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提高电除尘器效率保护环境 |
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| 提高电除尘器效率保护环境 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-23 16:35:07  |
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摘要：本文主要针对如何提高电除尘器除尘效率,保护环境提出几点观点。
关键词：电除尘器 除尘效率
1、概述
伊敏华能煤电责任有限公司伊敏发电厂一期工程装机容量为2×500MW机组。是由俄罗斯设计生产的国内现有的大型超临界火力发电厂。两台机组分别于1998年～1999年建成投产。一期工程每台炉配三台згд-108-9-6-6型双层双室六电场静电除尘器，并在一电场前设有自由沉降区（前置电场）。阳极板采用大C型结构，（每台电除尘器本体有C型阳极板672块）阴极线采用芒刺线结构（每台电除尘器本体有阴极芒刺线600组）。电场有效高度9米，每台电除尘器内电场通道数108个。电除尘器本体内的每个电场均采用双侧供电，每台电除尘器配24台硅整流变压器，每台炉共72台整流变压器。三台电除尘器下共设84个灰斗用于灰粉收集。
早期人们对待锅炉燃烧后的烟气没有采用除尘设备前，只是注重燃烧的调整，以烟囱不冒黑烟为标准，后来出现了各种干式和湿式除尘设备，以湿式除尘效率最高，除尘效率可以达到80～90，到了上世纪70年代后期，广泛使用的水膜式除尘器采用了入口烟道螺旋进入、出口烟道轴向引出技术，还在入口烟道加装文丘里喷嘴，此等水膜式除尘器效率也只有95左右。人们发现烟囱逸出的烟气具有动能和热浮力，可以使烟气不致迅速与周围的空气混合而继续上升，从而使其中的污染物得到更大程度的扩散和稀释，因此就将烟囱向更高的高度发展以减少飞灰污染，到了20世纪80年代，美国的烟囱达到368米，前苏联则高达450米。
中国当前的大气污染物中，粉尘的71来自煤的燃烧。截止到2000年从排放量来看，电站锅炉粉尘排放量约2800吨/年，其中1700万吨是由煤燃烧产生的，而25是电站排放的。由此引发的环境问题日趋严重，为了给人类的生存和繁衍创造一个良好的环境，随着经济的发展和科学技术的提高，电除尘器以除尘效率高开始广泛推广使用。特别是300MW及以上机组普遍采用。随着科学技术的不断进步，人们对控制环境污染的认识有新的提升，已经不再只是注重锅炉烟尘浓度的排放，而是提出了一个新的环保理念，即称为“环保设备”。按照新的环保理念设计安装的电厂已不只注重电除尘器方面，环保设备包括除尘、脱硫、脱氮、脱碳、脱硝、除氯、除重金属等。而NOX则在脱硫过程中被催化裂解变成氮气和水排入大气。
按照国家规定，一般地区大气中粉尘的浓度为：任何一次测定结果的最高允许浓度为0.5mg/m3，任何一日的平均最高允许浓度为0.15 mg/m3。我厂综合分析了本地区的风特征，逆温层，垂直运动和大气稳定状况等扩散气象条件，确定50米以上为有利烟体扩散的高度，故烟囱的高度（烟囱高度 烟体抬升高度）应不低于350米。根据计算，210米烟囱不能满足排放要求。而240米高的烟囱能满足排放要求。故确定两台锅炉合建一座单管普通烟囱。240米高的烟囱。减轻二氧化硫的污染。（我厂燃用的是低硫褐煤）因此为了减少飞灰污染采用静电除尘器。电除尘器的除尘过程由三个基本阶段，a）尘粒荷电；b）收尘；c）清除所捕集的尘粒。实际上除尘器中尘粒荷电，是通过电晕放电产生大量离子并使其附着在尘粒上来实现的。它由放电极（负极）、集尘极（正极）、高压直流供电装置、振打装置等。我厂电除尘器主要技术规范：烟气处理量3900000m3、设计除尘效率98、入口烟气含尘量22-37g/cm3、烟气停留时间153S、电场风速1.2m/s、阳极沉积面积51000m2、电场数量6个、同级间距350mm。
