生物质锅炉除尘技术详解

近年来，随着社会经济的大力发展及人们环保意识的提高，环保问题已逐渐被国家重视及治理，而生物质锅炉的出现，即解决了燃煤锅炉出现的高污染问题，也避免了天然气锅炉运营成本较高的困境，因此生物质锅炉逐渐被企业及政府所接收。
        目前，常用的生物质锅炉主要有导热油炉、蒸汽锅炉、热水锅炉、循环流化床锅炉，而在这些锅炉使用生物质燃料过程中，由于生物质燃料的特性，在燃料卸料、皮带传输、筒仓存料、上料机上料等过程中，由于燃料间不断碰撞以及与设备间的运动摩擦，会导致生物质燃料破碎并形成较多生物质粉尘，粉尘在密闭空间集聚并传输，在遇到电气火花或锅炉高温高热环境下极易发生爆燃，导致安全事故，因此本文主要就生物质燃料在进料过程中粉尘的治理问题进行分析，并提出解决方案。
一、生物质粉尘的危险因素

对于生物质锅炉，一般采用自动控制进行连续进料，进料过程为卸车—提升机输料（刮板机）—料仓—提升机输料—下料管（皮带机输料）—炉前料仓，同时配备1套手动上料系统作为备用系统。在上料过程中，由于燃料的碰撞摩擦，形成生物质粉尘并在密闭空间内传输，如遇火花极易发生粉尘爆炸现象，由于粉尘爆炸的连锁特性，导致爆炸在密闭空间内传输，造成设备损坏及人员伤亡。而燃料在进料过程中，有以下几点易发生火花：1设备间摩擦碰撞，主要发生在刮板机或皮带机运动过程中；2燃料中然后铁质杂质，在随燃料传输过程中与设备碰撞；3锅炉运行中出现正压，导致火星进入炉前料仓；4燃料本身发热导致温度较高。
二、解决办法

为减少生物质燃料在运输过程中产生的粉尘及减低粉尘爆炸引起的危害，需从以下几点进行处理：
        （1）对输料系统增加除尘系统，使用布袋除尘器进行粉尘收集，降低粉尘浓度。
        （2）对除尘系统中增加水喷淋及温度检测系统，降低输料系统扬尘同时对输料系统温度进行监测。
        （3）按要求对除尘和输料系统增加泄爆口。
        （4）现场电气设备必须采用防爆设备。
        （5）加强燃料质量监管，杜绝燃料中各类杂质，同时确保燃料温度不超过40℃。
三、除尘系统设计及注意事项
        除尘系统是在风机的抽吸作用下，采用金属吸尘罩上吸尘方式对粉尘进行收集，通过风管系统的输送，在风机负压作用下将含粉尘的尘气引入到除尘器，再通过箱体布袋进行除尘器过滤除尘，达到现场除尘的效果，除尘系统采用负压运行方式。同时为确保除尘器在设计工况下的正常运行，通过对温度、压力、流速、同步放灰等参数的监控，来减少管道粉尘的沉积和除尘器内的粉尘量。若输料系统发生粉尘燃爆，产生的能量能够通过管道和除尘器本体的泄压门进行泄压，来保证管道和除尘器的安全运行，同时通过输料系统和除尘器系统的喷淋装置进行灭火。
1.对除尘器采用负压式运行方式，布袋采用脉冲喷吹清灰方式
        离心风机位于除尘系统净气室后端，风机从除尘器内部往外抽气，使除尘器内部形成负压，除尘器箱体内的压力远远低于外面大气的压力。除尘器处于风机的较强负压区，若发生爆燃，也能起到很好的抑爆以及减少破坏的作用。

