影響黃島發電廠二期電除塵除塵效率低的原因及對策
我廠(山東黃島發電廠）二期2 臺215MW發電機組，是前蘇聯塔干洛戈紅色工作者工廠制造的TπB－215/AC系列Eπ－670－13.8－545KT型鍋爐。1998年年耗動力煤約108.5萬t，年排放的煙塵量達20萬t以上。為防止大氣污染，每臺鍋爐配備2臺BDK—150K型臥式單室三電場干式靜電除塵器。設計處理煙氣量為 152×104m3/h.臺。經青島市環境保護監測站于1999年6月11日對我廠＃4電除塵進行測試，其實際處理煙氣量已達201×104m3/h. 臺，超過原設計值的32.23％。鍋爐產生的煙氣量已大大超過在裝電除塵器的處理能力，造成鍋爐粉塵排放大大超標。不僅影響我廠國家一流企業形象，且對大氣產生了嚴重污染。僅對我廠電除塵器存在的問題，下面提出一些看法與見解，希望大家勘正。
1 影響我廠二期電除塵器除塵效率不高的原因
(1) 電除塵設計容量過小。設計處理煙氣量較排放煙氣量相差顯著，是二期電除塵器除塵效率低的根本原因。排放煙氣量大，就意味著煙氣含塵濃度大，粉塵粒子數量多，電除塵所釋放的電荷裂變減緩，出現電暈閉塞現象，造成塵粒不能獲得足夠電荷，以致除塵效率下降。要想解決這一病根，必須根據鍋爐實際飛灰排放參數，進行設計改型或增大電場。
(2) 常規電除塵器對粉塵比電阻較敏感。粉塵比電阻小于104Ω·cm（如飛灰可燃物Cfh>10％）或大于1012Ω·cm（如Sy<0.5％的低硫煤煙塵）都將造成除塵效率急劇下降。而我廠由于鍋爐的容積熱負荷較大，煤粉燃燒不充分，造成飛灰含碳量高，粉塵比電阻小于104Ω·cm，故使電除塵器除塵效率下降。
(3) 我廠鍋爐設計排煙溫度為151℃，實際平均排煙溫度在170℃左右，因此使電除塵器處理的煙氣條件惡化。從教科書中得知，當煙氣溫度超過150℃后，對飛灰比電阻值的影響很大，特別是對二電場煙氣中的飛灰相當敏感，使除塵電功率輸出受到極大影響。同時氣體密度、氣體壓力的變化，對電離、起暈電壓和電場強度等參數也將造成不利于設計條件的影響。
(4) 鍋爐各部及煙道、電除塵入口喇叭和本體漏風，造成煙氣量增加，流速加快，煙氣在電場內停留時間變短，也是使電除塵器除塵效率降低的因素之一。
(5) 引風機運行時，為了調整鍋爐兩側過熱器的溫差，通過調整引風機擋板開度，來改變兩側流量分配，致使2臺風機流量不等，煙氣分配不均，影響了電除塵器的運行性能。
(6) 對電除塵器內部，通過近幾年的運行實踐，其存在的問題有：
① 電除塵出入口喇叭段尺寸過短。
在煙氣進入電除塵本體時，煙道為漸擴形設計，流通面積增大，煙氣流速降低，可增加煙氣在電場中的停留時間。但由于入口漸擴段尺寸過短，使得煙氣在流速降低時，緩沖區域過小，斷面的驟變，使煙氣場突變，將會引起氣流的脫流、旋渦、回流現象，造成煙氣氣體分布不良，從而導致電場中的氣流極不均勻，使最前端的電場和部分通過煙氣量大的電場的除塵效果不佳。而出口段喇叭尺寸過短，煙氣壓縮過快，造成煙氣流速不是逐漸增加，而是突然增加，這就造成類似于射水抽氣器的原理，尾部極板上的粉塵，在振打下造成二次飛揚時，將已收集的粉塵再次帶離電除塵，造成大氣污染。
② 為使電場內氣流分布均勻，在電除塵煙道入口喇叭口處，設有兩道氣流分布孔板，即多孔板。由于電除塵安裝時，裝設的氣流導向板，沒有按照電除塵器氣流分布測試方法進行測試后加裝，而是等距離加裝。因此在小修中經測試σ′=0.54。氣流分布狀況大大超過部頒σ′≤0.1為優、σ′≤0.15為良、σ′≤0.25為合格的評判標準，并且多孔板無振打裝置。
③ 陰極大、小框架變形。
