0.概述
隨著(zhù)排放標準和環(huán)保法規的日益嚴格，作為粉塵污染大戶(hù)的燃煤電廠(chǎng)在控制顆粒物排放上受到了巨大的壓力。
袋式除塵器是依靠濾料自身固有的以及附著(zhù)在濾料表面的粉塵層的過(guò)濾特性，截留煙氣中顆粒度的粉塵。這種機理決定了它具有對煙氣和粉塵特性不敏感、除塵效率高等突出特點(diǎn)，因此能夠解決電除塵器無(wú)法實(shí)現的50mg/Nm3(甚至30mg/Nm3)以下的排放濃度和PM2.5微細粒子的捕集等問(wèn)題，因此袋式除塵器在燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣除塵領(lǐng)域的大規模應用獲得了空前的機遇。
雖然袋式除塵是一項歷史比較悠久的技術(shù)，但在我國燃煤電廠(chǎng)的成功應用卻只有十年左右的時(shí)間。由于對燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣除塵技術(shù)特殊性認識不足、相關(guān)技術(shù)的發(fā)展沒(méi)有適應燃煤電廠(chǎng)的特殊情況等原因，使得該項除塵在燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣除塵應用中出現了許多問(wèn)題，集中體現在濾袋失效過(guò)早、排放不達標、除塵器性能不穩定等幾個(gè)方面，因此可以這樣說(shuō)：目前這項技術(shù)距離“、低阻、長(cháng)壽命、穩定”運行的標準和發(fā)電主業(yè)順利進(jìn)行的目標還有很長(cháng)的路要走。
本文通過(guò)對袋式除塵器的關(guān)鍵技術(shù)、運行過(guò)程故障類(lèi)型及原因的分析，從工藝和設備設計的角度，對提高袋式除塵器在燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣除塵的可靠性的技術(shù)（設計）措施做以歸納和總結。
1.袋式除塵器的關(guān)鍵技術(shù)
所謂“關(guān)鍵技術(shù)”是指對設備運行或性能影響大，相對比較復雜的技術(shù)，如果要使設備能夠穩定、可靠、的運行，對各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入、細致的研究，掌握其核心和要點(diǎn)，還要充分利用模型試驗和計算機模擬等手段獲得相關(guān)數據和結論，為工程設計提供依據。
袋式除塵器有四大關(guān)鍵技術(shù)：
1.1濾料及濾袋
濾料（袋）是袋式除塵器的核心部件，“核心”主要體現在幾個(gè)方面：一是費用比例高：對高溫煙氣袋式除塵器而言，濾料的費用約占全部投資的三分之一左右；二是作用重要：排放濃度的達標和除塵器阻力、壽命等重要指標的優(yōu)劣都要靠濾料（袋）的性能來(lái)實(shí)現；三是故障率高，而且大多數除塵器的故障終都表現在濾料上。因此濾料的選擇和應用技術(shù)就尤為重要。
關(guān)于濾料的技術(shù)包括：濾料配方（各成分配比）、纖維制造、濾料結構、加工工藝、后處理工藝、濾袋縫制工藝、濾料選擇和使用等幾個(gè)方面。作為從事除塵工藝或設備設計的技術(shù)人員，雖然不需要掌握濾料全部知識，但對其做比較詳細的了解是非常必要的，特別是各種濾料的使用條件和適用范圍等重要性能指標及其隨著(zhù)使用時(shí)間的變化、濾料失效形式及原因等的熟悉程度，從某種程度上決定著(zhù)除塵項目的成敗。
1.2氣流組織
氣流組織對袋式除塵器而言是比較復雜和綜合性的技術(shù)，涉及到流體力學(xué)、工程流體力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、氣溶膠力學(xué)等相關(guān)知識，而氣流組織的好壞是關(guān)系到除塵器能否達到預期性能的關(guān)鍵。
對氣流組織進(jìn)行研究的目的是：控制袋束的迎風(fēng)速度，避免含塵氣流沖刷濾袋導致濾袋破損；防止濾袋的擺動(dòng)和碰撞，濾袋的長(cháng)壽命；引導除塵器內煙氣自上而下的流向，控制上升煙氣的比例和速度，利于粉塵沉降；促使不同區域的過(guò)濾負荷均勻，組織煙氣向后部過(guò)濾區域分配和輸送，灰斗灰量趨于平衡；氣流流動(dòng)順暢、平緩，減少流動(dòng)阻力[1]。