2. 防止除尘器灰斗积灰，灰斗锥度大于粉尘休止角
        为防止除尘器内部可燃粉尘堆积产生安全隐患，除尘器从结构上应配备锥形灰斗和锁气排灰阀，灰斗设计成圆角，减少粉尘存留死角，防止粉尘在灰斗内积聚，灰斗锥度夹角大于粉尘的休止角°的要求，灰斗设计成圆角，减少粉尘存留死角，确保除尘器内过滤下来的粉尘及时排出，不在除尘器内部积聚，降低安全隐患的风险。
3.防止除尘风管积灰配置，应设置风管自动清灰阀
        除尘系统的所有风管应做阻力平衡核算，并保证任何一条风管设计风速均不低于20m/s，高于木材粉尘类的沉降风速 15 m/s，以保证在全负荷运行时不会出现沉降。但由于除尘系统可能存在部分吸风口不使用的情况，为了节能应设置了变频系统，在部分吸风口不使用的情况下，变频器能够实时根据风管内风速压力的变化，对风机进行实时调降速，实现供需匹配。此时，主风管内的风速将会降低，可能出现低于沉降风速，引起粉尘沉积的现象。因此除尘系统需要在除尘风管系统的关键部位加装自动清灰阀，来解决粉尘沉积问题。
4.防静电装置，采用抗静电布袋
        在除尘器内部，由于高浓度粉尘在流动过程中互相摩擦，粉尘和滤袋也有相互摩擦，都能产生静电，静电的积累会产生火花而引起燃烧。因此，除尘器布袋应选用防静电过滤材料，布袋布料中纺入导电的金属丝或碳纤维。在安装布袋时，布袋通过镀锌钢骨架和花板相连，静电经过箱体导入地网中。
5.设置爆炸泄压装置，采用除尘器泄爆口以及进风管泄爆口
        粉尘爆炸泄压技术是缓解粉尘爆炸危害的方法之一，是应用于可燃粉尘处理设备的一种保护性措施。防爆泄压装置是保护袋式除尘器最可靠和最经济的手段，最常用的办法是在除尘器的箱体安装若干个带泄爆口或爆破片的泄爆口。
6.设置在线监测装置，对除尘器管道及设备温度、压力进行监测
        对除尘系统监测主要包括以下几点：
（1）除尘器箱体、进风口及管道温度检测
        除尘器工作在常温环境下，即使到夏天，除尘器箱体内最高45?C 左右。但在除尘器发生火险甚至燃爆的情况下，除尘箱体内的温度则可达到 70?C 以上。因此需设置温度检测设备，实时监测除尘器箱体、进风口及管道温度检测，通过数据传输，将现场实际数据传输到 PLC 控系统上，进行实时监控。
（2）除尘器进出口压力检测
        除尘器进出风口压力检测主要布袋清灰效果和布袋损坏的检测，通过在除尘器进出风口设置压力检测装置，实时监测进出风口压力，并将数据传回 PLC 电控柜，显示在触摸屏上。
（3）喷吹气源压力检测
        常用吹灰气源一般为压缩空气，而空压机作为除尘器的喷吹气源，其压缩空气压力与脉冲喷吹系统的清灰效果密切相关。若压缩空气压力降低，则脉冲清灰能力减弱甚至失效，将会引起布袋阻力快速上升，布袋表面粉尘大幅积聚，因此需在除尘系统喷吹总管上设置压缩空气压力检测装置，实时将压缩空气压力数据传回电控柜。
（4）除尘器进风管风速检测
        由于进风管含有粉尘，容易造成较大误差甚至故障，因此风速检测设备需安装在不含粉尘的出风管，并通过管径大小则可计算出进风管的风速。对除尘器出风管的风速检测，通过压力检测信号及电控系统 PLC 的运算，便计算出进风管的风速，通过风机变频器调节作用，以确保进风管风速达到 20m/s。
 结语：

近年来，广东省发生多起粉尘爆炸事故，造成极大的人员伤亡及设备损坏，对企业及人员都造成了巨大灾害。因此对于生物质锅炉来说，生物质进料过程中的粉尘治理是企业都不得忽视的重大难题，通过进料除尘系统及系统中各类检查系统，可有效处理进料过程中生物质粉尘，降低安全隐患，确保现场的安全运行。
        参考文献：
        ［1］生物质发电建设项目粉尘作业危害与控制  高衍新，王德军，隋少峰，李仁波  《中国卫生工程学》，2014（02）：91-93
        ［2］生物质电厂燃料处理系统除尘改造设计 李梅 《电工技术》?，2017（7）［3］生物质灰“除尘特性”及测量方法的研究  潘小林 《华北电力大学》，2014