布袋除尘器喷吹系统活塞式脉冲阀的故障分析及解决措施

布袋除尘器喷吹系统活塞式脉冲阀的故障分析

及解决措施

及解决措施

摘要

本文以茂名石化动力一车间循环流化床（CFB）锅炉布袋除尘器喷吹系统为研究对象，介绍了该喷吹系统活塞式脉冲阀结构特点、使用维护要点，对常见故障进行了分析并提出了处理措施，对提高布袋除尘器喷吹系统可靠性具有一定借鉴意义。

关键词 锅炉;布袋除尘器;活塞式脉冲阀;使用维护

1 引言

布袋除尘器是一种除尘效果超过99.9%的高效除尘器，随着国家对环境保护要求不断提升，布袋除尘器被广泛应用于各种锅炉尾部烟气除尘。布袋除尘器是依靠过滤材料的筛分、惯性、扩散、粘附等作用实现烟气净化功能。在净化过程中过滤材料表面会附着一定厚度粉尘层，使得系统阻力升高，影响过滤效果，这时候就需要有一套高效的清灰系统来解决过滤材料表面清灰问题。

早期布袋除尘器依靠机械抖动方式进行清灰，但机械抖动方式存在着清灰效率低，对过滤材料有损伤等缺点。后来出现了依靠风机反吹风来进行清灰，但因其清灰动力小且需离线操作，清灰效果仍不理想。直到脉冲阀的出现才真正解决了布袋除尘器在清灰方面问题。

脉冲阀是喷吹系统的核心部件，目前部分企业锅炉配套的布袋除尘器喷吹系统常用直角式、淹没式、直通式等三种类型脉冲阀，这三种脉冲阀均属膜片阀，而对活塞式脉冲阀使用较少，所以有必要对该阀的原理、结构特点及常见故障处理进行分析研究。

2 活塞式脉冲阀原理及结构特点

2.1活塞式脉冲阀构造及原理

活塞式脉冲阀包括先导部分、阀盖、膜片、形圈、缓冲环、壳体、活塞（见图1）。通过先导部分动作使先导部分上排气通道与阀盖上通道连通，膜片上部腔体内压缩空气瞬间从阀盖上通道与先导部分上排气通道排放出去，同时膜片由于上下压缩空气压差作用向上运动，使壳体上通道、排气通道、排气通道与缓冲环上通道及活塞上部腔体连通，腔体压缩空气通过通道排放出去，活塞在上下两端压缩空气压力差作用下迅速向上运动，最终使气包（分气箱）中的压缩空气从阀门出口喷出以达到清灰的目的，如图2所示。[1]

图

图1活塞式脉冲阀示意图 图2活塞式脉冲阀启闭状态示意图

2.2活塞式脉冲阀结构特点

2.2.1消除易损部件，使用寿命长

膜片作为普通脉冲阀运动部分，是损坏频率最高的部件。活塞式脉冲阀运动部件采用了活塞代替膜片，尽管活塞式脉冲阀内部也存在膜片，但该膜片不是主要运动部件，运动幅度较小，而且膜片尺寸较小，大大延长了使用寿命。

2.2.2 喷吹效率高，降低设备成本

活塞式脉冲阀采用活塞作为运动部件，运动行程加大，喷吹过程中释放气体空间更大，喷吹气体的动量增大，对布袋的喷吹清灰效果提高。国内对于φ130×8000mm 的滤袋普遍采用φ89mm 淹没式膜片阀，如果想要达到活塞式脉冲阀喷吹的气量和喷吹的效

果，就会出现两种弊端：一是在膜片直径一定情况下，通过增大膜片行程来增加气量，(b)开启状态 （a ）关闭状态

会导致膜片寿命降低；二是通过增加膜片直径来增加气量，脉冲阀体积随之增大，使过滤面积减少，提高了设备成本。[2]

2.3.1喷吹方式特殊，对滤袋有保护作用

a

b

c

图3活塞式脉冲阀喷吹时的压力曲线图

a

b

c

（a）膜片阀（b）膜片阀（c）活塞阀

图4活塞阀与普通脉冲阀喷吹压力对比图

从图3可以看出，活塞式脉冲阀喷吹时瞬间喷吹压力较高，且压力衰减较慢，使布袋复位产生软着陆效应，有助于延长布袋使用寿命。

从图4可以看出，普通膜片阀压力缓慢达到峰值后瞬间下降，而活塞式脉冲阀的峰值比前面两曲线高，压力较快达到峰值后开始缓慢下降。[3]

3 活塞式脉冲阀在CFB锅炉布袋除尘器喷吹系统应用情况

茂名石化动力一车间3#CFB锅炉为哈尔滨锅炉厂生产，额定负荷410t/h，设计煤种为60%石油焦+40%烟煤，采用炉内添加石灰石粉脱硫。锅炉配套一台卧式布袋除尘器，额定烟气量770000Nm3/h，设计出口烟气粉尘浓度≤50mg/Nm3，除尘器主要设计参数见表1。

表1：布袋除尘器设计参数表

项目 数值

入口烟气量 770000 Nm 3

/h

入口烟气温度 141℃

入口粉尘浓度（最大值） 60g/N m 3

出口粉尘浓度 ≤50mg/Nm 3

除尘效率 ＞99.95%

本体阻力 ≤1200Pa 本体漏风率 ≤2.5%

清灰系统采用活塞式脉冲阀进行喷吹。当除尘器烟气侧的差压达到设定的清灰开始阻力上限后，差压传感器发送信号到布袋除尘器的PLC 控制器，PLC 控制器根据预先设定清灰间隔与清灰顺序发送指令给一组脉冲阀依次进行喷吹清灰。一组脉冲阀清灰完成后，PLC 控制器判断压差，当布袋除尘器阻力低于清灰设定阻力的下限时，停止清灰，否则就继续清灰。

图5布袋除尘器清灰系统示意图

4活塞式脉冲阀常见故障及处理

4.1 仪表风管脱落

活塞式脉冲阀喷吹时反作用力较大，造成现场振动较大，而脉冲阀仪表风管一般为PVC 材质，强度不足，容易脱落。仪表风管脱落后会造成该支路喷吹管连续漏气，喷吹工业风压力降低，引起布袋除尘器整体喷吹效果降低，布袋差压上升。

脉冲阀

图6仪表风管脱落部位示意图

该问题比较容易发现，锅炉内操通过DCS 控制系统发现喷吹工业风压力异常后，安排锅炉外操到现场检查即可发现。一般情况下，可先临时用铁丝捆扎，暂时恢复脉冲阀正常运行，待找到备件后更换即可。如果将PVC 材质的仪表风管改造为不锈钢材质的仪表风管，可彻底解决该问题。

4.2 膜片损坏

活塞式脉冲阀膜片为小膜片，也属于运动部件，由于动作频率高会出现破损。当膜片出现破损时，脉冲阀排气口会连续漏风，风压低引起脉冲阀动作不正常。该问题可通过在现场定期检查各脉冲阀排气口是否漏气来发现，如果判断漏气，拆开脉冲阀电磁部分4根螺丝即可更换膜片（见图7）

，维护工作量较小。

图7活塞式脉冲阀膜片部位示意图 图8活塞式脉冲阀破损膜片示意图