1 引言
高井熱電廠地處北京石景山區(qū)，總裝機容量 6X100MW，是首都西部重要的電源支撐點。2008年奧運期間，該廠煙塵排放按照北京Ⅱ時段環(huán)保標準實施，排放要求<=20mg/nm3，此后的排放目標為歐盟標準，顆粒物排放濃度確保值為<=10mg/nm3，期望值在5mg/nm3[1-3]以下。高井熱電廠煙氣的除塵原來使用電除塵器，排放濃度為 48mg/Nm3，由于不能滿足新排放標準，于2005年起陸續(xù)改造為袋式除塵器，并增加了脫硫和脫硝設(shè)備，煙塵排放濃度在20mg/Nm3以下。
高井熱電廠袋式除塵器采用迴轉(zhuǎn)反吹法，在幾年的使用中，總體效果良好，但也存在個別問題。通過系統(tǒng)觀察、分析和針對性的測試，根據(jù)袋式除塵器失效的各種現(xiàn)象，進而查明了濾袋的失效原因。通過試驗采取了一系列治理措施后，問題基本得到解決。本文運用故障樹分析的方法，對袋式除塵器及濾袋失效進行了故障樹分析，并將之演變?yōu)槌晒?，提出了防?b>濾袋失效的改進措施。
2 袋式除塵器濾袋失效故障樹分析
2.1 常見袋式除塵器故障
電廠袋式除塵器系統(tǒng)在運行中會發(fā)生一些故障[4-5]，高井熱電廠出現(xiàn)的故障為：1)排放的煙塵濃度偶爾超標，導致煙囪冒黑煙；2)濾袋出現(xiàn)破損，破損部位有的呈圓洞狀或條形縫隙狀(袋籠筋處)，部位多在接近袋口1000～1500mm處，破損位置集中在除塵器入口附近和花板單元的邊緣；3)凈氣室內(nèi)部積灰，濾袋口周圍落灰，凈氣室內(nèi)部的支撐件表面粘灰；4)進氣喇叭口的氣流分布板的上游板和下游板分別有規(guī)則和不規(guī)則孔洞，在氣流分布板的表面有積灰；5)儀表顯示清灰工作正常，濾袋阻力不見下降有時還有所增加；6)濾袋熱收縮過大，濾袋和袋籠的接觸比較緊，濾袋的自由活動空間較小，袋籠表面有銹蝕和有機硅涂層脫落的現(xiàn)象；7)系統(tǒng)工況不穩(wěn)，頻繁起停爐，負荷、煙氣溫度、含塵量、含氧量、含濕量有時波動較大。
2.2 袋式除塵器濾袋失效故障樹分析
濾袋是袋式除塵器的核心，袋式除塵器失效主要表現(xiàn)在濾袋故障上[6-7]。在對袋式除塵系統(tǒng)進行現(xiàn)場全面調(diào)查的基礎(chǔ)上，進行袋式除塵器濾袋失效簡易故障樹分析(FTA)，見圖1。
2.3 高井熱電廠袋式除塵器問題分析
高井熱電廠煙氣袋式除塵在運行過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過的問題有：
(1)袋式除塵器煙囪冒煙
由圖1可知，該情況發(fā)生是由濾袋破損、局部短路漏塵和脫硝系統(tǒng)的氨化物粒子所致；濾袋破損是由于機械損傷、空氣動力損傷、熱力損傷或聚合物纖維裂解的任一因素引起的；局部短路漏塵是由旁路煙道漏塵、擋板門及封堵不嚴、管道漏風、濾袋連接不嚴的任一因素所致；氨化物粒子是由反應(yīng)不完全的氨漏失和煙氣中殘留的SOx、NOx、CO同時發(fā)生引起的。
對大量破損濾袋實地觀察表明，濾袋的破損部位幾乎都是形狀接近圓形的破洞和長條狀裂縫。測試還表明，破損濾袋的未損部分以及過濾單元中的其他濾袋均無明顯變形，其強力殘留率也基本正常。這說明聚合物纖維濾料在使用中未發(fā)生顯著裂解。
(2)濾袋破損
濾袋破損可由機械損傷、空氣動力損傷、熱力損傷和聚合物纖維裂解的一個因素引起。
在使用過程中，花板變形造成濾袋傾斜，濾袋底部間距不均。在機械振動和氣流作用下濾袋底部產(chǎn)生碰撞，造成靠近除塵器入口附近的濾袋出現(xiàn)孔洞和裂縫，形成機械損傷；濾袋與骨架的配合不夠貼切，清灰過程中，濾袋的膨脹和收縮與骨架產(chǎn)生碰壓，加重了破損程度。
