袋式除尘器清灰
当滤袋表面积尘达到一定量时，由清灰控制装置（差压或定时、手动控制）按设定程序打开电磁脉冲阀喷吹，压缩气体以极短的时间顺序通过各个脉冲阀，经喷吹管上的喷嘴诱导数倍于喷射气量的空气进入滤袋，形成空气波，使滤袋由袋口至底部产生急剧的膨胀和冲击振动，造成很强的清灰作用，抖落滤袋上的粉尘。
锅炉爆管及烟温异常时，启动旁路保护系统。
落入灰斗中的粉尘经由卸灰系统排出后，利用气力输灰设施集中送出。
除尘器具有在线、离线两种状态的清灰功能和离线检修功能；设置有滤袋检漏装置用于检测滤袋状况。
所有的检修维护工作均在除尘器净气室执行，无须进入除尘器过滤室。
7 系统主要设备
（1）旋风分离器，包括雾化增湿装置等。
（2）袋式除尘器本体，包括：1）设备本体。设备支撑结构、上箱体、中箱体及灰斗等。2）滤袋、笼骨和花板。滤袋和笼骨组成了除尘器的滤灰系统；花板用于支撑滤袋组件和分隔过滤室（含尘段）及净气室，并作为除尘器滤袋组件的检修平台；滤袋组件从花板装入。3）喷粉系统。包括氧化钙粉仓、卸料阀、罗茨风机等。4）进气系统。包括进风导流总管、导流板、进风口手动调节阀。5）排气系统。包括由排气管道等组成的除尘器净化气体排放系统。6）卸灰系统。装置与除尘器灰斗上的清堵空气炮、手动插板阀等组成了除尘器的卸灰系统—气力输灰。7）平台、栏杆、爬梯及手（气）动阀门的检修平台。8）除尘器顶部防雨设施。用于保护电磁脉冲阀等除尘器顶部装置。9）除尘器照明系统。
（3）保护系统，包括在线检测装置、旁路系统及滤袋检漏装置。
（4）压缩空气系统，包括储气罐、压缩空气管道、减压阀、压力表、气源处理三联件等。
（5）控制系统，包括仪器仪表、上位工控系统、以PLC可编程控制器为主体的除尘器主控柜、MCC柜、现场操作柜、检修电源箱、照明电源箱等。
8 袋式除尘器设计参数
单台袋式除尘器设计参数见表4。
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9 使用效果
该项目除尘设备于2006年11月底安装调试后投入使用，除尘器运行阻力＜1200Pa，实测排放浓度为24mg/Nm3，远低于国家标准50mg/Nm3。运行至今，布袋末出现破损，气力输灰部分也很顺畅，末出现堵灰现象。
10 秸秆锅炉除尘设计注意事项
（1）烟气需先进入旋风除尘器，除去未充分燃烧的秸秆灰，以保护滤袋；旋风除尘器上需布置雾化增湿装置，以灭明火降烟温。
（2）由于秸秆中含有沙粒，旋风除尘器内壁需作耐磨处理。
（3）由于秸秆灰比重较小，设计输灰系统时应按灰的体积来计算输灰能力，若按灰重来设计，将会造成输灰系统严重堵灰。
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