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常規(guī)的靜電除塵器經(jīng)常應(yīng)用于燃煤電廠、冶金、工業(yè)爐窯、水泥等傳統(tǒng)行業(yè)，其設(shè)計較為規(guī)范，有具體的選型設(shè)計規(guī)程。然而，在生物質(zhì)燃料鍋爐行業(yè)中，除塵器的應(yīng)用類型較多，如水膜麻石除塵器、袋式除塵器 (或電袋除塵器) 以及靜電除塵器等。不論哪種除塵器，均出現(xiàn)過很多問題，其中以爆炸現(xiàn)象較為嚴(yán)重。現(xiàn)從生物質(zhì)電除塵器發(fā)生爆炸的案例出發(fā)，從技術(shù)方面對出現(xiàn)的問題進(jìn)行了原因分析，提出了相應(yīng)的解決方案，有效地保證了設(shè)備安全穩(wěn)定運行，消除了業(yè)主的重重顧慮。

生物質(zhì)燃料，包含了植物材料和動物廢料等有機質(zhì)在內(nèi)的燃料，諸如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻糠以及棕櫚等。在東南亞很多國家及我國的西南地區(qū)(特別是兩廣地區(qū))，許多生物質(zhì)燃料會被用于發(fā)電或供熱，既可以快速地實現(xiàn)農(nóng)林廢棄物的減量化和無害化，又能實現(xiàn)資源化利用，回收熱能。

近幾年，我司接觸到了一些生物質(zhì)鍋爐配套靜電除塵器改造項目，其中以蔗渣、棕櫚、稻殼居多。在設(shè)計之初，經(jīng)過資料搜索和項目對比，發(fā)現(xiàn)其他廠家已經(jīng)投運的除塵器或多或少地出現(xiàn)了一些問題，如陰陽極板的變形、灰斗堵灰，甚至是除塵器爆炸等嚴(yán)重問題。本文就生物質(zhì)靜電除塵器發(fā)生爆炸的兩個案例進(jìn)行了剖析，對靜電除塵器的技術(shù)方案進(jìn)行了合理的甄選配置，提出了更為優(yōu)化完善的方案。優(yōu)化后的技術(shù)配置已應(yīng)用到實際工程案例中，結(jié)果顯示，除塵器不僅達(dá)到要求的排放濃度，而且整套設(shè)備運行穩(wěn)定，安全性得到有效保證。

1 案例分析

1.1 蔗渣除塵器爆炸事故案例

案例一：2006年，廣東省某糖廠1×75t/h鍋爐，采用蔗渣為燃料，配套文丘里麻石水膜除塵器。鍋爐試運行時，出現(xiàn)燃料堆積現(xiàn)象。鍋爐空氣預(yù)熱器出口到引風(fēng)機入口的負(fù)壓達(dá)到3500Pa，也就是說在預(yù)熱器和引風(fēng)機中間的除塵器負(fù)壓達(dá)到了3500Pa，遠(yuǎn)高于設(shè)計值(一般除塵器的負(fù)壓為2500Pa)。在試運行8h后，該除塵器發(fā)生爆炸。

案例二：2013年3月份，國內(nèi)某電除塵器廠家配套的泰國某糖廠1×120t/h鍋爐配套靜電除塵器(單列雙室三電場除塵器，入口濃度8g/Nm3，除塵效率99.375%)，采用蔗渣燃料，設(shè)備投運3個月后除塵器發(fā)生爆炸。圖1為爆炸現(xiàn)場圖片。

圖1 泰國某公司1×120 t/h蔗渣爐配套靜電除塵器爆炸事故現(xiàn)場

從現(xiàn)場情況來看，電除塵殼體兩側(cè)墻板嚴(yán)重彎曲變形，多處加強槽鋼變形、斷裂，特別是進(jìn)出口喇叭部位。出口煙道上(離ESP出口約2m轉(zhuǎn)彎處) 有一個較大的爆炸破口。除塵器下部有一個灰斗有小破口，灰斗內(nèi)大部分灰分都已結(jié)焦，從灰斗內(nèi)掏出來的灰塊都比較大，落灰困難，很多時候需要工人從掏灰孔內(nèi)部破碎下灰。

