火電廠濕式靜電除塵器的調試及異常分析

李 京，李秀忠（.哈爾濱理工大學（榮成校區），山東 威海 64300；.華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 700）

火電廠濕式靜電除塵器的調試及異常分析

李 京1，李秀忠2
（1.哈爾濱理工大學（榮成校區），山東 威海 264300；2.華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

為滿足國家最新環保政策要求，實現大氣污染物排放達標，某電廠通過實施技改增設了1臺濕式靜電除塵器。介紹了濕式靜電除塵器的工作原理、調試過程及調試中遇到的問題和解決方法，為其他火電廠濕式靜電除塵器建設、調試提供借鑒。

濕式靜電除塵器；粉塵濃度；運行調試；異常分析

1 濕式靜電除塵器簡介

1.1 工作原理

某電廠4號300 MW機組煙氣系統原配備三電場靜電除塵器，因不滿足環保達標排放粉塵濃度小于20 mg/Nm3的要求，于2013年在濕式脫硫吸收塔后與煙囪水平煙道之間增設1臺WESP-4型濕式靜電除塵器。該電廠環保設施工藝流程如圖1所示，即煙氣經脫硝→空預器（GAH）→干式靜電除塵器（ESP）→引風機（IDF）→一級濕法脫硫（WFGD）吸收塔→二級吸收塔（在建中）→濕式靜電除塵器（WESP）→煙囪，最終達標排放。

濕式靜電除塵器的工作原理與干式靜電除塵器基本相同，即煙氣中的粉塵顆粒吸附負離子，在電場力的作用下被吸附到集塵極上。但在濕式靜電除塵器中，水霧與粉塵凝聚，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集。收集到極板上的水霧形成水膜，通過沖洗水泵的自動定期沖洗（先自動降低電壓、再對極板進行沖洗），可保持極板的潔凈。由于濕式電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，不會產生二次揚塵；同時由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵濃度大幅度下降，因此濕式靜電除塵器對酸霧、有毒重金屬（汞、鉛特等），尤其是對PM2.5具有良好的脫除效果。目前，濕式靜電除塵器已在國內的火電廠中逐步得到應用，濕式靜電器外觀如圖2所示。

1.2 主要技術指標

（1） 處理氣體的種類：脫硫后的煙氣。

（2） 處理氣體量：1 180 000 m3/h。

（3） 額定電壓：40 000 V（最高80 000 V）。

（4） 氣體溫度：50-53 ℃。

（5） 常用氣體壓力：2.0 kPa。

（6） 入口粉塵含量：120 mg/Nm3。

（7） 出口粉塵含量：20 mg/Nm3以下。

（8） 捕集效率：87.9 %以上。

（9） 壓力損失：0.3 kPa以下。

圖1 電廠環保設施工藝流程

圖2 濕式靜電除塵器外觀

2 濕式靜電除塵器的調試

2.1 調試前應具備的條件

（1） 調試過程中應燃用設計煤種或盡量接近設計煤種，并保證煤質穩定。

（2） 調試期間按照調試要求提供機組負荷，并穩定運行。

（3） 濕式電除塵器正常投入，沖灰系統正常。

（4） 沖洗水系統中所有主、輔設備均正常穩定投入。

（5） 各測孔都能夠正常打開，測孔數量根據機組大小和現場情況而定，能正確反映濕式電除塵裝置煙氣、污染物等參數，測點的確定執行GB/T 16157—2006《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》（以下簡稱《采樣方法》）的規定。

（6） 濕式電除塵器各電場電壓、電流、電量等儀表以及其他在線儀表準確。

（7） 測試所用測量儀器均已校驗和標定。

（8） 調試期間，施工方及電廠運行人員應積極配合測試人員調整工況，并嚴格按照確定的調試條件調整運行參數。在調試中，若遇到異常情況，運行人員按操作規程進行處理，中止調試。

