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王兵
（河北高科環保集團有限公司，河北泊頭062151）
摘要：針對兩起生物質燃料鍋爐靜電除塵器爆炸事故，在介紹爆炸事故產生原因的基礎上，提出行之有效的技術優化措施，以此為實際的靜電除塵器技術優化提供參考借鑒，提高其運行的安全和可靠水平。
如今，生物質燃料成為很多鍋爐的燃料選擇，它對節省一次能源的使用有重要作用，在這種鍋爐中，通常配置靜電除塵器。這一靜電除塵器和普通的除塵器有所不同，需要引起相關人員的高度重視，結合現狀，采取合理可行的技術措施予以技術優化，以保證設備運行的安全和可靠性，避免事故的發生。
1案例介紹
某糖廠采用1組75t/h鍋爐，將蔗渣作為鍋爐的燃料，采用文丘里麻石水膜除塵器。在鍋爐的試運行過程中，燃料堆積情況比較嚴重。在鍋爐內，預熱器出口和引風機入口之間負壓超過3500Pa，即除塵器承受3500Pa以上的負壓，比設計最大值大1000Pa左右，持續8h左右后，除塵器爆炸。
某糖廠采用1組120t/h鍋爐，將蔗渣作為鍋爐的燃料，采用靜電除塵器，其標準入口濃度為8g/Nm3，正常情況下的除塵效率可以99%以上。設備正式投運90d后，除塵器爆炸。
通過現場檢查，發現電除塵外殼周圍墻板產生十分嚴重的變形與彎曲，部分加強槽鋼發生斷裂與變形，尤其是進出口處。在出口煙道的頂部，與ESP出口相距2m左右的轉彎部位，可見一大面積爆炸口。在除塵器的下方，灰斗上存在小面積破裂口。在灰斗的內部，灰分均完全結焦，取出的灰塊體積均很大，難以落灰，需要工作人員通過掏灰孔進行內部破碎才可以落灰。
根據現場各項技術參數，結合采用生物質燃料時具有的各項特性，導致電除塵器產生爆炸事故的主要原因為：
a.一氧化碳濃度超過12.5%，含氧量超過5.42%，且存在火源。
b.一般而言，采用生物質燃料的鍋爐，其大多屬于鏈條爐，如果運行不夠穩定，開啟與關閉頻繁，則生物質燃料中的含碳物將無法完全燃燒，產生大量一氧化碳。因一氧化碳有很寬的爆炸濃度范圍，且極小的能量即可點燃，所以極有可能引***炸[1]。
c.在除塵器設計過程中，若安裝和焊接方面存在質量問題，或保溫棉的厚度沒有達到要求，則會使除塵器漏風率明顯提高，使其內部實際含氧量不斷升高。
d.火源包括：電場內部發生閃絡，產生電火花；在散熱設備表面產生溫度較高的微粒，或從此處經過的靜電與氣流，都有可能成為火源；煙氣中含有大量可燃物質，而且沒有燃燒殆盡的飛灰，還會帶有火苗。
2技術優化
對于在采用生物質燃料的鍋爐中使用的靜電除塵器，它不僅具備普通靜電除塵器所有基本特性，還有它獨特的特點。為保證鍋爐與它的所有附屬設備都能安全且可靠的運行，并保障相關操作人員作業安全，避免爆炸等惡劣事故的發生，首先要以上述爆炸事故產生原因為依據，從除塵器技術層面入手，對除塵器設計予以改進和優化，提出合理可行的優化措施及建議，對選型配置予以重新規劃，以保證設備能夠可靠且高效投運。新提出下列技術優化建議：
2.1在爐膛的出口安裝一氧化碳檢測裝置，以此對一氧化碳濃度進行在線監測，檢測裝置需要和除塵器之間采用高壓連鎖。如果檢測裝置檢測發現一氧化碳實際濃度處于3%-8%范圍內，則除塵器中各個電場均處在無火花實際狀態；如果檢測裝置檢測發現一氧化碳實際濃度超過8%，則電場將開始斷電處理[2]。
2.2對除塵器的殼體進行設計改進，對于普通靜電吹塵器，殼體的設計壓力一般為8700Pa，而用于采用生物質燃料的鍋爐時，殼體的設計壓力只有5000Pa。一旦發生爆炸，設備中的氣體將急速膨脹，壓力快速上漲。對此，應在除塵器的上部安裝防爆門，以此對內部壓力予以釋放。考慮到用于采用生物質燃料的鍋爐的除塵器設計壓力只有5000Pa，所以其防爆門設計壓力比5000Pa稍大即可。與此同時，還應在空預器的出口和除塵器的入口之間安裝防爆門，但這一部位的防爆門，其設計壓力應比5000Pa小，通常以4000Pa為宜。
