1 引言
高井熱電廠地處北京石景山區，總裝機容量 6X100MW，是首都西部重要的電源支撐點。2008年奧運期間，該廠煙塵排放按照北京Ⅱ時段環保標準實施，排放要求<=20mg/nm3，此后的排放目標為歐盟標準，顆粒物排放濃度確保值為<=10mg/nm3，期望值在5mg/nm3[1-3]以下。高井熱電廠煙氣的除塵原來使用電除塵器，排放濃度為 48mg/Nm3，由于不能滿足新排放標準，于2005年起陸續改造為袋式除塵器，并增加了脫硫和脫硝設備，煙塵排放濃度在20mg/Nm3以下。
高井熱電廠袋式除塵器采用迴轉反吹法，在幾年的使用中，總體效果良好，但也存在個別問題。通過系統觀察、分析和針對性的測試，根據袋式除塵器失效的各種現象，進而查明了濾袋的失效原因。通過試驗采取了一系列治理措施后，問題基本得到解決。本文運用故障樹分析的方法，對袋式除塵器及濾袋失效進行了故障樹分析，并將之演變為成功樹，提出了防止濾袋失效的改進措施。
2 袋式除塵器濾袋失效故障樹分析
2.1 常見袋式除塵器故障
電廠袋式除塵器系統在運行中會發生一些故障[4-5]，高井熱電廠出現的故障為：1)排放的煙塵濃度偶爾超標，導致煙囪冒黑煙；2)濾袋出現破損，破損部位有的呈圓洞狀或條形縫隙狀(袋籠筋處)，部位多在接近袋口1000～1500mm處，破損位置集中在除塵器入口附近和花板單元的邊緣；3)凈氣室內部積灰，濾袋口周圍落灰，凈氣室內部的支撐件表面粘灰；4)進氣喇叭口的氣流分布板的上游板和下游板分別有規則和不規則孔洞，在氣流分布板的表面有積灰；5)儀表顯示清灰工作正常，濾袋阻力不見下降有時還有所增加；6)濾袋熱收縮過大，濾袋和袋籠的接觸比較緊，濾袋的自由活動空間較小，袋籠表面有銹蝕和有機硅涂層脫落的現象；7)系統工況不穩，頻繁起停爐，負荷、煙氣溫度、含塵量、含氧量、含濕量有時波動較大。
2.2 袋式除塵器濾袋失效故障樹分析
濾袋是袋式除塵器的核心，袋式除塵器失效主要表現在濾袋故障上[6-7]。在對袋式除塵系統進行現場全面調查的基礎上，進行袋式除塵器濾袋失效簡易故障樹分析(FTA)，見圖1。
2.3 高井熱電廠袋式除塵器問題分析
高井熱電廠煙氣袋式除塵在運行過程中曾經出現過的問題有：
(1)袋式除塵器煙囪冒煙
由圖1可知，該情況發生是由濾袋破損、局部短路漏塵和脫硝系統的氨化物粒子所致；濾袋破損是由于機械損傷、空氣動力損傷、熱力損傷或聚合物纖維裂解的任一因素引起的；局部短路漏塵是由旁路煙道漏塵、擋板門及封堵不嚴、管道漏風、濾袋連接不嚴的任一因素所致；氨化物粒子是由反應不完全的氨漏失和煙氣中殘留的SOx、NOx、CO同時發生引起的。
對大量破損濾袋實地觀察表明，濾袋的破損部位幾乎都是形狀接近圓形的破洞和長條狀裂縫。測試還表明，破損濾袋的未損部分以及過濾單元中的其他濾袋均無明顯變形，其強力殘留率也基本正常。這說明聚合物纖維濾料在使用中未發生顯著裂解。
(2)濾袋破損
濾袋破損可由機械損傷、空氣動力損傷、熱力損傷和聚合物纖維裂解的一個因素引起。
