對于托克托發電公司電除塵除塵效率的分析研究

對于托克托發電公司電除塵除塵效率的分析研究

　　電除塵器是火力發電廠必備的配套設備，它的功能是將燃灶或燃油鍋爐排放煙氣中的顆粒煙塵加以清除，從而大幅度降低排入大氣層中的煙塵量，這是改善環境污染，提高空氣質量的重要環保設備。它的工作原理是煙氣通過電除塵器主體結構前的煙道時，使其煙塵帶正電荷，然后煙氣進入設置多層陰極板的電除塵器通道。由于帶正電荷煙塵與陰極電板的相互吸附作用，使煙氣中的顆粒煙塵吸附在陰極上，定時打擊陰極板，使具有一定厚度的煙塵在自重和振動的雙重作用下跌落在電除塵器結構下方的灰斗中，從而達到清除煙氣中的煙塵的目的。由于火電廠一般機組功率較大，如60萬千瓦機組，每小時燃煤量達180T左右，其煙塵量可想而知。因此對應的電除塵器結構也較為龐大。一般火電廠使用的電除塵器主體結構橫截面尺寸約為25~40×10～15m，如果在加上6米的灰斗高度，以及煙質運輸空間高度，整個電除塵器高度均在35米以上，對于這樣的龐大的鋼結構主體，不僅需要考慮自主、煙塵荷載、風荷載，地震荷載作用下的靜、動力分析。同時，還須考慮結構的穩定性。

　　摘要：由于我國綠色環保政策越來越嚴格，電除塵器因其自身具備的低阻力、處置量高、低能耗、強適應性以及高除塵效率的優點，在火電中獲得了非常廣泛的應用。本文以內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司為例，簡要分析了電除塵除塵效率，力求為今后的相關工作提供可靠的參照。

　　關鍵詞：電除塵 發電廠 效率

　　電除塵器屬于一類長時間連續運行的煙氣凈化裝置，需盡可能確保其可以穩定高效的運行。隨著國家有關加大火電等重點行業環保升級改造要求及各省市紛紛出臺政策，電廠面臨的環保形勢日益嚴峻。內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司采用的是浙江菲達公司生產的臥式電除塵器，基于實際運行情況，為了提升操作人員專業水平，找出完善的管理體系以提升電除塵除塵效率，保證電除塵器穩定高效運行，獲得最好的除塵效率有很大的環保意義。

　　一、導致電除塵除塵效率下降的因素

　　1、煙氣性質

　　煙氣性質對電除塵除塵效率的影響非常嚴重，包含了煙氣溫度和壓力、煙氣濕度、粉塵比電阻以及煙塵濃度方面的影響。以下將對其進行具體的分析。

　　1.1煙氣溫度與壓力產生的影響

　　煙氣溫度與壓力對電暈初始電壓，起暈的時候電暈極表面場強、周圍空間電荷密度與分子離子有效遷移率均有影響。煙氣溫度與壓力對電除塵除塵效率的影響能夠借助煙氣密度的改變進行探究。根據內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司實際來看，600MW機組鍋爐煙氣溫度大約130攝氏度，可以達到電除塵最合理的工作溫度，對提升除塵效率有利。

　　1.2煙氣濕度產生的影響

　　因煤炭含有水分，煤炭的氫成分燃燒也產生水分，空氣同樣含水，所以，燃燒排放的煙氣均有水分，有利于電除塵器正常工作。通常煙氣含水分更高，除塵效率更高。若煙氣含水太高，盡管對電除塵成效沒有不良影響，可如果電除塵器保溫不良，煙氣溫度則會處在露點，則導致其電極系統和外殼遭到腐蝕，若其中含有三氧化硫，問題則會更加嚴重，尤其是內蒙古的冬季比較嚴寒，電除塵保溫及密封不好，也會造成電除塵器瓷軸爬電，影響電除塵器安全穩定運行。托克托發電公司1號機組新增一套DSI堿化劑系統，DSI堿化劑噴射到空預器前，利用氫氧化鈣和煙氣中的三氧化硫反應產生硫酸鈣，避免SCR脫銷系統氨逃逸生成的硫酸氫氨堵塞空預器，但其產生的額硫酸鈣和亞硫酸鈣，在水中會出現飽和析出，產生高粘附性的水垢，粘在電除塵器內壁，很難進行清理，對電除塵器的運行產生不良影響，降低了除塵效率。

