濕式電除塵器本體晃動大的原因分析及對策

陳曉明

（廣州中電荔新電力實業有限公司，廣東 廣州511340）

1 引言

隨著國家對環保的日益重視，火力發電廠作為重要的能源企業，對污染物的排放也越來越嚴格。根據國家能源局下發的《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》，要推進燃煤機組大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值的環保改造，即在基準氧含量為6%的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3。為此，中國燃煤電廠超低排放改造如火如荼，其中濕式電除塵器是超低排放改造的主流產品之一[1]。濕式電除塵器作為一種高效除塵器，結合傳統的干式除塵器，它可實現煙氣粉塵濃度排放在10 mg/m3以下的目標。如此一來，濕式電除塵器也在越來越多的電廠得到應用。

2 濕式電除塵技術現狀

濕式電除塵器（WESP）是用于脫除濕煙氣中的塵、霧、液滴及氣溶膠、PM2.5等雜質的靜電除塵設備。作為脫硫前端除塵設備的有效補充，它可以對煙氣脫硫后的含石膏霧滴煙氣進一步除塵，從而達到煙塵排放低于10 mg/m3的目標。濕式靜電除塵器除了具有除塵效率高、壓力損失小、操作簡單、能耗小的特點，它還具有不受粉塵比電阻影響，無二次揚塵等技術優勢，對PM2.5、SO3酸霧等都有較高的脫除效率[2]。它適用于處理含濕煙氣，尤其適用于處理電廠、鋼廠濕法脫硫之后的含塵煙氣。常見的濕式電除塵器主要由陽極板、陰極線、高壓直流電系統及霧化沖洗系統組成。根據煙氣流向，濕式靜電除塵器可分為橫流式（臥式）和豎流式（立式），橫流式多為板式結構，氣體流向為水平方向進出，結構類似干式電除塵器；豎流式多為管式結構，氣體流向為垂直方向進出。

3 某電廠超低排放改造

某電廠有2 臺330 MW 的熱電聯產機組，在2015 年2臺機組相繼完成了煙氣超低排放改造工程，脫硫塔后增設了濕式電除塵器（WESP），整個煙氣處理流程如圖1 所示。

圖1 煙氣流程圖

該廠脫硫工藝采用石灰石-石膏濕法脫硫技術，吸收塔采用傳統的噴淋塔，塔高40.6 m，安裝有5 層噴淋層，噴淋層上部布置有3 級屋脊式除霧器，塔體下部安裝有上下2 層共6 臺攪拌器，上層攪拌器對應3 條氧化風噴管。煙氣經過吸收塔噴淋層后，再連續流經除霧器除去所含漿液霧滴，經脫硫處理的煙氣通過喇叭口狀的煙道進入濕式電除塵器，兩者之間通過非金屬膨脹節連接。濕式電除塵器采用水平板式結構，獨立布置在吸收塔出口煙道，采用金屬不銹鋼作為極板極線，上方設計有霧化噴嘴，可對收塵極進行連續清洗。整個濕式除塵器系統由除塵器本體、循環水系統、配套高壓整流設備及低壓控制系統等組成。經超低排放改造后，該廠的煙氣排放指標達到并超過了超低排放指標。

4 濕式電除塵器本體晃動

在2018-12，運行人員發現#1 機組濕式除塵器頂部電動葫蘆架晃動大，部分支架焊點有松脫情況。現場除塵器本體均有晃動，以濕電頂部晃動最為明顯。同時相鄰的吸收塔本體也有晃動，最高層的噴淋層循環管晃動明顯。

5 設備檢查處理

針對濕式電除塵器及脫硫吸收塔晃動偏大的情況，首先加固了相關晃動設備，同時組織人員進行了檢查分析。對濕式電除塵器及吸收塔外圍設備進行了檢測，但未找到明顯的振動源。為近一步解決問題，該廠聯系了設備廠家及相關科研單位人員對現場進行踏勘、診斷。設備廠家診斷鋼結構強度、撓度及受力在可接受范圍，濕式除塵器及脫硫塔區域地質未發生變化，沒有沉降，可排除外因影響。

為了減少晃動因素，對吸收塔漿液循環泵進行切換操作，同時對吸收塔頂部事故噴淋箱上的事故噴淋管增加軟連接，拆除濕電循環水管與吸收塔出口煙道測點的連接平臺上的抱箍，確保濕電循環水管與平臺不接觸，同時在其他不影響的地方加固循環管，避免因吸收塔晃動而帶動濕式電除塵器晃動。經過一系列處理后，濕式電除塵器晃動情況未得到改善。

為近一步查找原因，在2019-01，利用#1 機組停機的機會，對脫硫吸收塔及濕式電除塵器進行了內部檢查。檢查發現吸收塔出口與濕式電除塵器連接處的煙氣導流板出現脫落情況，導流板失效，如圖2 所示。吸收塔及濕式電除塵器內部其他附屬設備完好，未出現異常。將導流板修復正常后，#1 機組重啟，濕式電除塵器及吸收塔晃動大幅度降低，振動大問題得到解決。

圖2 吸收塔出口導流板脫落

6 濕式電除塵器晃動大的原因分析

濕式電除塵器高約45 m，對于該高層建筑來說，需考慮一定的風振影響。當建筑物受到風力作用時，不但順風向可能發生風振，而且在一定條件下，也可能發生橫風向的風振[3]。該地區年平均風速為1.8 m/s，結合實際風速情況及與#2 機組濕式電除塵器對比，風振對設備影響不大。且在無風情況下，該濕式電除塵器仍晃動。因此濕式電除塵器晃動大主因并不是風振因素。

當煙氣由吸收塔進口煙道進入塔內后，由下到上依次經過吸收區、噴淋層、塔內除霧器、出口煙道，吸收塔出口煙道與塔體呈90°布置，煙氣折向后通過喇叭形狀的入口進入到濕式電除塵器。由于除霧器橫截面積較大，當煙氣通過90°轉向后，極易在喇叭口處產生一個不穩定的氣流漩渦，這不僅增大了吸收塔的壓降，而且會對吸收塔及濕式電除塵器帶來沖擊，進而引起設備強烈的震動，甚至會造成事故。

該氣流漩渦產生的主要原因是氣體在轉角位會形成上部流速較高、下部流速較低的現象，導致氣流速度分布不均，在煙道喇叭口位置，便形成了氣流漩渦。一般在脫硫煙道內合理加入導流板，可以使氣流變得均勻[4]，避免氣流漩渦的生產。而當導流板失效后，產生的氣漩渦作用于濕式電除塵器，便會導致濕式電除塵器振動。

事后對導流板進行分析發現，由于導流板所處環境較為惡劣，氣體含濕量較大，腐蝕較嚴重且煙氣不斷沖刷，同時導流板焊點質量不過關，造成導流板焊點失效，導致導流板固定失效而掉落，造成煙氣擾動，這是造成濕式電除塵器晃動大的主要因素。

7 結論與對策

由于導流板失效造成煙氣分布不均勻，產生氣流漩渦，這是造成設備晃動大的主要原因。通過修復加固吸收塔出口煙道的導流板后，后端的濕式電除塵器晃動大大減小，恢復正常。在平時設備檢查與維護的過程中，要加強相關導流板的檢查，同時嚴把材料及安裝質量，防止出現類似的不安全事件。