2.3對除塵器的灰斗進行改進設計。為避免灰斗發生自燃，在灰斗溫度控制系統新裝超溫報警，即當溫度超過200℃時，立即報警，報警后，運行人員應立即檢查，并進行有效的降溫處理。另外，還應安裝電動鎖氣器，以此避免空氣大量涌入到除塵器以內，使設備的實際含氧量保持穩定，防止二次燃燒的發生。為有效防止沒有燃燒完全的燃料于灰斗中發生二次燃燒，產生結焦，對灰斗進行設計時，溜灰角度應達到60°以上。對于普通除塵器，其出灰口主要采用400mm×400mm的尺寸，由于生物質燃料在燃燒后容易產生結焦，所以在設計中需將出灰口增大至600mm×600mm，以便于順利落灰。對于灰斗的機械振打清灰，需安裝倉壁振動裝置，避免灰斗的內壁積灰。除此之外，為防止落灰吸水形成灰塊，還要在灰斗中安裝氣化板及加熱器[3]。
2.4對機械振打器進行優化改進。考慮到生物質燃料含有很多堿金屬，燃料粉塵有很大的黏性，所以機械振打清灰效果并不好。對此，可將仿形錘振打裝置換成電磁錘振打裝置。這一裝置為加強型，由微機控制，無論是振打的順序，還是強度與頻率，都能以現場實際情況為依據進行適當調節，且具有很強的適應性，操作靈活，效果顯著[4]。
2.5對粉塵捕集進行優化設計。對于采用生物質燃料的鍋爐，其飛灰通常較輕，易飄逸，采用除塵器難以捕集。在除塵器設計過程中，應盡可能延長除塵器中粉塵實際停留時間，并減慢煙氣的流動速度。完成優化后，煙氣流動速度一般不超過0.7m/s，使粉塵完成自然沉降的基礎上，使粉塵攜帶足夠電量。此外，由于塵粒的質量很輕，且粒度往往較小，易引發二次揚塵，所以在設計中，應在除塵器的出口安裝槽型板，以此起到避免二次揚塵的作用[5]。
2.6對保溫安裝質量予以嚴格的把控，保證除塵器焊接作業質量，尤其是保溫外護板與保溫棉實際安裝質量，對漏風率進行嚴格控制，以免落灰的過程中由于含濕量過高使落灰形成灰塊。另外，還要對設備中的實際含氧量進行控制，降低含氧量，避免爆炸事故的發生。
2.7綜合考慮采用生物質燃料的鍋爐具有的特點，尤其是開啟與關閉較為頻繁，優化中需在除塵器中安裝熱風吹掃裝置，以此避免絕緣子產生污閃，這對絕緣子炸裂的預防是十分有效的[6]。
3優化效果
通過對上述技術優化措施的引入，實現了對三十余臺鍋爐的改造，除了能保證運行過程的穩定性與安全性，還能降低排放，得到廣發用戶的認可與支持。
結束語
綜上所述，除塵器運行狀況是否良好，除了和業主自身效益直接有關，還和設備的生產制作廠家息息相關。對此，應高度重視除塵器優化，對原有的設備結構配置進行合理改進，以此從本質上保證設備穩定和可靠運行。
參考文獻
[1]周春霄,劉柏謙,王萌琦,蔣仁寶,孫伊帆.靜電除塵器性能影響因素DOE實驗分析[J].熱力發電,2019(11):115-121.
[2]原輝,劉彥豐,宋景慧,李德波.1000MW機組靜電除塵器對粉塵顆粒脫除的數值研究[J].熱能動力工程,2019(10):114-121,142.
[3]張建平,江澤馨,徐達成.磁場環境下工作電壓對線板式靜電除塵器中同種顆粒除塵效率的影響[J].科學技術與工程,2019,19(25):392-395.
[4]賈東坡,王明毅,雷林飛,劉堂琳,谷秋實,陽建龍.燃煤電站電-袋除塵器運行工藝研究[J].電站系統工程,2019,35(4):63-65.
[5]黃杰,鄒麗蓉.影響靜電除塵器除塵效率的關鍵因素探究[J].電氣技術與經濟,2019(3):52-54.
[6]周春霄,孫伊帆,蔣仁寶,項學豐,劉柏謙.百葉窗對靜電除塵器二次揚塵的抑制效應[J].科學技術與工程,2019,19(15):365-371. |
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