　　1.3.粉塵比電阻產生的影響

　　其對電除塵除塵效率的影響通常表現在如下兩點：第一，板式電除塵器方面，其電暈電流需經過極板粉塵層傳輸到收塵極板。如果粉塵比電阻值高于臨界值，那么電暈電流經過粉塵層則會遭到影響，就會對粉塵粒子荷電量、粒子荷電率以及場強產生影響，如果沒能應用合理有效的應對方案，就會造成電除塵除塵效率降低;第二，因粉塵高比電阻對粉塵粘附力存在很大影響，極易導致粉塵粘附力提升，所以，清理電極端粉塵需提升振打力，導致二次飛揚情況更嚴重，同時因為極板和極線上附著大量粉塵，在一定程度上會造成電暈線放電不良，進一步降低了電除塵除塵效率。第三，因粉塵的比電阻高，大量的與極板帶電電性相反粉塵聚集在極板上，會產生一個反向電壓，抵消極線產生的電暈電壓，使電除塵器實際出力降低。

　　托克托發電公司1號機組投運堿化劑噴射系統后，因鈣離子的加入，粉塵比電阻變大，據相關論文論證，鍋爐噴鈣系統能使電除塵比電阻由1010-1012增大到1014-1016，而事實證明，當此堿化劑噴射系統投運后，1號機組電除塵出口粉塵濃度由20-30mg/m3上漲至40-50mg/m3，停運此系統后，粉塵指標恢復正常�？梢姺蹓m比電阻對電除塵效率影響巨大。

　　1.4煙塵濃度產生的影響

　　托克托發電公司使用的燃煤灰分在27%-31%，根據鍋爐總煙氣量計算，電除塵器入口粉塵濃度在設計值范圍內，電除塵的設計效率值是99.76-99.90%，電除塵出口煙塵濃度基本能控制在30mg/m3以下。但如果煙氣含塵量超出設備本身的設計處理量，必然會造成電除塵效率下降。

　　2、煙氣流速產生的影響

　　電除塵器正常工作階段，電場的風速不可太高，以免產生不良影響。由于粉塵在電場荷電之后沉淀到收塵板上需不少時間，若電場存在太高的風速，一方面增大了電除塵器對核電粉塵的捕捉難度，另一方面也容易使沉積到極板上的粉塵再次被氣流帶走，形成粉塵二次飛揚，尤其電極振打過程中更易造成此類問題，嚴重降低了電除塵除塵效率。根據托克托發電公司運行生產中的實際發現，電除塵器前的氣流分布板作用很明顯，托克托發電公司7號機組電除塵器在2013年出現電除塵出口粉塵濃度偏高、除塵效率下降問題，隨后在機組小修時發現電除塵入口的氣流均布板有脫落現象，造成進入電除塵器內的煙氣局部氣流過快，氣流分布不均，使除塵效率下降。針對此現象，我們要求在機組停備或檢修期間，必須將電除塵器內部檢查工作和進口煙道檢修工作同步進行。通過近兩年的工作，托電公司再也未發生過因氣流均布板問題造成的除塵效率下降問題。

　　3、電除塵器技術方面產生的影響

　　電除塵技術方面的影響包含了極間距、漏風率、振打力和振打模式幾種。

　　3.1極間距產生的影響

　　相關研究和實踐表明，一定范圍之中，同一體積的電除塵器應用高于300毫米的極間距能夠取得和300毫米極間距一樣甚至更高的除塵成效，其就表示一定范圍之中，粉塵離子的驅進速率和極間距成正比例關系。其是由于極間距的提高，放電極形成電暈電流于極板的散布也會變得更加均衡，就是說極板周圍場強散布也會更加均衡，有效發揮了總體極板表面的集塵能力，且提升了有效驅進速率。

　　3.2漏風率產生的影響

　　裝置進行加裝或者進行檢修的過程中，若外殼氣密性較差，裝置的漏風率則會提升，其一方面提升的煙氣量，另一方面進入殼內的低溫空氣會導致漏風部位結露，對裝置形成腐蝕。若極板與極線周圍發生漏風，受熱脹冷縮影響會造成極板和極線形變，對極間距產生影響，進而導致電除塵除塵效率降低，我廠在檢修期間將電除塵本體各密封圈、密封環作為必須的檢修項目，并且風壓實驗合格方可驗收。

