布袋除尘器在燃煤烟气处理当中的挑战

在当今碳中和的背景下，燃煤机组仍为电力系统的“压舱石”，热电厂作为北方供暖热源站，在电力系统和保障民生中仍然发挥着重要的作用。然而燃煤烟气的排放过程会使大气污染，空气质量下降，对我国的经济和民生等方面带来了重大的影响，所以对其治理是我国的重要任务，近年来对火力发电的环保要求更加严格，环保法规对燃煤电厂的排放标准逐渐严格，2014年工业粉尘排放浓度的限值由50mg/m³调整至30mg/m³，重点区域为20mg/m³，标准更加严格。布袋除尘器是一种控制工业粉尘排放的高效设备，与除灰设备一起组成了除尘系统。随着工业发展导致废气排放量增多，对不同运行工况的适应能力应更强，控制要求应更高。

布袋除尘示意图

布袋除尘器是一种成熟的除尘设备，相比电除尘器更适合多变的工况，比如燃煤飞灰比电阻大于10¹²Ω·cm数量级的情况。如上图所示，布袋除尘器的工作原理是随着过滤量的累计，当滤袋表面附着灰尘达到一定量时，由除尘器的控制器发出电信号打开电磁脉冲阀气路，压缩气体由各个脉冲阀出口急促释放，经喷吹管上的喷嘴诱导几倍于喷射压缩空气量的空气吹向滤袋，产生剧烈的空气波，冲击将从滤袋上部传递到下部，进而使粉尘从滤袋上脱离，达成除尘的目的。

由于近年来煤炭在生产、运输和使用过程中引发的环境污染和生态破坏问题受到了人们的关注，国家加大了对煤炭中小企业的整顿，煤炭采购遭遇较多困难，优质的动力煤往往价格偏高；随着新能源发电和一些其他因素的冲击，火电厂普遍效益下降，以上两种因素使得火电厂采用多种煤种掺烧的方式来降低发电成本，增进效益。掺烧给布袋除尘器的控制带来了影响：由于每天的负荷曲线不尽相同、煤仓中的煤也不能随意选择运输，有时需要使用燃烧后灰分较大的煤作为高负荷下的燃料，导致了布袋除尘器的除尘量较大。

长时间高负荷下用来除尘的压缩空气消耗量就会大于最大压缩空气产生量，如果高负荷持续时间过长，就会造成压缩空气储罐内压力下降，不足以支撑压缩空气母管的压力，除尘系统无法稳定运行，甚至会影响锅炉的燃烧情况，造成较大的危害。由于抢发电量的同时又要尽可能减少购煤成本，降负荷或者只使用灰分小的煤是不可行的，考虑到占地大小和成本，空气压缩机和压缩空气储罐也不能轻易增加数量，所以在这种情况下对布袋除尘器的控制研究很有必要。长时间的高负荷不仅仅造成了布袋除尘器的异常，也会对除尘器后续的除灰设备产生影响。由于被拦截下来的灰会挂在管道、灰斗的内壁上，对测量设备造成误差，即使是较为优秀的料位计产品也不能做到准确的测量，如果灰的料位超过了警戒线也就是触及了高料位开关，就只能采取事故手动放灰的方法以免扩大影响。手动放灰显然影响了后续的正常生产，增加了人力成本。