靜電除塵器超低排放改造方案與運行實踐

胡明建

(華能嘉祥電廠，山東 濟寧 272400)

0 引言

魯環發【2015】98號《關于加快推進燃煤機組(鍋爐)超低排放的指導意見》，明確了應對燃煤機組進行超低排放改造，要求機組主要大氣污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度在基準氧含量6 %條件下分別不高于5，35，50 mg/m3，并要求在2016年年底前，全省300 MW及以上公用燃煤機組完成超低排放改造任務的臺數達到70 %左右;在2017年年底前，全省300 MW及以上公用燃煤機組全部完成超低排放改造任務。為此，某電廠于2016年8月底開始對1號機組進行超低排放技術改造。靜電除塵器改造作為超低排放改造工程的重要組成部分，基本要求為:將靜電除塵器出口煙塵濃度由原設計值50 mg/Nm3降低至30 mg/Nm3。

1 改造前靜電除塵器設備概況

該電廠1，2號機組額定容量為330 MW，配套上海鍋爐廠有限公司生產的亞臨界控制循環汽包爐，型號為SG-1036/17．50-M882，每臺鍋爐尾部配備2臺雙室5電場靜電除塵器。

1號機組電除塵器為板臥式靜電除塵器，單臺除塵器流通面積為260 m2，雙室5電場，400 mm寬極距;前3個電場陰極采用BS管狀芒刺線，后2個電場陰極采用螺旋線，陽極板采用480C型極板;陰極振打采用頂部針輪傳動振打裝置，陽極振打采用側部傳動振打裝置。采用浙江佳環電子有限公司生產的GGAj02-1．2 A/72 kV高壓供電設備，PLC控制。輸灰采用分布式控制系統(distributed contorl system，DCS)控制，為山東魯能控制有限公司生產的LN2000控制系統。

2015年上半年入爐煤煤質情況如表1所示。

2015年5月，1號爐電除塵器性能測試結果如表2所示。

測試結果表明，需要對靜電除塵器進行技術改造，否則不能滿足靜電除塵器出口煙塵小于28 mg/Nm3的要求。

表1 2015年上半年入爐煤煤質情況

表2 2015年5月電除塵器性能測試結果

2 改造方法及效果分析

改造主要思路為:采用低溫省煤器將靜電除塵器入口煙溫控制到90 ℃，降低工況煙氣量和電場風速，降低粉塵比電阻，改善粉塵的荷電特性，提高靜電除塵器除塵效率。改造后技術性能保證值:電除塵器出口煙塵濃度小于28 mg/Nm3，本體漏風率不大于2 %，灰斗壁板溫度不低于125 ℃。

2.1 改造方法

2．1．1 電氣部分

將原一電場4臺硅整流變拆除，更換為4臺阿爾斯通高頻電源(1．2 A/85 kV）。

2．1．2 機務部分

(1) 1號靜電除塵器原灰斗上部2/3保留，對灰斗下部1/3(自原灰斗下法蘭底往上垂直高度2．75 m范圍內的灰斗)進行更換。更換后的灰斗用6 mm厚的304不銹鋼板制作。拆除灰斗下部原有方形手動插板門，更換為圓形手動插板門。

(2) 拆除1號靜電除塵器氣化風機。

(3) 灰斗加熱系統改造。拆掉除原靜電除塵器以外的除塵器灰斗電加熱器，增加灰斗蒸汽加熱系統并對灰斗進行重新保溫。滿足灰斗加熱需要，保證灰的順暢流動。

(4) 將頂部絕緣系統原電加熱器更換為大功率加熱器，并配置相應的加熱控制器。重新制作更換絕緣密封蓋板。

(5) 更換原靜電除塵器人孔門，在人孔門四周700 mm內貼3 mm厚的316L不銹鋼板。

2.2 效果分析

改造后，靜電除塵器入口煙溫由130 ℃降低至95 ℃左右，電場風速及粉塵的比電阻均相應降低。改造前，入口煙塵濃度31 g/m3，出口煙塵濃度41 mg/m3，經過脫硫單塔協同除塵后，煙囪入口排放濃度在30 mg/m3以下。改造后，1號靜電除塵器出口煙塵濃度一般維持在30 mg/m3，經過脫硫單塔協同除塵及濕式電除塵后，煙囪排放煙塵濃度為2—3 mg/m3。靜電除塵器的除塵效率得到了較大提高，達到了改造的目的。

