燃煤電廠濕式電除塵器噴嘴故障處理及防范對策

陸瑞源，王利強

(廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東珠海 519050)

燃煤電廠濕式電除塵器噴嘴故障處理及防范對策

陸瑞源，王利強

(廣東珠海金灣發(fā)電有限公司，廣東珠海 519050)

針對濕式電除塵器噴嘴故障的危害，通過實例分析燃煤電廠濕式電除塵器噴嘴的主要故障現(xiàn)象，總結(jié)相應(yīng)的切實可行的應(yīng)急策略，并進一步提出有效的防范對策，為同類型機組故障處理提供借鑒。

燃煤電廠;濕式電除塵器;噴嘴;對策

0 引言

隨著國家新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的實施［1-2］，截至2015年4月，我國建成、在建及簽訂合同的燃煤電廠濕式電除塵器約200臺，裝機容量共計120000MW。國內(nèi)燃煤電廠將該技術(shù)應(yīng)用于脫硫后，解決末端煙塵排放問題，同時解決微細(xì)粉塵PM2.5、脫硫產(chǎn)生的石膏雨和重金屬汞等復(fù)合污染物的協(xié)同控制［3］。由于濕式電除塵技術(shù)在我國應(yīng)用時間較短，運行經(jīng)驗尚未成熟。濕式電除塵器噴嘴對濕式電除塵器的安全運行具有重要的意義。

濕式電除塵器噴嘴故障帶來的危害:噴嘴出現(xiàn)堵塞，霧化效果變差，除塵效率下降，嚴(yán)重時導(dǎo)致集塵極板水膜中斷，帶來腐蝕問題，以及集塵極、放電極粉塵堆積;噴嘴脫落導(dǎo)致高壓電場二次電流大幅度波動，二次電壓下降，閃絡(luò)頻繁，最終高壓電場因輸出短路跳閘;噴嘴的長期的磨損和腐蝕，會影響水膜形成，影響噴嘴的噴淋效果;濕式電除塵器為雙室一電場除塵器，沒有旁路，也不能實現(xiàn)單側(cè)運行，噴嘴堵塞的清理，必須停機才能進行，而且清理工作困難，檢修工期長。

因此，研究濕式電除塵器噴嘴故障，并在故障時采取何種有效控制措施，以及濕式電除塵器正常運行中如何防范噴嘴故障，對提高燃煤電廠濕式電除塵器的安全性和可靠性、減少機組非停次數(shù)，具有重大意義［4-5］。

1 濕式電除塵器概況

廣東珠海金灣發(fā)電公司(簡稱“金灣發(fā)電公司”)3、4號機組鍋爐是600MW超臨界直流爐。新增濕式電除塵器(簡稱WESP)分別于2014年12月、2015年4月投產(chǎn)，是廣東省內(nèi)首臺投產(chǎn)600MW機組濕式電除塵器，其煙塵、SO2、NOx排放濃度分別達(dá)到燃機排放限值(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)，即5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3。新增WESP采用日本日立技術(shù)，臥室布置、板式結(jié)構(gòu)，采用間歇式噴淋系統(tǒng)、特殊防腐設(shè)計，具有較高的可靠性。ZNYW120型濕式電除塵器主要參數(shù)如表1所示。

WESP頂棚內(nèi)部設(shè)置了形成集塵板水膜的內(nèi)部水配管以及噴嘴。內(nèi)部配管由陰極線噴淋管路、氣體均布板噴淋管路和陽極板噴淋管路三部分組成。噴淋管道安裝分別A、B、C三種不同噴嘴，這三種噴嘴口徑分別約8mm、12mm、1.8mm。陽極板噴淋管路安裝的C類噴嘴保證WESP正常工作狀態(tài)下連續(xù)噴淋，每根配管的最佳流量為6.7t/h，主要作用是清除陽極板收集的粉塵和吸收SO3氣體。

這種針孔型噴嘴是日立WESP的一個關(guān)鍵的部件，技術(shù)特點是液膜形狀相似，呈現(xiàn)對稱扇形面，水噴到陽極板后無反濺，各噴嘴噴射力均勻，流量基本一致，水膜扇面剛好覆蓋陽極板長度范圍。噴嘴安裝角度直接影響到除塵效率、陽極板的工作壽命，甚至能否正常帶水升壓［5］。