2、电除尘器存在问题
两台炉电除尘器分别自1998年、1999年投产以来，每台锅炉的电除尘器一直运行比较正常，除尘效果很好。自从2004年7月份以来，除尘效率不稳定，发现有时烟囱逸出的烟气浓度偏高， 2005年#1、#2机组大修，利用大修停炉检查发现电除尘内振打系统损坏严重，绝缘子室内振打瓦块基本大部份磨损严重损坏，阴极振打提升链条有断裂拉伸延长现象。极板、极线上积灰严重。
3、造成电除尘器效率降低的原因分析：
3.1 粉尘的比电阻；
3.1.1 粉尘比电阻和除尘效率的关系：粉尘的比电阻是决定电除尘器除尘效率高低的一个主要因素。一般要求烟尘的比电阻在104～1012 欧姆-厘米为最佳，我厂燃用煤种的比电阻低，只要保证电除尘器入口温度在140℃～153℃之间，就能降低比电阻（ρ）值。ρ<104欧姆-厘米，引起二次飞扬，除尘效率下降，ρ=104～1010 欧姆-厘米，除尘效率最高，ρ≤1012欧姆-厘米，收尘效率下降，ρ>1012欧姆-厘米，除尘效率趋于恶化。
3.1.2 温度影响：电除尘器入口温度降低（低于120℃），粉尘表面吸附水蒸汽和其它化学导电物质，形成一层导电薄膜，比电阻值降低。电除尘器入口温度升高（高于130℃），导电能力增加，比电阻值下降。运行中电除尘器入口烟气温度变化；锅炉设计排烟温度153℃，由于锅炉负荷、煤质、燃烧等工况变化使得排烟温度降低；随着环境温度的变化排烟温度也有不同的变化，加上后部烟道（电除尘器入口）漏风，特别是冬季锅炉的排烟温度就更低于设计温度153℃，特别是锅炉的吹灰和空气预热器的吹灰影响排烟温度，由于排烟温度的降低使得烟气含尘量水分增加，灰尘容易粘结在阴极线和阳极板上，不容易振打下来。如果电除尘器内温度长期低于102℃ 的烟气露点温度，不但造成除尘效率下降更会对电除尘器造成严重腐蚀。
3.1.3 湿度影响：当电除尘器入口温度在90℃～150℃范围时，水份对各种矿物粉尘的比电阻值影响很大，比电阻值随湿度的增加而减少。电除尘器入口烟气中水蒸汽含量按照7.195％左右设计。经过空气压缩机压缩后的压缩空气中水分子以过热蒸汽的形式存在，水分子的含量约(10～40)g/m3，随着压力的降低水分子变为饱和状态，一般压缩空气的露点低于环境温度5℃～20℃，大量的压缩空气进入电除尘器将增加电除尘器入口烟气中水蒸汽含量。我厂电除尘器干排灰系统，全部采用大仓泵式压缩空气干灰输送系统，多少都会加重电除尘器的漏风。每台电除尘器下设有仓泵16台，仓泵在互相切换时，仓泵内及管道的余压均排入电除尘器，由于我厂使用的输送气源含水量比较高(冷干机、干燥塔效果不明显)，排入电除尘造成灰尘二次飞扬，由于含水的原因造成灰在极板、极线上粘结，从而大大的降低了电除尘器的除尘效率。
3.2 气流的均匀性；
3.2.1 除尘器效率直接与烟气流速有关，一般设计流速在(1～1.5)m/s范围内，烟气流速过高，烟尘在电场内停留时间缩短，同时还会直接冲刷尘层或恰值振打时将灰尘吹起引起二次飞扬。由于实际运行中电除尘器内部各部位的烟气流速各不相同，通过等速线可以看出，流速增大（接近1.5m/s）除尘效率下降，而且流速偏差越大，除尘效率下降也越大。已经通过实例证明：仅仅改善气流的分布，就可以将效率由60～70提高到95以上，反之气流的突变同样会引起电除尘器效率恶化。一般提高气流均匀性的措施之一就是在电除尘器入口加装均流板。由于气流对电除尘器入口均流板的冲击、磨损，以及长期震动和失修出现均流板、导流板等损毁。我厂电除尘均流板设在前置电场与一电场之间，投产后我厂前置电场的仓泵系统一直运行不稳定，造成前置电场灰斗内满灰堆积，堵塞挤压均流板，也就是减少了电除尘器入口的通流面积，排烟量一定，排烟截面积减少，相对增加了入口烟气的流速，增加了均流板的磨损、降低了烟气在电除尘内的停留时间，也就是降低了电除尘器的扑捉能力，很大程度影响了电除尘的效率。