3 改造后出現的問題及對策

3.1 人孔門及除塵器壁板腐蝕問題

低低溫省煤器投用后，導致靜電除塵器入口煙溫由130 ℃降低至95 ℃左右。盡管對于鍋爐煙氣的酸露點數據還缺乏較準確的計算公式，不同的計算方法差別較大，但對同一工況的煙氣引用不同的公式計算的酸露點一般在90—120 ℃，最大誤差能達到30 ℃左右。實踐證明，低低溫省煤器投運后靜電除塵器的某些漏風部位及保溫不良處的溫度肯定是低于酸露點的。如人孔門密封不嚴及靜電除塵器的兩側壁板保溫效果不良時，均會導致靜電除塵器煙溫低于煙氣酸露點溫度，從而形成酸液滴，造成化學腐蝕或電化學腐蝕。現場發現兩側壁板的腐蝕情況尤其嚴重。另外，因灰塵中吸附了大量的硫酸酸霧，當輸灰不暢引起灰斗存灰時間較長時，也會引起灰斗腐蝕，因此檢修期間應對人孔門及灰斗內壁進行重點檢查。

圖1，2為1號機組低低溫省煤器投運5個月后電除塵器壁板及人孔門處腐蝕情況的照片，而低低溫省煤器改造前多次檢查均未出現壁板及人孔門腐蝕的現象。

針對該異常現象，應采取以下措施:

(1) 技改時，應重點考慮低溫腐蝕的實際情況并做好相應的技術措施，如整體更換不耐腐蝕的壁板、極板、極線材料等;

(2) 工程及檢修期間應切實做好漏風點排查工作，減少漏風點，人孔門處一定要密封嚴密;另外還要對靜電除塵器進行良好的保溫，保溫層應適當加厚;

(3) 因煙氣酸露點高低主要受煙氣中灰分、水分、SO3含量等因素影響，故運行中應高度重視煤場的煤種摻配工作，加強鍋爐燃燒調整，并適當調整低低溫省煤器的運行工況，保證合理的電除塵器入口煙溫。

圖1 除塵器壁板腐蝕穿孔

圖2 除塵器人孔門腐蝕情況

3.2 火花率過高問題

對一電場進行高頻電源改造后，初期運行參數較高，二次電流一般維持700—800 mA，二次電壓在60—65 kV。而在運行一段時間后出現了火花率過高的情況，導致電場無法正常運行。電除塵器內部的工作狀況較為復雜，粉塵特性、煙氣性質、本體結構及供電控制質量都是影響電除塵器性能的主要因素。火花率過高，導致運行參數達不到額定值，被迫降參數運行的情況最為常見;火花率過高的最可能原因是極板極線變形導致的極間距減小。在運行期間當火花率過高時，應當根據高頻設備的控制特性進行運行方面的優化調整。一般采取降低二次電壓、維持最大二次電流的方法來保證故障電場的投入，以確保電除塵器出口煙塵不超標。

檢修期間應對電場內部作全面檢查、清掃，尤其應調整更換松弛或斷開的陰極線，恢復變形的陽極板，更換性能不佳或已經損壞的零部件。高頻電源供電控制方式優于一般的高壓供電方式，但在粉塵特性和煙氣性質一定的情況下，靜電除塵器本體的性能(竄氣、漏風、電極變形等)對電場的正常投運影響較大，可見在選用先進的供電控制方式的同時，還應做好基礎的檢修、運行維護工作。

