電除塵改造后粉塵濃度高的分析

摘 要：與常規(guī)電除塵相比，高頻電源電除塵在工況適應(yīng)、煤種適應(yīng)性、安全性、電耗以及運(yùn)行費(fèi)用等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。在高頻電源改造后，粉塵排放卻沒能達(dá)到預(yù)期效果，甚至不如以前。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的觀察和分析，從電火花率開始引出，找到并解決了問題，達(dá)到了預(yù)期的效果。

關(guān)鍵詞：電除塵；高頻電源；火花率；自動(dòng)尋優(yōu)

1 引言

某廠現(xiàn)安裝2×600MW引進(jìn)技術(shù)國(guó)產(chǎn)超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐由哈爾濱鍋爐廠建造，型號(hào)為HG-1795/26.15-YM1，鍋爐設(shè)計(jì)煤種為淮南煤，校核煤種為山西保德、晉北煙煤。兩臺(tái)機(jī)組已同步建設(shè)工頻電除塵器，電除塵是由福建龍凈環(huán)保公司組建的每臺(tái)機(jī)AB兩列雙室四電場(chǎng)。二號(hào)機(jī)組于2009年08月14日通過168小時(shí)試運(yùn)行后投產(chǎn)，為了達(dá)到日益嚴(yán)格的環(huán)保要求和節(jié)能降耗該公司于2011年10月由阿爾斯通公司進(jìn)行了電除塵的高頻電源改造。該廠二號(hào)爐靜電除塵器高頻電源改造后，除塵器出口粉塵濃度波動(dòng)大，有嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象。

2 電除塵的過程和基本原理

電除塵的基本過程是：（1）建立電場(chǎng)，產(chǎn)生電暈，使塵粒荷電；（2）在電場(chǎng)力作用下，荷電塵粒向收塵極運(yùn)動(dòng)，收塵；（3）振打清灰和排灰。

所以只有這三個(gè)過程都能夠滿足才能達(dá)到良好的除灰效果，首先為了保證電除塵的除塵效率就得保證一個(gè)穩(wěn)定的負(fù)電暈，所謂穩(wěn)定的負(fù)電暈是指即將發(fā)生而未發(fā)生流注段的負(fù)電暈。穩(wěn)定的負(fù)電暈是單區(qū)靜電除塵器高效運(yùn)行的首要條件（即盡可能高的電壓而無火花發(fā)生的負(fù)電暈）。而保持穩(wěn)定負(fù)電暈的必要條件是：a.電暈極附近要有豐富的電子源，即該處的場(chǎng)強(qiáng)要高、電離要強(qiáng)。b.電暈外區(qū)要有有效的空間電荷（如負(fù)電性氣體O2、SO2、Cl2、H2O等形成的負(fù)離子及被其荷電粉塵的負(fù)粒子），若沒有足夠的起限制作用的負(fù)空間電荷，則流注、火花很快發(fā)生，使擊穿電壓降低，電暈不穩(wěn)定。

另外選用高頻電源，一定要和斷電振打控制配套使用，否則，會(huì)降低該電場(chǎng)預(yù)期的除灰效果，如果遇到高比電阻的粉塵要適度增加斷電振打的時(shí)間和頻率以便有效的防止反電暈的發(fā)生。

3 現(xiàn)場(chǎng)情況分析

3.1 火花率

針對(duì)以上原理比對(duì)二號(hào)爐靜電除塵器火花率和粉塵濃度的變化趨勢(shì)，發(fā)現(xiàn)火花率和除塵器出口粉塵濃度曲線有一致性，即火化率升高時(shí)排放濃度也升高。從統(tǒng)計(jì)中來看AB兩室中間兩個(gè)通道火花率高，其中二電場(chǎng)火花率最高，可達(dá)到50個(gè)/min甚至更高。

由于二電場(chǎng)的中間電場(chǎng)火花率極高，由火花產(chǎn)生的原理可知產(chǎn)生火花之前必定產(chǎn)生大量的流注，流注就是正負(fù)離子混合區(qū)，故而產(chǎn)生了大量的正離子附在粉塵上形成正粒子，但是該廠的電除塵沒有設(shè)計(jì)吸附正粒子的電極，故而一部分正粒子吸附到了陰極線上，這樣會(huì)導(dǎo)致陰極線粗大，另一部分則沒有被吸附而直接被排出，這樣就造成了粉塵濃度增大。另外由于產(chǎn)生了火花導(dǎo)致了該單元的除灰能力變差，很多粉塵不能除去，進(jìn)而增大了出口的粉塵濃度，所以現(xiàn)在主要是查明二電場(chǎng)火花率高的原因。通過觀察可知由于二電場(chǎng)峰值電壓過高導(dǎo)致電場(chǎng)擊穿，二電場(chǎng)在自動(dòng)尋優(yōu)下的電壓電流由粉塵的濃度和性質(zhì)決定，一定的工況和煤種的情況下粉塵的性質(zhì)也是一定的故而只能由粉塵濃度決定，可得知這是由于一電場(chǎng)的高頻電源沒能達(dá)到預(yù)期的除灰效果導(dǎo)致了大量的粉塵排到后面電場(chǎng)，造成了二三四電場(chǎng)的壓力過大，從而導(dǎo)致粉塵濃度排放增加，這一點(diǎn)可通過在一電場(chǎng)發(fā)生振打時(shí)來驗(yàn)證。這樣就進(jìn)一步的把問題轉(zhuǎn)向?yàn)楹胃哳l電源沒能達(dá)到預(yù)期效果。