3.2.2 除尘器进口的含尘浓度：电除尘器内的电晕电流是由气体离子和烟尘离子二部分组成。如果烟尘浓度增加，则电场内的烟尘离子就会增加，从而抑制了电晕电流的产生，使某一些烟尘得不到足够的电荷，使除尘效率下降。如果含尘浓度很高，由电晕区产生的离子都沉积到灰尘上，离子的活动达到极小值，这是电流几乎减少到零，也就是通常说的“电晕闭塞”。当煤质变差和气流不均匀时均会对含尘量有所影响，但是除尘器进口的含尘量只要不大于50g/ m3即可，我厂燃用的褐煤煤质不稳定，也是造成除尘效率下降的一个原因。
3.2.3 电除尘器入口含尘量设计在22-37 g/cm3。按照我厂入炉煤灰份升高20～25，可使锅炉的飞灰浓度升高20左右。由于煤的发热量降低就使得锅炉的燃料量增加，由于一、二次风增加，造成锅炉烟气量增加，而烟气量的增加又提高了烟气流速，又加重了尾部受热面的磨损。由于电除尘入口含尘量增高，不但造成电除尘器烟气处理量超负荷运行其磨损也加重。从理论计算得出，飞灰浓度升高1倍，则磨损速度升高2～3倍，磨损速度会升高5～6倍。对于电除尘器内部的磨损不但是阴极线、阳极板、框架和支撑，主要是飞灰对电除尘器入口均流板和导流板的磨损影响最大。含尘量的增加也是影响除尘效率的一个主要因素。通过我厂每天排灰量的统计，每天的灰量相差很大，极其不稳定，煤质对我厂的除尘效率影响很大。
3.2.4 为了减少电除尘器的入口的含尘量，保证省煤器和空气预热器灰斗排灰系统的安全稳定运行很重要，我厂省煤器及空气预热器灰斗排灰系统在2005年改造以前运行很不稳定，加大了电除尘器收尘的负担，很大程度的影响了电除尘器的除尘效率。
3.3 操作技术
3.3.1 阴极线积灰：在阴极线产生电晕后，极线周围由于电离的产生，有许多带正电荷的离子就吸附在阴极线上。虽然烟气中只有约1～1.6的尘粒吸附在阴极线上，其所带电荷的总量与吸附在阳极板表面尘粒所带电荷的总量基本相等。而电荷的全部中和又需要一定的时间，这个过程比阳极板表面电荷的中和时间相对来说要长的多。这使尘粒更为牢固地吸附在阴极线上。这一现象当烟尘中含尘量增加时，出现更快，也更严重。如果不及时清除或清除不掉，则阴极线上的积灰将迅速增厚出现通常说的“阴极肥大”现象。尘粒厚厚地包围在阴极线上，使电晕现象大大减弱直到消失，出现电晕闭塞。进入电除尘器的压缩空气中含的油分子水分子同样会加重这一现象，当然都与烟气的含尘浓度有关。
3.3.2 粉尘聚集在阴极线和阳极板上，必须定期予以清除，才能使除尘器运行正常。清灰的好坏是保证电除尘器正常工作的重要条件之一，也是影响最终除尘效率的重要因素。在振打强度已定的条件下，则振打频率应根据锅炉负荷的变化而设定（阴极振打应采用连续振打，可不考虑锅炉负荷，而我厂采用间断振打，并且振打时间根据经验而定，这主要受俄罗斯设计的阴极振打系统运行不可靠的制约，故障率高）。
阴极线的振打：阴极线积的粉尘一般都比较少，但是对放电的影响很大，如果粉尘不能及时清除掉，就会在阴极线上产生灰球封闭和灰柱，使除尘效率降低。当灰球封闭和灰柱达到一定程度时，甚至会使除尘器完全停止工作。因此对阴极线通常采用连续振打方式，使粉尘到达阴极线后能很快被振打下来。阳极板的振打；阳极板上的集尘最后是否落入灰斗对电除尘器的除尘效率影响很大。所以对于阳极板的振打均采取间歇振打。振打强度的大小应考虑到阳极板上的尘层在振打后能剥落入灰斗，又要使剥落的片状灰团尽量不再破碎造成二次飞扬的增大，从而影响除尘效率。