3.3 煙塵濃度周期上升問題

改造前及改造后靜電除塵器出口煙塵濃度存在周期性的瞬間值大幅度上升的現象(見圖3)。

圖3 電除塵器出口煙塵排放數據曲線

經過認真排查，確認原因為每間隔固定周期(約1 h)多個電場的陰陽極振打裝置會同時振打，造成二次揚塵較多，導致靜電除塵器出口煙塵濃度峰值周期性出現。

在多電場除塵器中，由于前部電場極板上粉塵層的形成比后部電場快，前部電場中集塵極的振打頻率要比后部電場中的高，通常可以是后部電場中的2—3倍。后部電場積灰很慢時，也可采用前后部錯時振打的方式，以減少二次揚塵集中增多。在除塵過程中，有一小部分粉塵將吸附在陰極框架和陰極線上，如果不及時清除，粉塵的堆積將會產生電暈封閉，從而降低除塵效率，因此必須采取有效的振打來清除陰極系統上的積灰。振打周期對除塵效率有著直接的影響，合適的振打周期通常只有在運行中通過現場實踐才能得到。當前振打參數的設置一般都是設定振打周期、振打起始時間、振打運行時間、停止時間，有的程序還設定了降壓振打模式，可見通過電廠方技術人員人工設置的辦法來避免出現多個電場振打裝置同時振打的現象無疑是非常困難的。鑒于該異常現象影響煙塵參數較嚴重，建議以后進行超低排放改造的電廠應該將優化電除塵振打方式的工作列為技改內容，并由廠家組織專業人員對振打程序進行合理設計。建議新建電廠可選用矩陣電磁振打裝置。

3.4 灰斗下灰不暢及輸灰管道堵塞問題

改造后多次出現灰斗下灰不暢及輸灰管道堵塞的問題，主要原因有以下3點。

(1) 在采用低低溫省煤器后，煙溫大幅降低，由130 ℃降低到95 ℃;盡管采取了灰斗蒸汽加熱方式，實際運行中也只是保持灰斗壁溫在100 ℃左右，不能穩定保持在120 ℃以上。灰斗加熱系統的穩定可靠，關系到電除塵系統的安全穩定運行，還將影響到輸灰管路的暢通及除塵效率。如果輸灰系統運行正常，灰斗持續維持在不積灰狀態，一般問題不大;但當輸灰系統故障，如更換圓頂閥或管道泄漏時處理時間較長，此時灰斗內積灰無法及時送出，灰斗內灰料溫度較改造前下降幅度較大，造成灰料流動情況較差，壓實后極易使灰斗篷灰而造成下灰不暢，導致高料位報警，輸送過程中也極易出現堵管。

(2) 由于倉泵及管道均進行了嚴密保溫，導致在輸灰管道堵塞時處理難度增大，無法準確判斷管道堵塞部位，更無法采用大錘敲擊振打方式進行疏通，處理時間過長，造成管道內粉塵溫度進一步降低、水汽析出粘度增加、灰料流動性變差而延誤最佳處理時機。

(3) 本次技改對原灰斗氣化風機進行了拆除，取消了灰斗氣化風。正常情況下，灰斗氣化風能夠使干灰保持良好的流動性能，有利于灰料在輸送管道內平穩輸送。

針對改造后灰斗下灰不暢及管道堵塞的問題，建議在下次技改時進一步核算蒸汽流量及灰斗升溫幅度，增加灰斗蒸汽加熱盤管與灰斗壁的接觸面積，確保灰斗壁溫達到120 ℃以上。對一電場輸灰管道保溫時盡量留出大錘敲擊振打點位，倉泵保溫時應在中央部位從上到下留出足夠長的檢查口，以便于運行人員對倉泵的下灰情況進行日常的檢查與判斷。另外，改造時宜保留灰斗氣化風的方式。

4 結束語

在各燃煤電廠超低排放改造工程中，采用“高頻電源+低低溫省煤器”模式的靜電除塵器改造方案較為常見，但行業內對此模式并無長時間的運行經驗。各電廠應摸索最優運行方式，對靜電除塵器進行正確的檢修與維護，及時解決運行中出現的一系列新問題，總結更多的經驗，從而實現靜電除塵器的高效運行，也為后續工程提供實際的運行數據支持，有利于其進一步優化，更加符合生產現場實際。