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天洁公司SDMC型生物质锅炉除尘器技术总结报告

天洁公司SDMC型生物质锅炉除尘器技术总结报告

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潍坊天洁环保科技有限公司新产品鉴定会技术总结报告
一、  概述
    随着国家可持续发展战略的实施,大力贯彻国务院关于建设资源节约型和环境友好型社会的战略部署,科学、环保地利用可再生的生物质能源成为我们必须高度重视的重要课题。
我国幅员辽阔,生物质资源丰富,据统计每年仅农作物秸秆就约7亿吨,其它如木屑、稻壳、棉柴等生物质原料也数量巨大。如此之多的资源,除了一小部分用于畜牧、造纸等外,其余的大部分被视为"废弃物",以直接燃烧的方式将其浪费,这样既浪费了资源,又污染了环境。秸秆是一种很好的可再生能源,平均含硫量只有3‰,而煤的平均含硫量约达1%,非常有利于环保。
秸秆的大规模能源化利用是大势所趋,势在必行,符合我国国情,秸秆供热,秸秆发电或秸秆热电联产是规模化利用秸秆较为成熟的技术,所以利用秸秆等生物质原料发电就越来越受到电厂的关注。目前,国内生物质燃料锅炉的设计及运行已经比较成熟。因此,设计研发一种结构更加合理、性能更加优良、烟尘净化效果更加明显的生物质锅炉用除尘器成为除尘器制造行业的当务之急。
我公司适应市场需求,在深入研究国际先进生物质锅炉除尘技术的基础上,依托多年设计生产袋式除尘器的技术优势,融合国内外生物质锅炉除尘设备的优点,结合我国国情自主研发了新型生物质锅炉袋式除尘器。该设备以自动化程度高、投资小、维护费用低、成品质量稳定等显著特点,成功解决了生物质锅炉烟气在袋式除尘器上的各种适应性问题,为生物质锅炉除尘提供了切实可行的解决方案,经济、社会与环境效益显著。产品通过生物质锅炉电厂的使用,其性能完全达到了设计要求,其效果明显优于其他类型的除尘器。
二、本项目的主要研究内容、用途及适用范围
(一)本项目的主要研究内容
    本项目通过研究生物质锅炉燃料的燃烧特点,有针对性的研究除尘器的整体结构,过滤、送风、清灰及自动化控制方式,解决袋式除尘器在生物质锅炉烟气除尘上的各种适应性问题。
(二)具体研究内容及措施
    生物质锅炉的锅炉型式多为水冷振动炉排秸秆燃烧炉,锅炉燃料多以秸秆为设计燃料,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。
    1、生物质锅炉燃烧的特点(以秸秆为主燃料):
(1)燃烧粉尘量大:秸秆燃烧后所产的渣份很小,几乎都成为灰粉,所以烟气中含尘浓度会很大。
(2)燃烧不充分,易形成二次燃烧:试验证明有极少量秸秆不能在锅炉内完全燃烧,而且烟道里由于含氧量少,达不到燃烧条件,所以不能立即再次燃烧,较大颗粒粉尘也由于烟气热交换时间很短会保持着燃烧温度,所以一旦具备氧气条件,就会再次燃烧。
(3)燃烧后粉尘堆积密度小:生物质燃料燃烧后的粉尘很轻,堆积密度很小,因此会造成输灰设备的容量增大,灰斗内积灰量增多。
(4)燃烧粉尘粒径小,比电阻大:因此生物质锅炉除尘只适合使用布袋除尘器,不适合使用静电除尘器。
(5)燃烧粉尘易结焦:燃烧后灰分含有有机物等,温度一旦降低,就会出现结焦现象,易造成堵塞,卸灰困难,所以必须设计破拱装置。
(6)燃烧产生的烟气温度高:由于存在可能的二次燃烧、锅炉结焦,所以烟气温度会比燃煤锅炉偏高。
(7)生物质燃料燃烧后的粉尘很轻,流动性差,卸灰较困难。
    2、SDMC型生物质锅炉除尘器采取的技术措施
根据以上生物质锅炉燃烧的特点和所产生的粉尘的性质,我公司通过参考国外先进技术,结合、借鉴其他除尘器的经验,对SDMC型生物质锅炉除尘器进行了针对性的研究。
(1)采用积木式结构,结构简单紧凑,方便安装。
(2)采用外滤式布袋过滤,维护简单,烟尘捕集、回收方便。
(3)采用负压式送风,保障锅炉运行安全,防止烟气泄露。
(4)采用脉冲喷吹式清灰,保证滤袋寿命,滤尘效果优良,实现连续运转。
(5)采用联锁、报警保护,包括:温度显示器报警;高温联锁,除尘器入口烟温超过设定温度,自动开启旁通阀;低温联锁,烟温低于设定温度,自动开启旁路阀;高料位报警;压差变送器报警。
(6)在线检测离线清灰方式,可以保证除尘器连续工作,检修方便,清灰彻底。
(7)下进上出式送风,利于清灰和收集粉尘。采用下进气方式,较粗颗粒的粉尘受惯性力和重力的作用直接落入灰斗,只有细小粉尘接触滤袋,减少滤袋磨损,延长滤袋的使用寿命。
(8)设置旋风分离器和雾化增湿装置。因粉尘微细,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。
(9)设置了预喷涂系统: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,设置了预喷涂系统安放在旋风分离器与袋式除尘器之间的烟道上。预喷涂系统还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。
(10)加大灰斗倾角,提高粉尘在灰斗内的流动性,并在灰斗上设置强力空气炮,保证顺利卸灰。
(三)本项目产品的用途及适用范围
该产品适应于生物质锅炉的烟气净化除尘
 
