關于電除塵器二次電壓回零的探討

摘要：本文以牡熱電廠電除塵器在運行中經常發生二次電壓、電流回零，尤其在冬季頻繁發生，影響了設備的安全運行和除塵效率，找出存在原因、探討機理和解決措施。

關鍵詞：二次電壓；原因；機理；措施

牡熱電有限公司現有三臺220t/h煤粉，除塵系統均采用電除塵器，設計有四個電場，除塵效率為99.9％。除灰方式為干式放灰濕式運灰。

在運行中時常發生電除塵器一電場二次電壓、電流回零，不能正常除塵，嚴重影響了除塵效果，尤其在冬季更為頻繁。經檢查電氣部分未發現異常，下部灰斗內灰已放凈，那是什么原因造成一電場電壓、電流回零呢?經反復檢查，認真研究發現，越是將灰斗內灰放凈，越是電場電壓、電流回零頻繁，原來灰放凈后，下灰口與電場形成通流，使冷空氣進入電場，嚴重地干擾了電除塵器的正常除塵工作，總結其影響有四方面：一、引起粉塵二次飛揚；二、電場溫度驟降；三、電暈封閉；四、水蒸氣將干灰變成濕灰。

下面分別敘述一下其影響的機理。

1 粉塵二次飛揚

產生粉塵二次飛揚的原因

理論上假設已經沉積在收塵極板上的粉塵不會被氣流重新帶走。但是在于式電除器中，沉積在收塵極上的粉塵如果粘附力不夠，容易被通過電除器的氣流帶走，這就是通常所說的粉塵二次飛揚。產生粉塵二次飛揚的原因與下列因素有關。

1.1 粉塵沉積在收塵極板上時，如果粉塵的荷電是負電荷，就會由于感應作用而獲得與收塵極板極性相同的正電荷，粉塵便受到離開收塵極的斥力。同時離子流又不斷供給粉塵負電荷，粉塵受到收塵極的吸力作用，所以粉塵所受到的凈電力是吸力和斥力之差。如果斥力大于吸力，就會使粉塵產生二次飛揚。當粉塵比電阻很高時，粉塵和收塵極之間的電壓降到沉積粉塵層局部擊穿而產生反電暈時，也會使粉塵產生二次飛揚。

1.2 當氣流沿收塵極板表面向前流動的過程中，可以假定極板表面和氣流之間的界面上氣流是靜止的，隨著氣流和極板表面的距離的增加，氣流速度迅速從零上升到其主流中的數值。因為氣流存在速度梯度，所以沉積在收塵極表面上的粉塵層將受到使其離開極板的升力。速度梯度越大，升力越大。為減小升力，必須減小速度梯度。其主要措施之一就是降低氣流速度。另一措施是把收塵極設計成能減小速度梯度的型式。

1.3 電除器中的氣流速度分布以及氣流的紊流和渦流都能影響粉塵二次飛揚。在電除塵器中，氣流分布常常是不均勻的，如果局部氣流速度很高，就有引起紊流和渦流的可能性。而且煙道中的氣流速度一般為10—15m/s，而氣流進入電除塵后突然降低到1m/s左右，這種氣流突變的情況也很容易產生紊流和渦流。此外，強烈的電風也能使沉積的粉塵產生二次飛揚。

1.4 當振打電極清灰時，沉積在電極上的粉塵層由于本身重量和運動所產生的慣性力而脫離電極。若振打強度或頻率過高，脫離電極的粉塵不能成為較大的片狀或塊狀，而時成為分散的小片狀或單個粒子，則很容易被氣流重新帶出電除器。

