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电除尘器

电除尘器是火力发电厂必备的配套设备,它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除,从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量,这是改善环境污染,提高空气质量的重要环保设备。

它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时,使其烟尘带正电荷,然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用,使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上,定时打击阴极板,使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中,从而达到清除烟气中的烟尘的目的。由于火电厂一般机组功率较大,如60万千瓦机组,每小时燃煤量达180T左右,其烟尘量可想而知。因此对应的电除尘器结构也较为庞大。一般火电厂使用的电除尘器主体结构横截面尺寸约为25~40×10~15m,如果在加上6米的灰斗高度,以及烟质运输空间高度,整个电除尘器高度均在35米以上,对于这样的庞大的钢结构主体,不仅需要考虑自主、烟尘荷载、风荷载,地震荷载作用下的静、动力分析。同时,还须考虑结构的稳定性。

电除尘器的主体结构是钢结构,全部由型钢焊接而成(如图10所示),外表面覆盖蒙皮(薄钢板)和保温材料,为了设计制造和安装的方便。结构设计采用分层形式,每片由框架式的若干根主梁组成,片与片之间由大梁连接。为了安装蒙皮和保温层需要,主梁之间加焊次梁,对于如此庞大结构,如何均按实物连接,其工作量与单元数将十分庞大。按工程实际设计要求和电除尘器主体结构设计,主要考察结构强度、结构稳定性及悬挂阴极板主梁的最大位移量。对于局部区域主要考察阴极板与主梁连接处在长期承受周期性打击下的疲劳损伤;阴极板上烟尘脱落的最佳频率选择;风载作用下结构表面蒙皮(薄板)与主、次梁连接以及它们之间刚度的最佳选择等等。另外电除尘器的控制器也是其重要的组成部份,常用的是:ALSTOM EPIC III等。控制除尘器的主要功能是调节电场的运行,控制对粉尘的荷电。智能化的控制器如ALSTOM的EPIC III可进一步提高除尘器的节能及减排效率。

电除尘器1-电极板;2-电晕线;3-瓷绝缘支座;4-石英绝缘管;5-电晕线振打装置;6-阳极板振打装置;7-电晕线吊锤;8-进口第一块分流板;9-进口第二块分流板;10-出口分流板;11-排灰装置。

⑴ 净化效率高,电除尘器可以通过加长电场长度、增大电场有效通流面积、改进控制器的控制质量、对烟气进行调质等手段来提高除尘效率,以满足所需要的除尘效率。对于常规电除尘器,正常运行时,其除参尘效率一般都高于99-。能够铺集0.01微米以上的细粒粉尘。在设计中可以通过不同的操作参数,来满足所要求的净化效率。

⑵ 阻力损失小,设备阻力小、总能耗低。电除尘器的总能耗是由设备阻力、供电装置、加热装置、振打和附属设备(卸灰电动机、气化风机等)的能耗组成的。电除尘器的阻力损失一般为150~300Pa,约为袋式除尘器的1/5,在总能耗中所占的份额较低。一般处理lOOOm /h的烟气量需消耗电能0. 2-0. 8kWh。一般在20毫米水柱以下,和旋风除尘器比较,即使考虑供电机组和振打机构耗电,其总耗电量仍比较小。

(3)烟气处理量大。电除尘器由于结构上易于模块化,因此可以实现装置大型化。单台电除尘器的最大电场截面积达到了400平方米。

(4) 允许操作温度高,如SHWB型电除尘器最好允许操作温度250℃,其他类型还有达到350~400℃或者更高的。

⑸ 可以完全实现操作自动控制。

⑴ 设备比较复杂,要求设备调运和安装以及维护管理水平高。

⑵ 对粉尘比电阻有一定要求,所以对粉尘有一定的选择性,不能使所有的粉尘都获得很高的净化效率。

⑶ 受气体温、温度等的操作条件影响较大,同是一种粉尘如在不同温度、湿度下操作,所得的效果不同,有的粉尘在某一个温度、湿度下使用效果很好,而在另一个温度、湿度下由于粉尘电阻的变化几乎不能使用电除尘器了。

⑷ 一次投资较大,卧式的电除尘器占地面积较大。

⑸ 在某些企业实用效果达不到设计要求。

1 影响电除尘器除尘效率的因素

1.1 高低压供电控制装置设计运行不佳

合理的电除尘器电晕功率是保证电除尘器安全、稳定运行的重要因素之一。电除尘器直流高压由380 V交流电流经可控硅高压整流设备供给,除尘器电场阻抗对高压供电装置来说是一个变化的负载。当电场阻抗升高、电流变小时,要求设备能自动升压;而当电场阻抗降低、电流变大时,要求设备能自动降压以保持设定的电流。整流变压器内部的电压、电流取样电阻,引进负反馈信号,经微机智能处理后移相控制可控硅的导通角,改变负载输出电压,达到稳定输出的目的,使电场获得最有效的电晕功率。然而有些电源及控制设备制造厂生产的控制器对设备控制特性和控制方式、保护功能等还不完善,再加上电厂运行和检修人员对设备原理的理解存在一定的盲区,从而造成供电控制装置运行不佳。