三、产品的主要设备组成及除尘器的工作原理
(一)产品的主要设备组成
(1)旋风分离器,包括雾化增湿装置
(2)袋式除尘器本体,包括:
1)设备本体。灰斗及灰斗支架、箱体、净气室及烟道等;2)滤袋、笼骨和花孔板;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。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。7)平台、栏杆、爬梯及手动阀门的检修平台。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。
(二)生物质锅炉袋式除尘器的工作原理
    锅炉烟气经一级旋风分离器后,由进气口进入灰斗,较粗颗粒粉尘经旋风分离器后大部分被去除,小部分由于惯性作用直接落入灰斗。细颗粒粉尘经滤袋过滤,粉尘被挡在滤袋外表面,气体透过滤袋,经净化后沿滤袋内部进入净气室,由出风口排出。随着过滤工作的不断进行,附着于滤袋外表面的粉尘不断增多,气流通过的阻力也随之增大,当阻力达到一定值时,脉冲喷吹控制仪根据反馈信号开始工作,定时按顺序启动脉冲阀,使气包内压缩空气由喷吹管喷出,通过文氏管诱导数倍于一次风的周围空气进入滤袋,使滤袋在瞬间急剧膨胀,在反向气流和振动的作用下,附着于滤袋表面的粉尘迅速脱离滤袋落入灰斗,完成清灰的过程。灰斗内积聚的粉尘由于具有易结块特点,采用强力空气炮进行破拱达到顺利卸灰的目的。
四、产品基本参数、性能指标
(一)SDMC型生物质锅炉除尘器基本参数性能指标
序号
处理风量m3/h
过滤面积m2
除尘效率%
允许入口烟气温度℃
入口含尘浓度g/Nm3
出口排放浓度mg/Nm3
阻力Pa
过滤风速m/min
喷吹压力MPa
漏风率%
1
80000
1380
≥99.99
130~190
<100
≤30
≤1200
0.95~1.1
0.3
~0.4
≤1
2
95000
1402
3
100900
1494
4
110000
1580
5
120000
1860
6
134600
1969
7
157000
2181
8
164000
2492
9
179400
2804
10
190800
2935
11
20190000
3116
12
2243000
3600
五、产品的技术路线及主要技术特点
(一)产品研究的技术路线
    烟气性质分析→总体方案设计→工作图设计→工艺工装设计→生产准备→样机试制→安装试车调试→信息反馈→改进设计→产品鉴定。SDMC型生物质锅炉除尘器图纸的设计完全采用了先进的CAD辅助设计系统,贯彻执行了相关现行的国家标准,图纸及各种技术文件准确规范、完整统一,为样机的试制成功奠定了坚实的基础。
(二)产品的主要技术及结构特点
(1)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。
(2)在旋风分离器与袋式除尘器之间的烟道上,设置了喷涂系统。
(3)根据烟气温度、对秸秆等生物质燃料的成分和燃烧产生烟气性质与灰分的分析,选用聚苯硫醚滤料,并经防油、防水和阻燃处理,滤尘效果好,使用寿命长。
(4)针对生物质锅炉烟气酸碱性特点,骨架采用有机硅喷涂提高其防腐性能。
(5)采用淹没式电磁脉冲阀,膜片经久耐用,安装对中可靠,压力损失小。
(6) 采用积木式结构
  采用积木式结构,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,也可以实现不停机检修,达到运行稳定的效果。
(7)旁路设置
  在锅炉出现异常情况时,对除尘器必须进行保护。
(8) 实现全自动化的控制
  减少运行的人力投入,提高运行可靠性。
(9)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,因此采用强力的空气炮进行破堵。
六、SDMC型生物质锅炉袋式除尘开发研制中关键技术难题及解决措施
(一)开发研制中关键技术难题