小框架上的陰極線卡子，因小框架變形和陰極線卡子不是單獨固定，而是在一根半圓管上焊接4只卡子的結構，因此由于變形和安裝工藝及位置限制，導致同一排卡子成了交錯布置，使第一電場異極距150±10mm和第二、三電場異極距203±10mm偏差很大，造成某一側間距縮短，使電氣間距誤差變大，嚴重影響電場電壓達到最大火花放電電壓，導致電場荷電性能降低。
④ 陽極板吊掛方式不好和整排陽極板變形嚴重。
二期電除塵陽極板型式為C 型，陽極板排由每塊長度為11.38m，寬度為0.480m的8塊極板組成。由于極板上部為兩塊槽鋼夾持固定，而不是用螺栓緊固。因此極板上端部分剛性過大，造成振打加速度沿極板，從下向上很快衰減至零，影響上部的清灰性能。而極板下部陽極振打桿，即陽極撞擊桿，是由扁鋼、凹凸套及振打砧等組成。扁鋼長 4.75m，且在上面鉆有19個均布的螺絲孔，造成剛性下降，抗彎曲、變形能力差，因此由扁鋼夾持的陽極板下部，在受到方向不間斷的振打力作用下，彎曲、變形而導致陽極板排變形。使異極距超標，二次電壓、電流降低，造成電除塵除塵效率明顯下降。
⑤ 振打裝置布置在電場內，是側部振打。
運行環境條件惡劣。塵中軸承在煙塵中運行，導致軸承與軸磨損嚴重，使整個軸系標高下降，導致振打錘與撞擊桿垂直中心偏移，不但使振打效果減弱，而且進一步引起陽極板偏移。振打加速度的減弱，使極板上的塵粒不能完全脫落，大大影響了后續煙塵的收集。陰極振打的偏離，造成振打加速度降低，不能使粉塵震落，引起陰極線上包簇的粉塵增粗，使放電線肥大，抑制了放電性能，導致電暈電流顯著下降。振打軸長13.92m，每根軸上又布置有35只振打錘（＃4爐一電場為47只），每只振打錘重9.3kg。在偏心力的作用下，振打軸本身極易變形。振打錘的拐臂開焊，掉錘現象又時有發生，使這一排陽極板掉錘或偏心后，振打不起作用，使整排陽極板收塵效果下降，且只能在停爐時才能處理。
⑥ 陰極線芒刺的鋼結構不合理。
＃3、＃4 電除塵小修時，一、二電場陰極線，由原星形線，更換為RS型新型芒刺線。該線因有輔助芒剌，克服了電暈死區和板電流密度分布不太均勻的缺點。但通過運行發現，因芒刺長期放電過熱，造成芒刺剛性下降，針尖變軟彎曲，造成異極距加大，放電能力減弱。而且一、二、三電場的粉塵與比電阻不同，應根據各種電暈線自身的優缺點，來選擇不同的電暈線。如一電場含塵濃度較高，容易發生電暈封閉，應選用對高的粉塵濃度適應性最好的RS線。末電場的飛灰比電阻高，應選用對高比電阻粉塵適應性最好的麻花線等。
⑦ 出口應加裝槽形板。
槽形板系統是排列在最后一個電場的出口端，對逸出電場的塵粒進行再捕集的裝置。由于總有一些微小的粉塵從電場中逸出和靠近電場出口部分極板上的粉塵，在振打時產生粉塵二次飛揚，使這些粉塵在電場中，來不及重新沉積到陽極板上，便脫離電場流出。當它們遇到前排槽形板時，則會沉積下來變為中性粉塵。還有一些粉塵隨氣流流向后排槽形板時，由于氣流轉向，粉塵失去動能，而再次沉積下來。槽形板又可阻隔氣流在漸縮的喇叭口內被壓縮而引起的回流旋渦對電場內氣流分布的影響，因而可保證電場出口處氣流分布的均勻性。因此槽形板對提高除塵效率有顯著作用。它具有改善電場氣流分布和控制二次揚塵的功能。而＃4電除塵出口安裝時，沒有加裝槽形板。這次小修時用舊的陽極板代替槽形板，起到了部分槽形板的作用，需在今后的改造中加裝槽形板。
(7) 灰斗加熱系統必須滿足灰的干燥要求，不致于使灰斗內發生膨灰現象，而灰斗的高低粉位也必須選取適中。因電除塵的除灰系統為水封密封，潮氣大，一旦保持不了低粉位，將造成電除塵內濕度大，陽極板和陰極線上粉塵受潮結塊，造成陽極板上沉積的灰塵振打不下來，不能繼續發揮收集塵粒的作用。而陰極線將因灰塵潮濕造成表面張力增加，而造成極線肥大，大大降低電暈放電效果。