　　3.3振打力和振打模式產生的影響

　　振打錘和搖臂規格決定了加裝效果，因加裝階段在冷態條件下開展，但工作階段，煙氣溫度通常保持在大約140攝氏度。因此，進行加裝和檢修的時候，需充分考量熱膨脹補償，進而確保在工作階段，振打錘擊打到砧子中央位置，這就需要我們在電除塵檢修后必須加強驗收管理環節。

　　二、提升電除塵除塵效率的方式

　　1、強化除塵器技術監管

　　電除塵器進行大修之后，需對其性能進行驗收，若不符合標準規定，不可投入使用。電除塵器投入運行后，通過熱態調節設立的工況條件在科學運行的前提下，基于現實中應用的煤炭類型、鍋爐負荷、燃燒狀況、飛灰以及粉塵狀況進行調節。此類調節包含控制柜運行模式、火花頻率、電壓調節，來保證運行中的電除塵器高效穩定。

　　2、強化運行階段電除塵器火花頻率、粉塵的比電阻和除灰體系的監管工作

　　電除塵器運行的過程中，需定時檢測粉塵的比電阻值。分析與消除粉塵的高比電阻對除塵器產生的不良影響。需切實消除粉塵的高比電阻導致的反電暈問題，減少粉塵層電暈電流。由于粉塵層臨界擊穿電場強度值通常為5-20千伏/厘米，且難以有效進行控制，需保證粉塵層不會出現反電暈問題，除非減少電暈電流的密度或者粉塵的比電阻。可一般的電除塵器若要減少電暈電流密度，需一同減少收塵區的場強，進而降低了除塵效率。所以，若要保證粉塵層不會發生反電暈情況，通常減少粉塵比電阻。電除塵器運行階段，需定時檢測粉塵比電阻值，進而提供電氣調節憑據與煤炭配比調節參照，進而優化粉塵的比電阻。若出現粉塵高比阻，需針對氣體實行調質。我廠采用煙氣增加三氧化硫的煙氣調質系統對粉塵比電阻的調節，因此，煙氣調質系統必須保證可靠運行。此外，需強化除灰體系的監管工作。電除塵器除灰體系的大灰斗和落灰管需嚴格進行保溫，防止結露導致粘灰問題，避免出現灰斗棚灰和滿灰現象，保證電除塵器安全運行。

　　3、優化電除塵運行模式和振打模式

　　在電除塵器實際運行中，不可避免的會出現因火花放電等原因造成的二次電壓升不起來，電場的二次電壓降低，直接會影響整個整流變的輸出功率降低，從而影響電除塵器的除塵效率，因此在運行過程中，需要運行人員加強電除塵器運行參數的變化，出現異常時需要對相應電場做降壓或者停運振打。另外我們廠根據實際，還做了一套負荷控制程序，電除塵器能根據負荷變化進行自動調整，節能的同時還能提高振打效果，從而保證電除塵的長期穩定運行。

　　4、提升振打系統的安全性

　　需減少振打軸同心度精準性的標準，降低其對基座的依賴性。因此，需將軸系中剛性長軸分成若干個活節軸，各軸單元安裝2個支座，首先，是限位軸承座，軸向均應用可移動式浮動聯軸器;其次，強化基座剛度，保證其形變與位移保持在對軸正常轉動沒有影響;最后，選擇軸系元器件的結構模式，優化振打控制設備與檢測設備，運用高品質的成套產品，提升振打成效，提升除塵器的使用年限和除塵效率。

　　5、減少粉塵中含碳量

　　為減少粉塵中的含碳量，需優化煤炭的燃燒狀況，并合理提升過剩空氣量。針對各鍋爐與煤炭種類，均需借助相關試驗得到最合理的出口氧量值，且以此為調節燃燒的參照。過道里空氣量不可過多，如果過多，就會導致煙氣量提升，降低電除塵器除塵效率。

　　三、總結

　　綜上所述，提升電除塵除塵效率屬于一類系統性的工作，要各方面緊密合作。由于環保方面的規定越來越嚴格，對電除塵器設定了更高的標準，此后的除塵工作難免發生別的問題，因此，需確保電除塵器可以穩定高效的運行，明確對電除塵除塵效率產生的影響的因素，并采用合理的應對方案，最終提升電除塵除塵效率。

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