布袋除尘器在垃圾焚烧尾气净化系统中起着重要作用,很多烟气排放指标的合格与否都与除尘器的性能有着直接的关系[1]。在设计环节,合理的布袋除尘器能够在垃圾焚烧复杂的烟气条件下实现长期稳定的运行。在处理垃圾焚烧烟气过程中,设计人员需要对布袋除尘器的可靠性设计加以重视,并将长期运行的稳定性与应对突发情况的能力作为衡量其质量水平的重要指标。

在实际使用布袋除尘器的过程中,如果操作维护不当,也经常会出现糊袋、滤袋破损等问题[2,3]。这些情况对除尘器运行维护人员也提出了诸多要求,如增强自身安全意识、加强专业知识学习等。总而言之,设计人员与运行维护人员均应坚持从运行维护的角度出发,为布袋除尘器的稳定运行与操作提供技术支持。

垃圾焚烧过程中产生的烟气成分复杂,其中的酸性气体、烟尘、二噁英、重金属等生成物对环境安全造成了威胁。垃圾焚烧烟气组分如表1所示,垃圾焚烧烟气含水量大,HCl的含量高,因此烟气的酸露点温度较高,容易结露。

另外,垃圾焚烧炉运行工况复杂,由于入炉垃圾成分的不同,烟气量波动较大,通常烟气量波动范围保持在额定工况的60～120%范围内。因此,在除尘器设计及运行中,必须考虑烟气的这一特性。

垃圾焚烧尾气净化典型的处理工艺由半干法脱酸+活性炭喷射+布袋除尘器组成。脱酸工艺的主要目的是将烟气中的HCL、SO2、HF等酸性气体去除。脱酸采用的吸收剂通常是石灰浆液,浆液中的水分在高温烟气中蒸发后产生固态颗粒物,脱酸后的烟气经过活性炭喷射系统,其中的重金属及二噁英等污染物被吸附,然后烟气进入布袋除尘器。

烟气脱酸后,由于浆液中水分的蒸发导致烟气含水量进一步增加,脱酸生成的副产物氯化钙及硫酸钙等吸水性极强,且其吸潮后的颗粒流动性差、黏附性强,很容易黏附在滤袋表面或设备壁板上,导致清灰困难、卸灰不畅。

在布袋除尘器的设计中,必须考虑垃圾焚烧排放的烟气特性,针对烟气排放特点,全面考虑各种影响因素。尾气经半干法脱酸后,进入布袋除尘器的烟气温度通常保持在(150±5) ℃。在此工况条件下,除尘器通常不会出现结露腐蚀现象,但是在垃圾焚烧炉启停炉阶段,低温烟气进入布袋除尘器,则容易导致结露等问题的出现。烟气经过半干法脱酸塔后,烟气中的颗粒物有锅炉飞灰、消石灰粉、硫酸钙以及氯化钙等,导致除尘器收集下来的粉尘吸水性强、流动性差。

除尘器通常设计为多个仓室,每个仓室设有独立的进风烟道。进风烟道不宜水平布置,设计气流速度不宜低于12 m/s,否则很容易造成进风口粘灰堵塞,影响除尘器的稳定运行。仓室进风管需要向下倾斜布置,利于粉尘颗粒流入灰斗,避免沉积在进风管处。

为避免除尘器出现腐蚀,布袋除尘器长期在150 ℃的高温下运行,以防止出现除尘器壁板的结露与腐蚀。通常采用100 mm厚岩棉对除尘器箱体进行保温,但由于箱体加强筋板的导热,仍会出现箱体局部腐蚀现象,为此需要增加保温棉厚度到150 mm。

除尘器灰斗长期存灰过多,由于灰的导热性差,很容易出现局部低温状况,进而导致灰斗板结露腐蚀,为此需要设置电加热带对灰斗进行加热。运行过程中,当发现灰斗温度低于100 ℃时,要开启电加热器对灰斗进行加热,以防止灰斗出现飞灰结块或卸灰不畅的问题。

除尘器顶部检修盖板为双层密封结构设计,两层盖板间形成一个密闭的绝热层,在顶部盖板上填充保温棉进一步提高保温隔热效果。该双层密封结构的设计有效减少了除尘器顶部检修盖板处的漏风率与腐蚀。

外部检修盖板设有100 mm保温夹层,内部检修盖板不需要填充保温棉,四周用耐高温硅橡胶密封条与除尘器本体进行密封,并在四周用螺栓压板进行压紧。内外层盖板间的高度不低于150 mm,运行期间利用除尘器顶部净气室内的高温烟气对夹层内的空气进行预热。由于除尘器是在负压状态下运行,即使盖板有少量的泄露,也会在夹层内进行了预热,从而确保泄露到净气室内的空气温度高于烟气酸露点温度,不会造成净气室的结露。多个垃圾发电厂运行经验表明,该设计能有效减少除尘器净气室的腐蚀问题,大大增加了除尘器的使用寿命。