(8) 從運行角度看，存在振打最佳周期問題。Sproull的研究表明，在電除塵出口的煙塵中，約50％是由于振打二次揚塵造成的。Tassicker對6臺高效電除塵的測定表明，低溫電除塵出口的煙塵中約30％是振打二次揚塵，而高溫電除塵出口的煙塵中，振打二次揚塵則高達約60％。防止清灰振打引起部分已被捕集的粉塵再飛揚，就存在振打最佳周期問題。振打間隔時間過長，易使極板面上積灰過厚，將降低帶電粉塵在極板上的導電性能，大大降低除塵效率；而振打周期過短，則極板上的粉塵會成為碎粉落下，引起很大的粉塵二次飛揚。因此極板振打周期的選擇應使極板沉積一定厚度的粉塵被敲擊時，能散碎成盡可能大的塊體沿板而落下。
(9) 隨著鍋爐運行參數的調整變化，電除塵器的運行參數均應做響應調整，使電除塵始終都在最佳工況下運行。當鍋爐投助燃油時，電除塵必須停運，以防止油灰聚集在極板極線上，污染極板極線，造成清灰效果嚴重惡化。
(10) 據有關資料統計，電除塵器的故障率以陰極線斷線最多，占68％，因此電暈線的可靠性，應在除塵器選型和安裝中得到足夠的重視。往往因為一根極線斷線，造成電場短路，而使整個電場處于停運或低效運行狀態，這樣非但達不到收集鍋爐飛灰的排放要求，而且會引起引風機的嚴重磨損，而導致由此而來的停爐事故。因此陰極線的固定方式，也是一個不可忽視的因素。
2 主要改進措施
2.1 鍋爐方面
(1) 燃燒低灰份優質煤。消除鍋爐系統各部漏風。疏通管式空氣預熱器堵管，以降低煙氣排放量和排煙溫度。
(2) 加強噴燃器消缺工作。做好爐膛的動力場試驗。采取輔助手段如在爐膛噴燃器周圍涂刷高溫遠紅外線涂料，以提高爐膛溫度。
(3) 調整好煤粉細度和一、二次風粉比例，使煤粉充分燃燒。
(4) 探討三次風不噴入爐膛燃燒的技術研究工作，減少飛灰含碳量，從根本上控制粉塵品質。這也是我廠下一步進行粉煤灰綜合利用的前提條件。
2.2 電除塵方面
(1) 根據鍋爐煙氣各參數重新設計改造電除塵器。新設計的電除塵器必須同時滿足環保對我廠煙塵排放要求和充分利用原有基礎設施以節約改造費用。筆者傾向于在原電除塵殼體上加高560mm，在2臺150m3電除塵器前各增加一個標準電場的方案。電場內的陰陽極系統全部用BE加長型電場替換，側部振打更換為頂部電磁錘振打，更換進出口喇叭，氣流分布板，出口增設槽形板。氣流分布板和槽形板均采用頂部電磁錘振打。小分區供電。控制部分采用上位機部分——智能電除塵控制系統（IPC系統）以上改造后的具體參數如下：
① 通過增加和加高電除塵器后，總集塵面積將由10290.37m2，增加為26853m2。
② 煙氣流速由1.39m/s(實測為1.47m/s)下降為1.324m/s。
③ 比集塵面積由56.24m2/m3/s，變為63.6 m2/m3/s。
④ 同極距為405mm。
⑤ 陽極板高度12m。
⑥ 粉塵的驅進速度為7.59cm/s。
⑦ 電除塵容量加大和單室4電場結構，煙氣停留時間將由8.76s延長至11.88s。
⑧ 從根本上解決了排放煙氣量與處理煙氣量相差很大的主要矛盾，將使電除塵除塵效率由原來的98.5％提高為99.3％。將煙塵排放濃度由第Ⅰ時段的600 mg/Nm3(干)，提高到第Ⅱ時段的350 mg/Nm3(干)標準。（根據GB13223—1996《火電廠大氣污染排放標準》的要求，我廠Ⅱ期電除塵執行第Ⅰ時段（10
(2) 采用BE型電除塵器的優點是：
① 振打裝置設在頂部，其好處如下：
a.振打垂直于極板、極線的軸線，作用力垂直向下，這個方向極板剛性強，振打時不顫動，使其極板變形和極線斷開的可能性大大減小。