氣流組織和氣流組織措施與上游煙道形式、流動(dòng)狀態(tài)、進(jìn)風(fēng)方式、出風(fēng)方式、濾袋布置、濾袋形式和清灰方式等諸多因素有關(guān)[1]。因此，這么多因素的綜合交錯，互相作用，要想達到完全合理是非常難的。這就需要采取多種手段，進(jìn)行研究和驗證，大限度的達到目的。對此類(lèi)問(wèn)題的研究有三種手段：物理模型試驗、計算機數值模擬和理論解析，從研究的數據和結論中，得到氣流組織措施設計依據。
1.3清灰技術(shù)
清灰系統可以比作人的“消化器官”，其重要性不言而喻。從技術(shù)的成熟度和應用的廣泛性上看，脈沖清灰是清灰技術(shù)的主流和趨勢，這類(lèi)除塵器又分為兩大基本類(lèi)型：固定行噴吹和回轉噴吹，國外燃煤電廠(chǎng)80%以上應用的是固定行噴吹技術(shù)。
清灰技術(shù)的研究主要是解決清灰系統的操作參數和結構參數的設計問(wèn)題。對固定行噴吹袋式除塵器而言，主要是確定以下參數：
1.結構參數：脈沖閥類(lèi)型和規格、氣包規格、噴吹管、噴吹管上噴孔規格、噴孔到袋口的距離等。
2.操作參數：電脈沖寬度、清灰壓力（氣包內壓力）、脈沖間隔等。
其中結構參數是在設計階段就確定下來(lái)的；操作參數是在調試階段進(jìn)行整定的，而且隨著(zhù)除塵器運行時(shí)間的變化，會(huì )對操作參數進(jìn)行調整，以適應不斷變化的工況條件。
1.4自動(dòng)控制技術(shù)
相對電除塵器而言，袋式除塵器需要控制的設備不多，對于固定行噴吹袋式除塵器，主要是控制脈沖閥、旁路閥、電動(dòng)門(mén)動(dòng)作，并利用儀表檢（監）測運行參數，根據運行參數情況，采取相關(guān)動(dòng)作（如切換至旁路、啟動(dòng)緊急噴水降溫系統等）。
在四大關(guān)鍵技術(shù)基礎上的工藝和設備優(yōu)化設計是進(jìn)行所有研究和分析的目的和歸宿，因此各類(lèi)技術(shù)的研究和設計、使用都不是孤立的，以系統的觀(guān)點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮。
2.造成袋式除塵器故障的因素分析
2.1故障形式及后果
按照可靠性合理定義，可靠和故障是相對的概念，所謂故障是指產(chǎn)品喪失規定的功能（對不可修復的產(chǎn)品稱(chēng)失效，對可修復的產(chǎn)品稱(chēng)故障）。根據這個(gè)定義，
燃煤電廠(chǎng)袋式除塵器常見(jiàn)故障有：除塵器阻力大或波動(dòng)大、排放濃度超標、鋼結構故障（包括坍塌、漏風(fēng)、振動(dòng)等）等等。
袋式除塵器故障分為幾個(gè)等級：輕度故障（除塵效率降低、不影響使用）、一般故障（明顯影響除塵器的正常使用）、嚴重故障（除塵器不能正常工作，需停機修理）、致命故障（除塵器功能完全喪失）。低等級的故障如果不及時(shí)處理或處理不正確，可能發(fā)展為高等級的故障，終引起致命故障。
2.2故障原因分析
從構成上看，除塵器包括除塵器本體鋼結構、過(guò)濾系統、清灰系統、清灰氣源供應系統、電氣控制系統、保護系統以及其他輔助系統等，每個(gè)部分都發(fā)揮著(zhù)各自的功能，一部分出現故障都會(huì )引起整臺設備運行不良、甚至整體失效。
總結起來(lái)，袋式除塵系統產(chǎn)生故障的原因有：部件和零件結構設計不合理、加工制作和材質(zhì)不良，安裝調試和維護管理不當，以及應用條件不完全適合等幾方面。
燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣袋式除塵項目的實(shí)施階段包括設計、加工制造、安裝調試、運行維護等幾個(gè)環(huán)節，哪個(gè)環(huán)節出現了問(wèn)題，都會(huì )引起設備的故障，從而造成項目的失敗。從設計的角度出發(fā)，對各部件和參數進(jìn)行縝密的設計，是可以實(shí)現“本質(zhì)上”的可靠的。
3.提高袋式除塵器可靠性的技術(shù)措施