(1)燃烧不充分,易形成二次燃烧:秸秆不可能在锅炉内完全燃烧,而且烟道里由于含氧量少,达不到燃烧条件,所以不能立即再次燃烧,较大颗粒粉尘也由于烟气热交换时间很短会保持着燃烧温度,所以一旦具备氧气条件,就会再次燃烧。
(2)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,以及弥漫现象的发生。
(3)在锅炉出现异常情况时,不能及时排除、点火投油等。
(4)滤袋发生氧化腐蚀及酸腐蚀。
(5)燃烧后粉尘堆积密度小。
(6)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。
2、其它影响锅炉正常安全运行
气源系统异常
3、保障除尘设备及滤袋的正常使用
    (1)进出风方式及烟气在各分室的导流均布情况;
(2)减少粉尘对料袋的冲刷磨损、有效的延长使用寿命
(3)有效彻底地清除粉尘
(4)使收集的烟尘顺利落入下游气力输送设备.
4、除尘器钢结构壳体在温度变化时的伸缩补偿措施。
(二)采用的关键技术措施
1、抗结露脉冲除尘技术
   气源系统应彻底去除水分、油污,同时除尘器外部和上箱盖采用整体保温,外带保温提高除尘器的抗结露性能。
2、超音速引流喷射技术
    脉冲行喷吹嘴部加超音速引流喷嘴,合理调配同一吹管上喷嘴口径大小,有效保护滤袋口部不受损伤。
3、文丘里管,产生二次诱导风技术
    采用文丘里管清灰更彻底、滤袋更干净。
    脉冲阀动作时产生的声波还可以使滤袋产生微振动,起到辅助清灰作用。
4、气流均布技术
除尘器设置梯形进气烟道;灰斗内设置气流均布装置,使气流均匀进入每个气室并达到均布。
5、滤袋喷涂保护技术
    根据生物质烟尘中含有炭黑等粘滞性成分,易造成粘袋,设置喷涂系统可实现定时对滤袋进行喷涂,还可对烟气中的小颗粒进行包裹,以利于清灰和防止糊袋。
6、门盖高效密封技术
    除尘器所有焊缝采用双面焊接,除尘器上部门盖处为钢体与耐温、耐酸碱的特种橡胶胶条线性密封。这种橡胶具有耐化学稳定性好,耐臭氧、耐老化、耐高温等特点。
7、旁通保护技术
    除尘器设置内置型旁路,美观实用.当出现异常情况时,系统自动打开旁路.
8、检测、监控技术
    针对除尘器使用特点,设置了烟气温度、除尘器运行压力、灰斗料位检测及运行设备故障检测等先进的在线检测监控设备。
9、压缩空气气源发生故障保护技术
    在除尘器附近的储气罐顶装压力变送器,对气源压力实时监控,当压力超过正常波动范围持续下降时,PLC发出打开气路旁通阀的指令信号,并同时切断通向除尘器顶部气管路,将储气罐内储存的有限的压缩空气集中供给旁通阀门气管路。
10、除尘器壳体采用温度变化伸缩补偿技术
    除尘器设置一个固定支座,多个单向活动支座,多个多向活动支座。固定支座可实现除尘器与支腿的牢固对接,活动支座可有效消除热胀冷缩对基础的不利影响。
七、创新性与先进性
1、抗结露脉冲除尘、超音速引流喷射、文丘里管产生二次诱导风、气流均布、滤袋喷涂保护、门盖高效密封、旁通保护技术、温度及运行压力等的控制、压缩空气气源的故障保护、壳体温度变化伸缩补偿等10多项先进技术的有机整合;
2、研发了特种旋风分离器作为燃烧沉降室,特种旋风分离器顶端布置雾化增湿装置,使锅炉烟气达到预除尘、降高温、灭明火的优化处理;
3、研发了气力喷涂系统可实现定时对滤袋进行喷涂,还可对烟气中的小颗粒进行包裹,以利于清灰和防止糊袋。
4、分室结构,实现在线检测,离线清灰;
5、自动化程度高,异常状况报警、连锁,保护健全,安全性能优良。
八、结束语
    潍坊天洁环保科技有限公司与山东大学天洁环保技术研究所共同研发成功的SDMC型生物质锅炉除尘器,具有很好的技术性能价格比。经山东省产品质量监督检验研究院检验结果证明,该产品的各项技术性能指标完全达到了设计要求和企业标准要求。确认该系列产品可作为生物质锅炉的安全、可靠辅机。
 
    

发布时间:2009/11/24 10:28:42
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