1.2 爆炸事故原因分析

根據(jù)現(xiàn)場實際參數(shù)分析，同時結(jié)合生物質(zhì)燃燒介質(zhì)的特性，電除塵器發(fā)生爆炸的原因分析如下：

(1) 引發(fā)設(shè)備爆炸的三要素有：12.5%以上CO濃度、5.42%以上含氧量以及可能存在的火源。

(2) CO濃度：大多數(shù)情況下，生物質(zhì)燃料鍋爐多為鏈條爐，當(dāng)其運行工況不穩(wěn)定，啟停頻繁時，燃料中含碳物質(zhì)就會出現(xiàn)不*燃燒現(xiàn)象，易產(chǎn)生過量的CO。由于CO的爆炸濃度極限范圍寬，點燃能量小，爆炸(其爆炸范圍是12.5%～74.2%)的危險性大。

(3) 含氧量：除塵器設(shè)計時如果安裝焊接質(zhì)量不過關(guān)，保溫棉厚度不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致除塵器漏風(fēng)率增加，那么除塵器內(nèi)部的含氧量將會增加。

(4) 可能存在的火源：

1) 電場內(nèi)部閃絡(luò)產(chǎn)生的火花；

2) 接觸散熱設(shè)備的表面、飄過的熾熱微粒、經(jīng)過的高溫氣流、靜電等；

3) 生物質(zhì)鍋爐煙氣中飛灰可燃物含量高，未燃盡的飛灰中常還夾帶著火苗。
2 生物質(zhì)除塵器的技術(shù)優(yōu)化措施

生物質(zhì)靜電除塵器既有常規(guī)燃煤電廠靜電除塵器設(shè)備的特性，又有其自身特點。為了確保鍋爐及其附屬設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，同時也為保證設(shè)備操作人員的人身安全，依據(jù)上述原因分析，本文從技術(shù)方面對生物質(zhì)燃料鍋爐配套靜電除塵器的設(shè)計提出了優(yōu)化建議，重新規(guī)劃選型配置，確保設(shè)備高效安全投運。

(1) 爐膛出口增設(shè)CO檢測儀，并實現(xiàn)在線監(jiān)測。該CO在線監(jiān)測需與電除塵進(jìn)行高壓連鎖設(shè)置。一旦檢測到除塵器內(nèi)CO濃度在3%～8%之間時，電除塵器各電場都會設(shè)置成處于欠功率無火花運行狀態(tài)；而當(dāng)檢測到CO濃度高于8%時，所有電場均應(yīng)作斷電處理。

(2) 除塵器殼體設(shè)計改進(jìn)。常規(guī)電除塵器的殼體壓力設(shè)計值為±8700Pa，生物質(zhì)鍋爐除塵器的殼體設(shè)計值一般為5000Pa。發(fā)生爆炸時，設(shè)備內(nèi)氣體體積會突然增加，除塵器內(nèi)部壓力值劇增，因此需在電除塵器頂部補設(shè)防爆門或者防爆片，以釋放內(nèi)部壓力。通常生物質(zhì)電除塵的設(shè)計壓力值為5000Pa，電除塵器殼體上的防爆門(片)的起爆壓力只要略低于設(shè)計壓力值即可。同時，建議業(yè)主在空預(yù)器出口至電除塵器入口的水平煙道上增設(shè)防爆門(片)，此處防爆門起爆壓力比電除塵器上的防爆門起爆壓力略小，一般取值為4000Pa。