2.2 安全措施

（1） 電廠應有針對性地對測試人員進行安全教育，要求所有測試工作人員必須遵守GB26164.1—2010《電業安全工作規程》的有關規定。

（2） 臨時設施使用前必須經過檢查，確認其安全性能完好。

（3） 所有調試工作人員進入調試現場必須佩戴相應的防護用品。

（4） 所有的現場調試工作均須制定相應的安全措施，控制區域設置隔離設施和警告牌，防止非調試人員進入控制區域。

（5） 若調試現場發生危險情況，調試人員應盡快撤離危險區域。

（6） 服從當班值長命令。

（7） 與鍋爐控制系統連接調試時，必須得到運行和調試人員的確認和監護。

（8） 調試人員與機組運行人員的通訊聯絡必須暢通。

（9） 系統設備發生事故或存在相應的安全隱患時，調試方有權立即停止操作，盡快恢復正常狀態。

2.3 調試過程中的參數測試

2.3.1 濕式電除塵器效率測試

濕式電除塵器進、出口側采用皮托管平行全自動煙塵采樣測試儀，在測量斷面測點處的網格點上逐點取樣，取樣后將樣品烘干并稱重。最后，采用重量法計算出電除塵器效率。

電除塵器效率計算式如下：

式中：η——除塵效率，%；

Cin——進口煙氣含塵濃度（標態、干基），mg/Nm3；

Cout——出口煙氣含塵濃度（標態、干基），mg/Nm3；

Δα——本體漏風率，%。

將測試所用的濾筒統一編號，并在測試前、后對其進行烘干和稱重。具體要求為：將濾筒放入烘箱內，在105 ℃下烘干2 h；再將其取出放在干燥器皿內冷卻2 h；最后用萬分之一天平稱重、記錄。稱重后保留濾筒，并由測試人員處理。

2.3.2 煙氣成分測試

煙氣成分測試主要包括SO2，O2，CO2等的測試，測試采用網格法，網格布置按《采樣方法》執行。

采用可連續測量的物理化學原理或物理原理的儀器，對取樣管道進行加熱，加熱溫度高于140 ℃。

測量儀器標定采用高純度的合格標氣。在測量期間測量儀器采用標氣進行標定，至少在測試前后各標定1次。

2.3.3 煙氣溫度測試

在濕式電除塵器進、出口煙道采用能快速反映溫度的熱電偶探頭，按照網格法進行煙溫測試，取各測量點的平均值。網格布置按《采樣方法》執行。

2.3.4 煙氣量測試

在濕式電除塵器的進、出口側用溫度計、標準皮托管、電子微壓計和大氣壓力表測量煙氣溫度、靜壓、動壓和大氣壓力，以此計算出煙氣量。

2.4 濕式電除塵器調試啟動步驟

（1） 啟動工業水系統。

（2） 啟動工藝水系統。

（3） 就地檢查各密封風機在備用狀態。啟動單臺密封風機，檢查確認風機振動在正常范圍，風道暢通，入口管無堵塞，入口擋板調節裝置動作正常，DCS系統顯示正確；同時，將另一臺密封風機置“自動”狀態。密封風機運行正常后，投入出口加熱器，檢查確認加熱器運行良好。

（4） 啟動噴淋水泵，檢查確認噴淋水泵振動、出力正常，調節站處就地壓力指示正常，DCS系統顯示正確。將另一臺噴淋水泵置“自動”狀態。

（5） 啟動沖洗水泵，檢查確認沖洗水泵振動、出力正常，調節站處就地壓力指示正常，系統無泄漏，DCS系統顯示正確。將另一臺沖洗水泵置“自動”狀態。

（6） 啟動各漿液循環泵運行。

（7） 得到值長命令，將鍋爐燃油系統停運后，進行濕式電除塵器電氣高壓系統升壓。

電氣高壓系統升壓時，各控制柜均為“遠方”控制位。先啟動1號電場上部及下部絕緣子風機，當上部密封風機風壓高于1 kPa，下部密封風機風壓高于0.7 kPa，DCS顯示密封風合適時，可啟動1號電場上部及下部絕緣子加熱器（密封風合適是加熱器運行的必要條件）。加熱器啟動后，啟動1號噴淋水泵（啟動條件為1-4號電場全部密封風合適），然后打開1號電場噴淋閥，啟動噴淋水泵。以上設備啟動后，判斷噴淋水流量高于150 L/min，則認為設備正常投運，荷電準備完畢。

進行升壓時，在DCS系統設定二次電流給定值（正常運行為700 mA，也可逐步設定數值，逐步升壓），然后點擊1A高壓電源荷電指令，則1A高壓電源運行，檢查確認電壓自動升至40 000 V。觀察二次電流與二次電壓是否有異常，是否有較大的波動，如無異常，關閉高壓電源，等待設備正式投用；如有異常，則將高壓開關柜內開關推向接地端，充分放電后，檢查設備內部是否有短接、短路的地方。故障排除后方可再次進行升壓。

2.5 調試過程中的運行操作

濕式電除塵器運行中應定期沖洗，每個電場設置間斷沖洗運行啟動命令按鈕，由運行人員控制沖洗間隔時間（暫按8 h），定時啟動各電場沖洗過程。當沖洗水泵控制柜處于“遠方”控制位，且1號電場至少有1個高壓電源在運行狀態，而無1號電場以外的其他電場正在沖洗，以及該電場所有沖洗閥在關閉狀態時，點擊沖洗命令按鈕后，則1號電場電源降壓運行（沖洗電壓值為正常運行電壓值的一半，大約為20 000 V，此時邏輯中自動降低二次電流給定，暫按50 mA）。然后啟動1號沖洗泵，打開1電場上部沖洗閥。到達“上部沖洗時間”（5 min）后，關閉上部沖洗閥，同時打開1號下部沖洗閥；到達“下部沖洗時間”（5 min）后關閉下部沖洗閥，停止1號沖洗泵。閥門關閉后，延時一段控水時間（2 min）；到達控水時間后，1號電場升壓運行（約升至40 000 V，此時邏輯中自動升高二次電流給定，暫按200 mA）。1號電場沖洗結束后，由運行人員控制2號電場沖洗的間隔時間（暫按10 min）；到達時間后，啟動2號電場沖洗命令按鈕，依次執行，直至4號電場沖洗結束。在此期間若某電場上沖洗閥或下沖洗閥20 s后仍未打開，則中斷該電場沖洗，同時提示報警。