濾袋的空氣動力損傷主要是除塵器入口高速含塵氣流的沖刷，或者由于濾袋破損，致使凈氣室內(nèi)堆積粉塵，反吹時粉塵隨氣流運動對濾袋造成沖刷，加大了濾袋的破損。此外，除塵器入口設(shè)導流板，其目的是為了分散和引導氣流，避免高速含塵氣流直接沖刷濾袋，但觀察表明，導流板的設(shè)計、安裝不當，不僅不能起到應(yīng)有的疏導和分散氣流的作用，減輕含塵氣流對濾袋的沖刷，而且它自身還會被沖刷產(chǎn)生孔洞，形成局部高速含塵氣流，又造成了新的沖刷點，加速了濾袋的破損；當旋轉(zhuǎn)脈沖清灰裝置發(fā)生故障時，觀測孔看不到旋轉(zhuǎn)臂的狀況，旋轉(zhuǎn)臂已停轉(zhuǎn)時未及時發(fā)現(xiàn)，因此長時間連續(xù)在一個位置定位噴吹，其它濾袋沒有得到清灰，致使阻力不降反增，由于在一個地點長時間連續(xù)噴吹，導致個別濾袋破損。
(3)脫硝系統(tǒng)所致冒煙
當袋式除塵系統(tǒng)工作正常，試驗脫硝、除塵、脫硫系統(tǒng)時，出現(xiàn)煙囪“冒煙”現(xiàn)象。但當脫硝裝置停止運行(不噴氨)后，煙囪就不再“冒煙”。脫硝系統(tǒng)采用選擇性催化還原技術(shù)，通過注入NH3作為還原劑，與NOx反應(yīng)達到去除 NOx的目的。但氨氣稀釋比在8%左右時，在催化劑的作用下不能和NOx實現(xiàn)完全反應(yīng)，多余的氨透過濾袋，產(chǎn)生“氨穿透”，進入煙囪。它與煙囪中CO、殘余的SOx發(fā)生反應(yīng)可生成(NH4)2SO3，(NH4)2CO3，NH4HSO3等微小結(jié)晶顆粒，隨煙氣排入大氣，表現(xiàn)為煙囪“冒煙”。減少NH3的投入量，控制氨的逃逸率在3ppm以內(nèi)，使煙氣中NH3全部參加反應(yīng)，可避免形成“氨穿透”，煙囪停止“冒煙”。
3 袋式除塵器破損故障防治
針對袋式除塵器濾袋破損的故障，結(jié)合高井熱電廠煙氣治理的經(jīng)驗，做出濾料無破損的成功樹(如圖2所示)，提出防止濾袋損傷的技術(shù)措施。
(3)完善袋式除塵器的清灰系統(tǒng)
清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的重要設(shè)施，對除塵器的運行起關(guān)鍵作用。要合理設(shè)計、精心安裝、定時維護，確保清灰系統(tǒng)的正常運行。防止發(fā)生清灰氣流偏吹、速度過大、噴吹過重等故障。
(4)加強對除塵、脫硫、脫硝系統(tǒng)的運行管理與監(jiān)控
制定“除塵、脫硫、脫硝系統(tǒng)”的運行標準，嚴格控制系統(tǒng)的處理風量、煙氣溫度、噴油、爆管、入口含塵濃度、摻風量、噴氨量等各項關(guān)鍵參數(shù)；對原有監(jiān)控儀表進行檢查維修和補充完善；改進凈氣室人工觀察孔，方便經(jīng)常性的人工檢查；建立并堅持實施“經(jīng)常性”和“逢停必查”的監(jiān)測制度。
4 結(jié)語
實踐證明，在環(huán)保標準逐步提高的今天，袋式除塵器正在被廣泛應(yīng)用于電廠煙塵治理。在實際的應(yīng)用中，高井熱電廠將電除塵器改為袋式除塵器并實施脫硫、脫硝，電廠鍋爐煙塵實現(xiàn)了達標排放，取得了顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益；袋式除塵系統(tǒng)運行初期曾出現(xiàn)一些問題，但經(jīng)過系統(tǒng)地調(diào)查研究、全面分析，查出了問題原因，試驗并成功應(yīng)用了有效治理措施和監(jiān)控系統(tǒng)，取得了鍋爐煙塵達標排放的良好成果。
袋式除塵系統(tǒng)雖已在高井熱電廠得到成功應(yīng)用，但仍存在濾袋檢漏困難、運行阻力較大以及濾袋更換不便等問題，有待電廠和研究設(shè)計部門共同合作解決。