布袋式除尘器的主要清灰能源是压力气包内压缩气,当电磁脉冲阀启动时,脉冲气流会逆向从除尘布袋顶部到袋底进行脉冲抖动。在这一过程中,除尘滤袋外侧结合的尘层会抖进除尘器灰斗。布袋式除尘器并不是使用单一的清灰压力来解决所有除尘问题,而是根据工艺、烟尘和滤料的性质等综合因素来进行合理配置。

清灰用的压缩空气的质量要求十分严格,压缩空气质量需要达到如下指标:含尘量三级,5 μm,浓度<5 mg/m3;含水量三级,露点-20 ℃(相当于0.8 MPa时-20 ℃下的饱和水量);含油量五级,25 mg/m3。

在压缩空气质量不好的情况下,采用低压脉冲气流,需要应用更多的压缩空气,会使进入滤袋的气流中含油、含水相对增加,一旦油、水进入除尘滤袋,将贴附堵塞部分过滤面积,导致除尘器阻力加速上升。

布袋除尘器的使用离不开一个专业素养高、责任心强的工作人员,无论一台除尘器的性能有多么优良,对机器操作和维修要求了解不充分且没有责任心的管理人员是无法真正发挥机器的价值的。因此,操作人员必须具备基础的操作与维护知识,同时还要充分了解布袋除尘器的设计特点。入职后,操作人员要多多学习与实践,不断丰富自己的专业知识,严格遵循相关操作与维护手册,只有这样才能充分发挥机器设备的效能。在进行设备的运转与维护时,必须按照说明书和资料所制定的操作规程与维护规程的规定进行工作。

除尘器滤袋安装是一项重要工作,如果有一条滤袋安装不好,就会影响整个除尘器的除尘效率。滤袋在花板孔上装好后,必须及时将袋笼安装到位,否则安装工人在花板上走动过程中很容易踩到滤袋边缘,造成滤袋口与花板孔贴合不够严密。安装袋时可从喷管尾部端向人孔门一排排退着安装,这样可以有效地避免安装人员用脚踩滤袋袋口而损坏滤袋弹性卡圈。如果滤袋安装好后不能立即安装袋笼,则应该及时对滤采取保护措施。

随着袋式除尘器向大型化、长袋化发展,滤袋和袋笼越来越长,滤袋尾端相互碰撞是非常常见的。袋笼底部杂乱无章、疏密不均,部分滤袋袋身和袋底相互摩擦,滤袋投运后会造成破袋率高、使用寿命缩短等危害。

经专业安装队伍调整的大型长袋除尘器滤袋底部状态,井井有条,整整齐齐。要做到这一点,首先要确保花板的水平和袋笼垂直不变形(多节袋笼的中心必须对齐);其次,在整室滤袋、袋笼安装完后,进入袋室进行检查,对相到接触的滤袋通过旋转袋笼或者重新安装进行调整。

垃圾焚烧系统试运行阶段、焚烧系统停运后重新点火阶段或热值达不到设计要求而需要向炉内喷油时,系统后部由于温度降低重新变成油脂类物质而附着于滤袋,严重影响清灰效果。为防止此类事件发生,在设备每次点火阶段应对滤袋用石灰粉预喷涂,其主要作用是建立初始过滤粉饼层,防止油脂类物质直接黏附在滤袋上造成糊袋。

预喷涂要在滤袋离线的情况下使用引风机进行。预喷涂时,引风机的负荷要达到至少60%,且喷涂的石灰粉量要按400～500 g/m2计算。当滤袋的压差增加超过300 Pa时结束预涂,检查滤袋,其涂灰应均匀,不露本色。

滤袋经石灰粉喷涂后,整个启炉过程中需要不断向布袋喷射石灰粉,且除尘器压差不超过1 500 Pa时,不要进行清灰操作。

袋式除尘器停止运转期间,做好维护工作对于保证除尘系统正常运转是十分重要的事情。通常根据预期停机时间长短不同,所需采取的保护措施是有差异的。维护的关键是防止滤袋室内的湿气凝结,防止滤袋和除尘本体的损坏和腐蚀。在完全排除系统中的含湿气体后,将箱体密封。

对于系统的短期停机(1～2天),停机后需要及时关闭除尘器进出口阀门,同时开启除尘器的灰斗加热器或循环预加热系统,保持除尘器箱体内的温度超过80 ℃,防止布袋上的粉尘吸潮糊袋。

布袋除尘器需要长时间停止运行时,也就是在工艺设备停止运转后,布袋除尘器的排风机应运行一段时间,方可停止运行。其间需要进行连续多次的清灰操作,将滤袋表面的粉尘清除干净,同时需要将灰斗内堆积的粉尘全部排空。待下次启炉时需要先对滤袋进行预喷涂操作,预喷涂完成后方可启炉投运除尘器。