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常規(guī)的靜電除塵器經常應用于燃煤電廠、冶金、工業(yè)爐窯、水泥等傳統(tǒng)行業(yè)，其設計較為規(guī)范，有具體的選型設計規(guī)程。然而，在生物質燃料鍋爐行業(yè)中，除塵器的應用類型較多，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)象較為嚴重?，F(xiàn)從生物質電除塵器發(fā)生爆炸的案例出發(fā)，從技術方面對出現(xiàn)的問題進行了原因分析，提出了相應的解決方案，有效地保證了設備安全穩(wěn)定運行，消除了業(yè)主的重重顧慮。
生物質燃料，包含了植物材料和動物廢料等有機質在內的燃料，諸如秸稈、鋸末、甘蔗渣、稻糠以及棕櫚等。在東南亞很多及我國的西南地區(qū)(特別是兩廣地區(qū))，許多生物質燃料會被用于發(fā)電或供熱，既可以快速地實現(xiàn)農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。在設計之初，經過資料搜索和項目對比，發(fā)現(xiàn)其他廠家已經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重問題。本文就生物質靜電除塵器發(fā)生爆炸的兩個案例進行了剖析，對靜電除塵器的技術方案進行了合理的甄選配置，提出了更為優(yōu)化完善的方案。優(yōu)化后的技術配置已應用到實際工程案例中，結果顯示，除塵器不僅達到要求的排放濃度，而且整套設備運行穩(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。鍋爐空氣預熱器出口到引風機入口的負壓達到3500pa，也就是說在預熱器和引風機中間的除塵器負壓達到了3500pa，遠高于設計值(一般除塵器的負壓為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，電除塵殼體兩側墻板嚴重彎曲變形，多處加強槽鋼變形、斷裂，特別是進出口喇叭部位。出口煙道上(離esp出口約2m轉彎處) 有一個較大的爆炸破口。除塵器下部有一個灰斗有小破口，灰斗內大部分灰分都已結焦，從灰斗內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部破碎下灰。
1.2 爆炸事故原因分析
根據現(xiàn)場實際參數分析，同時結合生物質燃燒介質的特性，電除塵器發(fā)生爆炸的原因分析如下：
(1) 引發(fā)設備爆炸的三要素有：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：大多數情況下，生物質燃料鍋爐多為鏈條爐，當其運行工況不穩(wěn)定，啟停頻繁時，燃料中含碳物質就會出現(xiàn)不*燃燒現(xiàn)象，易產生過量的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：除塵器設計時如果安裝焊接質量不過關，保溫棉厚度不達標，導致除塵器漏風率增加，那么除塵器內部的含氧量將會增加。
(4) 可能存在的火源：
1) 電場內部閃絡產生的火花；
2) 接觸散熱設備的表面、飄過的熾熱微粒、經過的高溫氣流、靜電等；
3) 生物質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 生物質除塵器的技術優(yōu)化措施
生物質靜電除塵器既有常規(guī)燃煤電廠靜電除塵器設備的特性，又有其自身特點。為了確保鍋爐及其附屬設備的安全穩(wěn)定運行，同時也為保證設備操作人員的人身安全，依據上述原因分析，本文從技術方面對生物質燃料鍋爐配套靜電除塵器的設計提出了優(yōu)化建議，重新規(guī)劃選型配置，確保設備高效安全投運。
(1) 爐膛出口增設co檢測儀，并實現(xiàn)在線監(jiān)測。該co在線監(jiān)測需與電除塵進行高壓連鎖設置。一旦檢測到除塵器內co濃度在3%～8%之間時，電除塵器各電場都會設置成處于欠功率無火花運行狀態(tài)；而當檢測到co濃度高于8%時，所有電場均應作斷電處理。
(2) 除塵器殼體設計改進。常規(guī)電除塵器的殼體壓力設計值為±8700pa，生物質鍋爐除塵器的殼體設計值一般為5000pa。發(fā)生爆炸時，設備內氣體體積會突然增加，除塵器內部壓力值劇增，因此需在電除塵器頂部補設防爆門或者防爆片，以釋放內部壓力。通常生物質電除塵的設計壓力值為5000pa，電除塵器殼體上的防爆門(片)的起爆壓力只要略低于設計壓力值即可。同時，建議業(yè)主在空預器出口至電除塵器入口的水平煙道上增設防爆門(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) 灰斗方面的設計改進。為防止灰斗自燃，灰斗溫度控制增設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入除塵器內部，穩(wěn)定設備內部含氧量，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二次燃燒結焦成塊，灰斗溜灰角度按照大于60°設計。常規(guī)除塵設備的出灰口尺寸一般按照400mm×400mm進行設計，考慮到生物質燃料灰分結焦成塊的可能，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成塊，灰斗配置了加熱器和氣化板。
(4) 振打器的優(yōu)化改進。鑒于生物質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45cm，采用微機控制，其振打強度、振打頻率和振打順序可根據現(xiàn)場實際運行工況進行調節(jié)，適應性強，調整靈活、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)化設計。生物質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。設計除塵器時應盡量延長粉塵在除塵器內的處理時間，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，考慮到塵粒質量較輕，粒度小，容易發(fā)生二次揚塵的特點，設計優(yōu)化時特地在除塵器出口喇叭處設置槽型板以防止粉塵二次飛揚。
(6) 嚴格把控保溫安裝質量。嚴格把控除塵器焊接質量，特別是保溫棉及保溫外護板的安裝質量，控制好漏風率，避免生物質燃料落灰時因為含濕量太高導致落灰板結成塊。同時也可有效控制設備內部含氧量，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，在除塵器上設置熱風吹掃系統(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，這些設備均采用上述優(yōu)化改進技術措施，不僅運行安全穩(wěn)定，而且能達到較低的排放值，整套設備得到用戶的*認可。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*發(fā)來的測試結果)。
4 結語
除塵設備的運行良好與否，不僅與業(yè)主的效益息息相關，同時也與設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)，分析生物質燃料設備發(fā)生故障的原因，采取有效措施優(yōu)化原有技術方案，改進設備結構配置，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，也為公司在生物質除塵市場的開拓中提供了強有力的技術保障。