2 電場溫度驟降

電除塵器一般是負壓運行，如果殼體的連接處密閉不嚴，就會從外部漏入冷空氣，灰斗灰放凈后，其下灰口與電場形成通路，使通過電除塵器的風速增大，溫度驟降，由于溫度下降出現冷凝水，引起電暈極結灰肥大、絕緣套管爬電和腐蝕等后果，摻入的冷風越多，除塵效果就更惡化，尤其在北方冬季更為嚴重。鑒于這些原因，電除塵器設計時要保證有良好的密封性，殼體各連接處都要求連續焊接，除塵器運行要有合理的運行方式。此外，電除塵器捕捉的粉塵一般都比較細，如果從灰斗或排灰口漏入空氣，將會造成收下的粉塵產生再飛揚，也會使除塵效率降低，電除塵器出口端的灰斗漏風將更為嚴重。電場溫度對粉塵比電阻的影響也是很大的，粉塵比電阻是隨溫度的變化而變化的，當溫度超過200℃時，比電阻隨溫度的升高而降低；當溫度低于100℃時，比電阻隨溫度的降低而降低，溫度在150℃左右時，比電阻值最高。在通用的板式電塵器中，電暈電流必須通過極板上的粉塵層傳導到收塵極板上。若粉塵的比電阻超過臨界值，則電暈電流通過粉塵層就會受到限制，這將影響到粉塵粒子的荷電量、荷電率和電場強度等。粉塵的比電阻對粉塵的粘附力有較大的影響，高比電阻導致粉塵的粘附力增大，以至清除電極上的粉塵層要提高振打強度，這將導致比正常情況下的二次飛揚大，最終也使除塵效率下降，所以冷空氣的進入電場內對除塵效果的影響是非常大的。

3 電暈封閉

由于灰斗的灰放的越空，產生粉塵二次飛揚的時間越長，就越容易產生電場電暈封閉。

在電除塵器中，電暈外區不僅有氣體負離子形成的空間電荷，還有許多已荷電的粉塵粒子。由于粒子空間電荷的加入，電暈電流的變化受自身空間電荷影響就要加劇，當產生粉塵二次飛揚時，電除塵器處理含塵濃度高，粉塵濃度細(比表面積大)的煙氣時，電暈外區的空間電荷就由氣體的負離子和負粒子組成，而主要成分是負粒子，其總量比純氣體負離子時要大得多，而且由于粒子的遷移速度比離子小得多，所以對其電場得影響就比純負氣體離子時影響大得多，使得電暈極附近的場強削弱得更厲害。當煙氣中的含塵濃度高到一定程度時，甚至能把電暈極附近的場強減少到電暈始發值，因此電暈電流大大降低，甚至會趨于零，這種現象稱之為“電暈封閉”。由于電除塵器沿電場長度方向(煙氣流向)負粒子濃度是逐漸減少的，所以在第一電場主要以負粒子空間電荷影響電場，而末電場則因隨著塵粒被除去而主要以負氣體離子影響電場，又由于負粒子的遷移速度比負離子小得多，所以第一電場整個負空間電荷(包括負粒子和負離子)對電場的影響要比末電場大得多，這就是電除塵器運行時一般第一電場電暈電流小，而末電場電暈電流大的原因，熱態運行電暈電流總是小于空載升壓時電暈電流也是出于同一原因。

4 水蒸氣將干灰變成濕灰

灰斗灰放凈后，由于濕式攪拌器的水杠在繼續噴水，經噴嘴霧化的水蒸汽進入電場，粉塵一旦遇到水蒸氣或降低到一定溫度，灰便吸潮，很容易粘附到收塵極板、芒刺線、陰極大、小框架等設備上。由于濕灰有很強的粘附性，不容易振打下來，于是收塵極板上、芒刺線上的粉塵越集越多，當陽極板和陰極電暈線積灰連到一起時，造成電場短路，電暈線肥大以后不但大大降低電暈放電效果也會造成相互短路及電暈線與框架短路。等等這些，使電場二次電壓、電流下降或回零，腐蝕設備。

5 改進措施：

在每個灰斗上安裝料位計，由原來定次定時放灰改為定量放灰，灰斗灰位達到一定高度時，開始放灰；灰位放到最低點時，停止放灰。定量放灰，避免了冷空氣進入電場，保證了電場的穩定運行。同時也減少了放灰次數，降低了設備維護費用，延長了設備使用壽命。

安裝料位計以后，在高、低灰位設置了報警器，可以提示運行人員按時放灰，條件允許可以實現自動放灰，使人員從艱苦工作環境中脫離出來。

在運行中要根據鍋爐的負荷、煤種和粉塵情況進行相應的調整。若負荷高、煤質差、灰分大，第一電場易產生頻繁閃絡現象，應適當調低供電參數，而將第二、三、四電場盡量保持高供電參數運行。當鍋爐負荷不高，煤質較好、灰分又低而電場有相當裕度時(如四電場)，可采用調低供電參數來節電，或在確保首末電場投運下停止第二(或第三)電場。