振打时间的间隔，应由阳极板上集尘的厚度来决定。厚度一般(5～10)mm左右。由于沿气流方向各电场集尘程度不同，故各电场的振打时间间隔也不同。一般第一电场粉尘的沉降量约为出口电场的10倍，所以最后一个电场的振打频率比入口电场低的多。要恰到好处地根据各电场捕集的粉尘量来分别确定各电场的最佳振打间隔时间比较困难。同时要考虑振打加速度。投产初期设定的振打周期是按锅炉高负荷设定的，现在锅炉的负荷变化频繁，峰谷差大，所以必须根据运行规律重新科学的设定振打时间的间隔。
3.3.3 锅炉投油助燃或煤、油混烧：一般点火初期要在锅炉热负荷达到50～60以上停用油枪以后，方可投入电除尘器运行。由于机组正常运行中低负荷运行或燃烧不稳定时投油助燃，加上近年来由于煤质变差，夜间电负荷过低造成投油稳燃。由于煤、油混烧容易产生燃烧不完全，特别是油枪的雾化程度不好时尤其明显，会加重电极表面积灰。特别是尾部两个电场由于灰细，粘性好，振打时不易脱落，造成阴极线电晕放电受到抑制。
3.3.4 运行中阴极振打锤、振打砧发生脱落现象。阴极振打耐磨套、轴瓦，阴极传动托辊、托轴出现不同程度的磨损。阴极振打系统螺栓退出磨损造成振打轴轴瓦、轴径处被磨细，造成新轴瓦安装困难。阴极振打轴因为轴和轴瓦磨损不均匀造成轴系扭转，附加力矩增大，振打电机烧坏，造成振打失效影响了收尘效果。下部排灰系统灰斗排灰不畅，灰斗料位高造成电场短路或导致电除尘器后级电场阴极线、阳极板积灰。部分阴极框架下沉，造成旋转轴与阴极振打减速机输出轴脱开。
3.4 漏风
3.4.1 由于漏风加大烟气流速，缩短了烟气在电场的停留时间，降低烟气温度，结露，造成二次飞扬。电除尘器烟风量增大，工况改变，使烟气流速增加，温度下降，从而尘粒荷电性能变弱。电除尘器内设计工作负压-4 kPa左右，最大负压-6 kPa。因为电除尘器体积庞大负压高，所以严格控制漏风率≤(3～5)，以保证除尘效率。定期对电除尘进行漏风率的测定，治理漏风也是提高我厂电除尘效率的有效措施。
3.4.2 我厂电除尘下部刮板机数量庞大52台，刮板机的漏风对电除尘的影响非常大，我厂每台炉下灰斗84个，当灰斗内灰排空时，就会出现气流上窜至灰斗内，出现灰、气共腾，其对电除尘的危害程度也相当大。（正常运行灰斗内应形成灰封，防止气流进去除尘器，我厂灰斗一期安装时由于安装质量问题，灰斗的角接缝没有完全满焊，形成不了一定高度的灰封，有灰情况下向外漏灰影响现场环境。）
3.5 火花率
3.5.1 单位时间内火花的发生率称为火花率。运行中，使放电电压=击穿电压，一旦击穿，马上降低放电电压，然后再次靠近，再击穿，再靠近。电场击穿时，电极之间将出现火花。尘粒的驱进速度与电场强度成正比。运行中保持电场内强度尽量达到最大值，此时外加电压应有最大的电压，也就是“最大放电电压”。该电压应愈接近击穿电压愈好，一般将其调节到0.95倍的击穿电压，而击穿电压随着电极形状、烟尘性质、温度、尘粒直径、导电度和浓度等因素的变化而变化。
3.5.2 整流变压器电场电压升不上来，程控电压值和实际就地电压值不符。电场振打编程时间不准确导致了极线、极板上的灰不能及时清除下来，有的电场阴阳极同时振打，造成了收灰过程中的二次飞扬收尘量下降。电气部分设备不能正常运行等问题都影响电除尘器的除尘效率。
4、防止措施
4.1 为了改善电除尘器的工作环境，应该将绝缘子室内电加热器和灰斗内的加热器恢复正常，提高烟温改善电除尘的工作环境。
4.2 维护好振打减速机系统，要保证电除尘器易磨损的传动部件长周期运转，必须解决转动部件的磨损性
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