2.6 濕式電除塵器的停運步驟

（1） 聯系值長準備下達停止濕式電除塵器運行的命令。

（2） 入口煙氣量降至0，鍋爐引風機停止。

（3） 系統停運前，啟動沖洗水泵，對系統進行充分沖洗。

（4） 停止高壓整流系統。

（5） 解除備用噴淋水泵“自動”，停止運行的噴淋水泵。

（6） 解除備用沖洗水泵“自動”，停止運行的沖洗水泵。

（7） 停止各密封風機加熱器，停止各密封風機。

（8） 根據排污水箱液位，決定是否停止排污泵的運行。

3 發現的問題及處理方法

3.1 電壓表示數大幅度波動

由于噴霧嘴清洗不凈，粉塵過度附著在集塵板上。當粉塵突然落下時，多數情況下會發生電壓表示數大幅度波動的情況。

處理方法：通過增加洗凈次數，使附著粉塵落下，多數情況下電壓表示數大幅度波動就會停止。如果仍然出現大幅度波動，并出現火花放電變得激烈、陰極線振動、高壓控制柜故障指示燈亮等情況，則切斷一次電荷，數分鐘后再次接通電荷，并確認噴霧嘴沒有堵塞。通過以上措施，電壓表大幅度波動的情況明顯減少，運行趨勢表明處理效果良好。

3.2 高壓控制柜故障指示燈亮

除塵器室內發生永久短路，可能原因如下：

（1） 陰極線斷線；

（2） 粉塵堆積在陽極板上，并且和陰極線系統接觸；

（3） 重錘脫落；

（4） 絕緣子等破損、被嚴重污染，絕緣不良。

處理方法：停止系統運行，檢查陰極線是否斷裂，斷線時重新更換。陽極板積灰時，加大沖洗水流量，并觀察效果；若效果仍不好，則停機檢查處理。

3.3 電壓表、電流表示數都大幅波動

電壓表、電流表示數都大幅波動，并且最終電壓表的指針幾乎在0附近持續5-6 s，高壓控制柜故障指示燈亮。出現此情況可能有以下幾個原因：

（1） 陰極線系統的重錘從下部框架上出現偏離，陰極下部框架失去對陰極線的固定作用；

（2） 金屬絲等異物殘留在室內；

（3） 由于除塵器室內的氣體分布不均，導致某部分氣體偏流、電極間的間隔不整齊或陽極板變形發生局部的連續火花放電，造成短路；及導致陰極線振動，出現周期性火花放電。

處理方法：若是施工垃圾等金屬異物殘留在室內，或重錘從下部框架上出現偏離等原因，則應停機檢查。若是除塵器室內的氣體分布不均或陰極線振動，可適當調節電場出入口擋板，改善均流分布裝置，使煙氣流動均勻，降低電壓表、電流表示數波動幅度。

4 結束語

通過充分的準備和調試各方的密切配合，確保了此次調試工作的順利進行。同時，通過對調試中發現的異常工況分析處理，積累了調試操作經驗。2014年2月，經山東省環保廳驗收，該電廠濕式靜電除塵系統能有效脫除PM2.5以及煙氣中的重金屬，改造后煙塵排放濃度為11 mg/Nm3，低于20 mg/Nm3的國家排放標準。

1 胡志光.電除塵器運行及維修［M］.北京：中國電力出版社，2004.

2 黎在時.電除塵器的選型安裝與運行管理［M］.北京：中國電力出版社，2005.

3 唐國山.工業電除塵器應用技術［M］.北京：化學工業出版社，2006.

4 張 寧.電除塵設備檢修工（鍋爐運行與檢修專業）［M］.北京：中國電力出版社，2009.

5 原永濤.火力發電廠電除塵技術［M］.北京：化學工業出版社，2004.

6 能源部基本建設司.火電廠電氣設備啟動調試［M］.北京：水利水電出版社，1992.

2015-08-07。

李 京（1995-），男，本科，參加高等院校電氣專業學習，email：lcdc009@163.com。

李秀忠（1969-），男，高級技師，主要從事火電廠環保設備運行的技術工作。