3.2 高頻電源

該廠改用的高頻電源，廠家原來設(shè)置了兩個(gè)運(yùn)行模式：自動(dòng)尋優(yōu)模式和全脈沖供電模式。其中自動(dòng)尋優(yōu)模式是根據(jù)粉塵的濃度和性質(zhì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓電流既達(dá)到了除塵效果又能節(jié)省電能，全脈沖供電模式是采用大電壓大電流的方式運(yùn)行，對(duì)除塵效果的提高有幫助，但不能根據(jù)實(shí)際的工況進(jìn)行變化，浪費(fèi)電能。

自動(dòng)尋優(yōu)模式下一電場(chǎng)高頻電源的電壓最高僅為47KV，不能達(dá)到高頻電源應(yīng)該有的效果。通過查閱相關(guān)資料和詢問廠家得知，這是因?yàn)樽詣?dòng)尋優(yōu)的前提條件是有優(yōu)可尋，也就是系統(tǒng)內(nèi)必須存儲(chǔ)有各燃燒煤種不同運(yùn)行工況下的優(yōu)化參數(shù)，然后才會(huì)以這個(gè)參數(shù)為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行，否則即使采用尋優(yōu)模式運(yùn)行，系統(tǒng)也只能以它有限的“經(jīng)驗(yàn)”尋找它認(rèn)為的“最優(yōu)模式”。二號(hào)爐靜電除塵器高頻電源投運(yùn)后沒有一套完整的合適的尋優(yōu)參數(shù)，或者說以前的自動(dòng)尋優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)不夠合理，造成了高頻電源在“自動(dòng)尋優(yōu)”模式下不能找到合適的電壓電流，進(jìn)而導(dǎo)致了電除塵的一系列問題。為了驗(yàn)證，手動(dòng)設(shè)置了一定的參數(shù)（根據(jù)一號(hào)機(jī)一電場(chǎng)的電壓電流），保證了電壓電流穩(wěn)定在54KV/800MA和52KV/700MA，由于中間電場(chǎng)的灰比較多故而需要的電壓高，調(diào)整后電場(chǎng)內(nèi)火花全部消失，電除塵出口粉塵濃度降到了50mg/Nm3以下。保持設(shè)置的參數(shù)運(yùn)行一段時(shí)間，再次投入自動(dòng)尋優(yōu)發(fā)現(xiàn)很多時(shí)段能夠遵循設(shè)置的電壓電流運(yùn)行，說明了智能控制器記住了設(shè)置的參數(shù)，并且認(rèn)為設(shè)置的參數(shù)比較合適。

3.3 振打

由前面的原理可知電除塵要配備合適的振打和斷電振打才能達(dá)到更好的除灰效果，否則會(huì)發(fā)生反電暈之類的影響除塵效果的問題。之前由于一電場(chǎng)除灰效果差，導(dǎo)致了二三四電場(chǎng)壓力大，造成了一定的積灰，通過伏安特性曲線也能發(fā)現(xiàn)二三四電場(chǎng)存在嚴(yán)重反電暈現(xiàn)象，故而需要通過持續(xù)的斷電振打才能清除以前殘留的灰，使其發(fā)揮更好的清灰效果。根據(jù)該廠的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一組振打的參數(shù)，適當(dāng)?shù)脑黾恿苏翊驎r(shí)間和振打頻率，而且保證同一時(shí)間同一通道不會(huì)發(fā)生同時(shí)振打。由于阿爾斯通自動(dòng)優(yōu)化的計(jì)算和投入是在振打完成后30S開始的，因此當(dāng)設(shè)置好振打參數(shù)后也要相應(yīng)的修改自動(dòng)尋優(yōu)的投入時(shí)間，來保證自動(dòng)尋優(yōu)和振打的同步性。

4 結(jié)論

針對(duì)目前該廠的情況，對(duì)高頻電源設(shè)置了合適的電壓電流參數(shù)和振打參數(shù)，基本滿足了目前的排放要求，而且日后還會(huì)根據(jù)多個(gè)煤種設(shè)計(jì)不同的參數(shù)來滿足不同的工況的運(yùn)行。

對(duì)于高比電阻的粉塵由于負(fù)電性氣體少，對(duì)放電的發(fā)展抑制差，因此煙氣的擊穿電壓低（一般在50kv以下），不能形成穩(wěn)定的負(fù)電暈，換言之，此工況下在電暈外區(qū)會(huì)出現(xiàn)正離子及被其荷電的正粒子粉塵，因此要給正離子及被其荷電的正粒子粉塵一出路，從擊穿理論看，為了解決流注段的正、負(fù)粒子收塵問題，增加輔助電極，或采用 SO3煙氣調(diào)質(zhì)來形成穩(wěn)定的負(fù)電暈也是一種辦法。其中增加輔助電極需要對(duì)電除塵本體進(jìn)行改造，工期較長(zhǎng)投資較大；采用SO3煙氣調(diào)質(zhì)方法能較好的解決這一問題，國(guó)內(nèi)多家電廠已經(jīng)引進(jìn)了SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置，并取得了很好的效果。靜電除塵器未采取上述兩項(xiàng)措施之前，如果燃用比電阻過高的煤種時(shí)可采用降電壓運(yùn)行方式，使其不發(fā)生流注，但這只是一個(gè)消極措施，不能從根本上解決問題，而且具體的參數(shù)要根據(jù)煤種來調(diào)整。

二號(hào)爐靜電除塵器B8單元在自動(dòng)優(yōu)化運(yùn)行時(shí)火花率很高應(yīng)該電除塵器本體有問題，導(dǎo)致?lián)舸╇妷哼^低，最好利用停機(jī)檢修機(jī)會(huì)進(jìn)行檢查確認(rèn)。目前采用手動(dòng)設(shè)置參數(shù)降低電壓的方法保守運(yùn)行。

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