1.2 振打清灰装置的运行方式不合理

火电厂使用的电除器,无一不是采用振打方式清灰。在振打力度和均匀性都满足要求的情况下,振打制度(周期、时间、方式)是否合理对电除尘器除尘效率影响极大。

振打周期对除尘效率的影响在于清灰时能否使脱落的尘块直接落入灰斗。振打周期过长、极板积灰过厚,将降低带电粉尘在极板上的导电性能,降低除尘效率;振打周期过短,粉尘会分散成碎粉落下,引起较大的二次扬尘,即沉积在电除尘器收尘极上的粉尘再次被气流带出除尘器,尤其是末极电场的二次扬尘会大大降低电除尘器的效率。

导致二次扬尘的因素有许多,如粉尘的比电阻过高,产生反电晕收尘电场的烟气流速分布不均或流速过高而产生的紊流和涡流。因此,要求电场的烟气流速不超过3 m/s,一般电场中运行的烟气流速都在1.5 m/s左右,且尽可能使烟气流分布均匀,而振打清灰过频,是造成除尘器二次扬尘最主要的因素。遵循一定的程序,采用恰当的试验方法,建立正确的振打制度,同时加强对灰斗排灰设备的维护,防止灰斗出灰口堵塞,都能防止二次扬尘的发生。

1.3 锅炉的运行参数偏离正常值

在正常负荷下锅炉的烟气流量、排烟温度、烟气含尘浓度等参数值与电除尘器设计的参数相差不大,电除尘器都能正常运行。若锅炉烟气流量增大、排烟温度升高、烟气含尘浓度增加,电除尘器的运行工况就会恶化,使除尘效率降低。当锅炉长时间低负荷运行时,为稳定燃烧,必须投入重油或柴油助燃,造成烟气温度和烟气中的粘稠物增加。这些粘稠物造成阴极线肥大,阳极板积灰,导致电场的除尘效率下降。如果锅炉内水汽泄露,将增加烟气湿度,虽然在极短时间内因烟气被调质而降低了煤灰比电阻,除尘效率会升高,但时间稍长,电除尘器将严重积灰,尤其在泄露量大时,极板甚至结垢,会降低除尘器的使用寿命。

1.4 煤种的变化

如果锅炉燃烧煤种发生了变化,其热值较设计煤种低,灰分较设计煤种高,则会加大对输煤、制粉、除尘、输灰设备的磨损,缩短设备的检修周期。使用低热值燃煤,会使锅炉实际燃煤量增加,使烟气的含灰量增大。这样会使电除尘器处理烟气含尘浓度超过设计值,除尘效率将受到严重影响。为了消除因煤种发生变化而影响电除尘器的除尘效率,在除尘设备系统运行正常的情况下,每套电除尘器至少应进行一次针对典型煤种的特性试验,以确定煤种、供电、振打对电除尘器效率的综合影响,找出电除尘器的最佳运行方式。

2 加强对电除尘器的维护和检修工作

(1) 国电环保所生产的DJ系列微机自控高低压供电装置,它的高压控制部分采用先进的8098单片机和外围芯片,具有控制、保护功能完善、结构简单、使用方便的特点,并针对火电厂锅炉燃烧排放粉尘(飞灰)比电阻的变化提供多种供电运行方式,满足各种不同工况条件的要求。采用这种供电装置对原有的设备进行改造,可实现中央机远程并借助粉尘浊度检测仪的反馈信号构成电除尘器的闭环控制,达到高效节能运行的效果。其保护和报警功能涉及输入过流、输出开路、输出短路、欠压保护、偏励磁、可控硅开路和临界危险油温,几乎涵盖了火电厂电除尘器运行中的所有故障类型。

(2) 努力改善电除尘器的运行现状,严格执行《电除尘器运行维护导则》,对于设备运行中存在的故障和缺陷应及时处理,制订完善、合理的检修周期和项目。

(3) 机务方面。大修时对电除尘器内阴、阳间距进行调整,并记录调整前后的测量结果。对阴、阳极振打装置的设备(主要有振打电机、减器机、转轴、轴承、挠臂锤、绝缘连杆等)磨损情况进行检查并处理;对出灰系统、保温、加热系统、灰斗料位计、锁气器等装置进行检查和调试。

(4) 电气方面。大修时严格执行《电力设备预防性试验规程》中电除尘器章节对高压硅整流变压器、低压电抗器、绝缘支撑及连接元件、高压直流电缆等设备的试验项目和周期所作的明文规定,要对供电装置的触发装置进行性能测试,对各种保护进行整定试验,对电气高低压回路与仪表开关进行校检,并对整流变进行吊芯检查。

(5) 电除尘器大修后的整体调试。大修结束后,对整流变压器、电场进行空载升压试验,并在运行时进行额定工况下的U-I特性测试;对进、出口烟气温度与压力指示进行测试;对浊度仪、照明设备进行测试。如果有条件的话,还应该对电除尘器大修前后的除尘效率进行对比试验,以检验大修工作的效果。

3.目前最新的电除尘技术

(1)移动电极电除尘器

(2) 湿式电除尘器

(3)低低温电除尘器

(4) 微颗粒凝并技术

(5) SO3烟气调质技术

(6) 电袋除尘技术

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