按照可靠性和故障的定義，提高除塵器的可靠性，實(shí)質(zhì)上就是減少除塵器運行的故障，特別是要抓住幾個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節和關(guān)鍵技術(shù)，從“本質(zhì)上”減少故障發(fā)生的概率。
3.1設計階段工作流程
一個(gè)燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣袋式除塵項目，完整的設計工作流程應該如圖1。需要特別指出的是，該流程圖中的“試驗或模擬”是不可缺少的一個(gè)環(huán)節，特別是關(guān)系到除塵器性能的氣流組織和清灰系統時(shí)，做試驗或計算機模擬是必要的步驟。試驗的方法是利用相似理論，按比例（確保幾何相似、運動(dòng)相似和動(dòng)力相似）建立物理模型，進(jìn)行氣流組織和氣流分布裝置的試驗；而計算機數值模擬是以計算流體力學(xué)為基礎，以商用流體軟件為平臺，根據實(shí)際工程建立模型，進(jìn)行數值計算，并以圖形化界面的直觀(guān)方式表達。
從理論上講，物理模型和實(shí)型一一對應的，即要想大限度的確保模型試驗結果與實(shí)型接近，就每次設計都要新建模型，起碼要對原有模型進(jìn)行改造，而這樣做顯然從時(shí)間和經(jīng)濟上都是不劃算，隨著(zhù)計算機技術(shù)的進(jìn)步，使得利用計算機模擬來(lái)替代或部分替代成為可能。
3.2重要設計參數確定
1.過(guò)濾風(fēng)速
過(guò)濾風(fēng)速的取值對確保除塵效果、確定除塵器的型號和占地面積，乃至除塵系統的總投資，具有關(guān)鍵性的作用。正確地選定過(guò)濾風(fēng)速是一項較復雜的工作，它與粉塵性質(zhì)、煙氣的初始含塵濃度、濾料的種類(lèi)、清灰方式等都有密切的關(guān)系[2]。過(guò)濾風(fēng)速過(guò)高，會(huì )增加除塵器阻力、引起清灰頻率增大、過(guò)濾室內的風(fēng)速過(guò)高、產(chǎn)生攜帶大顆粒粉塵的渦流等，這些都不利于除塵器穩定、可靠的運行。
過(guò)濾風(fēng)速的選取無(wú)脫硫時(shí)不宜大于1.2m/min，脫硫時(shí)不宜大于0.85m/min。[4]。根據這個(gè)數值計算過(guò)濾面積，布置濾袋，并終核算實(shí)際過(guò)濾風(fēng)速。
2.濾料選擇
燃煤電廠(chǎng)鍋爐煙氣除塵濾料的具體要求是[3]：（1）耐高溫、耐折、耐酸堿及氧化腐蝕；（2）具有較好的力學(xué)性能，耐折、耐磨性能好；（3）具有很好的尺寸穩定性；（4）具有很好的透氣性、粉塵剝離性能和優(yōu)良的過(guò)濾性能。
當然，隨著(zhù)濾料材料技術(shù)和加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)使復合濾料的應用成為一種趨勢，可以根據各材料的特性進(jìn)行配比，取長(cháng)補短。
在濾料后處理上也不能滿(mǎn)足于軋光、燒毛及熱定型等必備工藝，可以采用纖維或濾料乳液浸漬等手段提高或改善濾料的性能，具體濾料選擇方案可以與濾料人士商定。
2.濾袋規格及濾袋布置
濾袋的規格有口徑和長(cháng)度兩個(gè)參數，常用的口徑一般為120~160mm之間，它們沒(méi)有太大區別，要根據實(shí)際情況選用。這里要提出一個(gè)濾袋長(cháng)徑比（濾袋長(cháng)度和口徑的比值）的概念，按照有關(guān)試驗和研究，對于固定行噴吹
脈沖袋式除塵器， 長(cháng)徑比一般為10~60[5]，這是一個(gè)綜合考慮濾料性能、氣流組織和清灰性能而給出的一個(gè)數值。因此口徑130mm的濾袋以不長(cháng)于8米為宜，而對于160mm的濾袋則可到10米左右。
對于濾袋布置，要考慮的問(wèn)題是在滿(mǎn)足工藝條件和過(guò)濾風(fēng)速的前提下，盡量能夠使煙氣流動(dòng)更順暢合理，可以用幾個(gè)風(fēng)速（注意：風(fēng)速值是通過(guò)計算得到的，為了更加可靠，應該通過(guò)物模試驗測試或者計算機模擬的定量功能獲得）來(lái)衡量其效果。一般情況下，袋束迎風(fēng)斷面氣流平均速度應控制在0.85m/s以下，大速度應控制在1.0m/s以下；袋束下方煙氣平均上升速度應小于1.0m/s[1];袋口平均風(fēng)速應控制在3m/s以下。