b.振打裝置在電除塵外部的頂部，環境條件好，如出現問題又可在外面處理，不需要停機停爐，這就為電場有效投入率和除塵效率的提高創造了有利條件。
c.陽極板上部收集的粉塵較細較薄，下部較粗較厚，采用頂部振打清灰，極板上獲得的振打加速度分布上大下小，符合極板清灰對振打力的要求。
d.振打力與粉塵重力同向都垂直向下，有利于粉塵進行剝離，增加振打效果。
e.振打裝置是由電磁線圈組成，不需要減速箱，不存在漏油現象，且電磁振打維護工作量小。
f.振打裝置在頂部，電除塵內部空間加大，可多安裝極板極線，以充分利用空間，增加除塵面積。
g.電除塵內部只有極板、極線和步道等，整齊有序，人員進出檢修方便。
h.振打裝置不只是振打極板、極線，而且它還振打入口氣流分布板和出口槽型板。
i.頂部振打不存在振打偏離現象，不必擔心掉
錘、拐臂開焊等問題。因電場內部只有極板極線，因此更不必考慮排灰閘板門等設備，可簡化系統，減少漏灰點，提高運行可靠性。
② 小分區供電
即將現在的6個大電場，分為12個小電場，每側6個小電場，每臺變壓器帶甲乙側各一個小電場，不增加容量，其好處如下：
a.縱向3個大電場變成6個小電場，使后一個小電場的電壓可上升5kV，即上升10％，電暈電流值也相應提高，可提高電除塵的放電性能。
b.由大電場改為小電場供電，既可減少由火花放電引起的供電效率損失，又可避免電場極板間距不良引起的相互干擾。能有效提高電場的火花放電電壓。
c.對小電場供電裝置而言，其內阻抗大，火花放電時的限流作用好，這樣電場電壓相對恢復也快，同時也提高了電場的電暈功率。
d.如果電場內的極線在運行中短路，停運電場只停運1個小電場，即現在的1個大電場的二分之一，電除塵的投運率將大大提高。
③ 每塊陽極板所對應的陰極線由1根改為2根。其好處如下：
a. 放電點增加。
b. 放電線交叉，消除了盲區。
④陰極線結構不同。
其1～2電場為骨刺結構，放電針為1Cr18Ni9Ti，3、4電場為麻花線，更加適應電暈線對粉塵荷電的要求，除塵效率將進一步提高。
⑤ 選用新型電源控制裝置。
BE型電除塵的控制部分叫上位機部分——智能電除塵控制系統（IPC系統）其主要優點如下：
a.對各電場陰、陽極振打周期、時間及聯鎖關系進行設定，運行狀態和故障隨時顯示報警。并可設定和調整任意一個振打器的振打周期和振打力。
b.運行參數顯示和控制，各點及出、入口煙氣溫度檢測，以隨時調整電除塵的最佳運行方式和參數。
c.振打最大化控制，各點的振打力和振打高度及故障顯示。
d.與工廠計算機系統聯網，各網絡工作站都可以調看電除塵的運行數字。
e.最大的優點是可以電話托管，即通過電話系統將電除塵運行移交給制造廠家，由制造廠家給以控制和調整，達到要求后，再由電廠接管運行。
f.加濁度儀，檢測和顯示出口煙道的濁度，可實現大閉環控制，使出口煙道的濁度保持在設定的上下限之間，節能50％～70％。
⑥ 年維護費用低，小于1萬元。
從以上敘述可看出，BE型電除塵器克服了BDK型電除塵器的大部分弊端，具有較多的優點。
因我們對BE型電除塵器了解不是十分透徹，存在的問題也沒有列舉出來。
因此建議：針對＃4 電除塵器2004年大修，廠部應盡快組織有關部門和有關人員，重點考查電除塵頂部振打的使用廠家，了解其實用情況。因改造工作涉及面比較多，費用大，方案選擇需要慎重和多方論證，設備還要有制造工期，因此應盡早開展工作。將＃4電除塵改好，為其他電除塵改造或電除塵安裝提供好的借鑒。
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