(3) 灰斗方面的設(shè)計改進(jìn)。為防止灰斗自燃，灰斗溫度控制增設(shè)200℃超溫報警，一旦發(fā)現(xiàn)超溫報警，要求運行人員及時檢查并作滅火處理。同時灰斗配置電動鎖氣器，可有效防止多余空氣進(jìn)入除塵器內(nèi)部，穩(wěn)定設(shè)備內(nèi)部含氧量，避免引發(fā)二次燃燒。為防止未燃盡的燃料在除塵器灰斗內(nèi)二次燃燒結(jié)焦成塊，灰斗溜灰角度按照大于60°設(shè)計。常規(guī)除塵設(shè)備的出灰口尺寸一般按照400mm×400mm進(jìn)行設(shè)計，考慮到生物質(zhì)燃料灰分結(jié)焦成塊的可能，出灰口的尺寸增加到600mm×600mm，方便落灰。在灰斗振打清灰方面，增設(shè)倉壁振動器，盡量保證灰斗壁板上不積灰。另外，為防止落下來的灰分吸收水分板結(jié)成塊，灰斗配置了加熱器和氣化板。

(4) 振打器的優(yōu)化改進(jìn)。鑒于生物質(zhì)燃料中堿金屬含量較高，粉塵黏性較大，不易振打清灰。為了更加有效清除粉塵，陰陽極振打系統(tǒng)沒有采用常規(guī)的側(cè)部仿形錘振打器，而更改為振打力較強的頂部電磁錘振打器。該振打器屬于加強型振打器，提升高度可達(dá)45cm，采用微機控制，其振打強度、振打頻率和振打順序可根據(jù)現(xiàn)場實際運行工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)性強，調(diào)整靈活、方便、簡單。振打傳力順暢快速、傳力效率高、清灰效果好，有效保證了除塵效率。

(5) 粉塵捕集優(yōu)化設(shè)計。生物質(zhì)鍋爐的飛灰一般比較輕，容易發(fā)生飄逸，除塵器不易捕集到。設(shè)計除塵器時應(yīng)盡量延長粉塵在除塵器內(nèi)的處理時間，降低煙氣流速。優(yōu)化后將煙氣流速控制0.7m/s左右，讓粉塵在自然沉降的同時又能保證粉塵荷上足夠的電量。另外，考慮到塵粒質(zhì)量較輕，粒度小，容易發(fā)生二次揚塵的特點，設(shè)計優(yōu)化時特地在除塵器出口喇叭處設(shè)置槽型板以防止粉塵二次飛揚。

(6) 嚴(yán)格把控保溫安裝質(zhì)量。嚴(yán)格把控除塵器焊接質(zhì)量，特別是保溫棉及保溫外護(hù)板的安裝質(zhì)量，控制好漏風(fēng)率，避免生物質(zhì)燃料落灰時因為含濕量太高導(dǎo)致落灰板結(jié)成塊。同時也可有效控制設(shè)備內(nèi)部含氧量，避免高含氧量的發(fā)生，消除爆炸隱患。

(7) 鑒于生物鍋爐具有啟停頻繁的特點，在除塵器上設(shè)置熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)，可以有效防止絕緣子發(fā)生污閃現(xiàn)象，防止絕緣子炸裂。

3 優(yōu)化改造后除塵器運行情況

目前我司有將近30多臺(套)生物質(zhì)燃料鍋爐配套靜電除塵器項目，包括蔗渣、稻殼、棕櫚葉(殼)等，這些設(shè)備均采用上述優(yōu)化改進(jìn)技術(shù)措施，不僅運行安全穩(wěn)定，而且能達(dá)到較低的排放值，整套設(shè)備得到用戶的極大認(rèn)可。表1為我司部分泰國糖廠項目的測試報告(2017年3月份泰國環(huán)保局發(fā)來的測試結(jié)果)。

4 結(jié)語

除塵設(shè)備的運行良好與否，不僅與業(yè)主的效益息息相關(guān)，同時也與設(shè)備制造廠家的利益環(huán)環(huán)相扣。本文從兩臺發(fā)生爆炸的除塵器案例出發(fā)，分析生物質(zhì)燃料設(shè)備發(fā)生故障的原因，采取有效措施優(yōu)化原有技術(shù)方案，改進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)配置，從根源上保證了除塵器的安全穩(wěn)定運行。此類除塵設(shè)備的安全穩(wěn)定運行不僅消除了業(yè)主的重重顧慮，也為公司在生物質(zhì)除塵市場的開拓中提供了強有力的技術(shù)保障。