在使用過程中，花板變形造成濾袋傾斜，濾袋底部間距不均。在機械振動和氣流作用下濾袋底部產生碰撞，造成靠近除塵器入口附近的濾袋出現孔洞和裂縫，形成機械損傷；濾袋與骨架的配合不夠貼切，清灰過程中，濾袋的膨脹和收縮與骨架產生碰壓，加重了破損程度。
濾袋的空氣動力損傷主要是除塵器入口高速含塵氣流的沖刷，或者由于濾袋破損，致使凈氣室內堆積粉塵，反吹時粉塵隨氣流運動對濾袋造成沖刷，加大了濾袋的破損。此外，除塵器入口設導流板，其目的是為了分散和引導氣流，避免高速含塵氣流直接沖刷濾袋，但觀察表明，導流板的設計、安裝不當，不僅不能起到應有的疏導和分散氣流的作用，減輕含塵氣流對濾袋的沖刷，而且它自身還會被沖刷產生孔洞，形成局部高速含塵氣流，又造成了新的沖刷點，加速了濾袋的破損；當旋轉脈沖清灰裝置發生故障時，觀測孔看不到旋轉臂的狀況，旋轉臂已停轉時未及時發現，因此長時間連續在一個位置定位噴吹，其它濾袋沒有得到清灰，致使阻力不降反增，由于在一個地點長時間連續噴吹，導致個別濾袋破損。
(3)脫硝系統所致冒煙
當袋式除塵系統工作正常，試驗脫硝、除塵、脫硫系統時，出現煙囪“冒煙”現象。但當脫硝裝置停止運行(不噴氨)后，煙囪就不再“冒煙”。脫硝系統采用選擇性催化還原技術，通過注入NH3作為還原劑，與NOx反應達到去除 NOx的目的。但氨氣稀釋比在8%左右時，在催化劑的作用下不能和NOx實現完全反應，多余的氨透過濾袋，產生“氨穿透”，進入煙囪。它與煙囪中CO、殘余的SOx發生反應可生成(NH4)2SO3，(NH4)2CO3，NH4HSO3等微小結晶顆粒，隨煙氣排入大氣，表現為煙囪“冒煙”。減少NH3的投入量，控制氨的逃逸率在3ppm以內，使煙氣中NH3全部參加反應，可避免形成“氨穿透”，煙囪停止“冒煙”。
3 袋式除塵器破損故障防治
針對袋式除塵器濾袋破損的故障，結合高井熱電廠煙氣治理的經驗，做出濾料無破損的成功樹(如圖2所示)，提出防止濾袋損傷的技術措施。
(3)完善袋式除塵器的清灰系統
清灰系統是袋式除塵器的重要設施，對除塵器的運行起關鍵作用。要合理設計、精心安裝、定時維護，確保清灰系統的正常運行。防止發生清灰氣流偏吹、速度過大、噴吹過重等故障。
(4)加強對除塵、脫硫、脫硝系統的運行管理與監控
制定“除塵、脫硫、脫硝系統”的運行標準，嚴格控制系統的處理風量、煙氣溫度、噴油、爆管、入口含塵濃度、摻風量、噴氨量等各項關鍵參數；對原有監控儀表進行檢查維修和補充完善；改進凈氣室人工觀察孔，方便經常性的人工檢查；建立并堅持實施“經常性”和“逢停必查”的監測制度。
4 結語
實踐證明，在環保標準逐步提高的今天，袋式除塵器正在被廣泛應用于電廠煙塵治理。在實際的應用中，高井熱電廠將電除塵器改為袋式除塵器并實施脫硫、脫硝，電廠鍋爐煙塵實現了達標排放，取得了顯著的環境效益、經濟效益和社會效益；袋式除塵系統運行初期曾出現一些問題，但經過系統地調查研究、全面分析，查出了問題原因，試驗并成功應用了有效治理措施和監控系統，取得了鍋爐煙塵達標排放的良好成果。
袋式除塵系統雖已在高井熱電廠得到成功應用，但仍存在濾袋檢漏困難、運行阻力較大以及濾袋更換不便等問題，有待電廠和研究設計部門共同合作解決。