表1 濕式電除塵器主要參數(shù)

2 WESP噴嘴主要故障

2.1 噴嘴堵塞

國內(nèi)某電廠濕式電除塵投入運行一個月后，停機檢查發(fā)現(xiàn)沖洗水噴嘴部分堵塞，主要原因是設(shè)備安裝好后，沒有足夠的時間對系統(tǒng)管道沖洗干凈，而噴嘴孔徑又小，首次投入循環(huán)水系統(tǒng)后導(dǎo)致較多雜質(zhì)堵塞噴嘴，由于濕式電除塵不設(shè)至隔離檔板，無法在線半側(cè)處理，不得不停機進行清理，而且清理相當(dāng)麻煩，檢修時間需要很長。

由于C類噴嘴噴頭口徑只有1.8mm，當(dāng)運行中循環(huán)水水質(zhì)控制不好時，很容易發(fā)生堵塞。金灣發(fā)電公司W(wǎng)ESP投入運行四個月后，運行中循環(huán)泵的頻率和壓力緩慢上升，由于這時期機組負(fù)荷較低，WESP出口煙塵變化不明顯，停機檢查時發(fā)現(xiàn)10%左右的噴嘴堵塞，針孔型噴嘴堵塞后，沖洗水流量變小，觀察極板邊緣出現(xiàn)無水膜現(xiàn)象，集塵極、放電極粉塵堆積。

針對上述情況，為避免濕式電除塵器噴嘴堵塞，金灣公司采取以下處理措施:

(1)在噴嘴安裝前，逐一對WESP本體、循環(huán)水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)的設(shè)備管道進行全面的清理，再在電除塵沖洗水母管處安裝細(xì)濾網(wǎng)進行深度沖洗，待水質(zhì)干凈后接入循環(huán)系統(tǒng)運行。

(2)在濕式電除塵投運前，進行噴嘴霧化試驗，檢查噴水的角度和霧化效果，確保噴嘴的正常運行。

(3)濕式電除塵運行中，加大前部陽極板1～5號每根配管的大流量沖洗頻率，周期縮短為24h，控制每根配管的沖洗流量50t/h，沖洗時間2min。

(4)后部陽極板6號配管保持連續(xù)沖洗;低負(fù)荷時調(diào)整后部陽極板7號配管的沖洗間隔。

(5)陰極線和均布板沖洗周期縮短為每周一次，A、B側(cè)每側(cè)沖洗時間10min。

(6)循環(huán)水水質(zhì)的控制。循環(huán)水pH值控制在4～5，懸浮物質(zhì)量濃度＜1000mg/m3。循環(huán)水泵出口母管自清洗過濾器每8h運行一次。

2.2 噴嘴脫落的現(xiàn)象及分析處理

某日20∶01∶56，4號機WESP的A2高壓柜二次電流由 1400mA突然大幅度波動，二次電壓由41kV下降21kV，閃絡(luò)頻率2次/min，20∶04∶30時運行區(qū)域穩(wěn)定，持續(xù)2min后又開始波動，而且波動劇烈，閃絡(luò)頻率達(dá)到7次/min，到20∶08∶47時來“輸出短路”跳閘，整個過程歷時8min。其中循環(huán)水流量、壓力也有相應(yīng)的變化，其余運行參數(shù)如煙氣流量、煙溫等變化很小。A2出現(xiàn)“輸出短路”跳閘故障后，分析原因如下:

(1)排除煙氣攜帶雜物帶來影響。在煙氣流量不變情況下，A2二次電流波動、電壓下降主要與噴水情況和煙道內(nèi)部雜物有關(guān)。因煙氣先通過脫硫吸收塔噴淋層的漿液洗滌后再進入電除塵，煙氣攜帶雜物的可能性很小，而且如果雜物進入電除塵，其運行參數(shù)和絕緣數(shù)據(jù)均會有所不同。

(2)排除金屬導(dǎo)體搭結(jié)。故障后再次遠(yuǎn)方進行升壓，二次電壓達(dá)到21kV，可以排除金屬導(dǎo)體搭結(jié)在陽極板和陰極線之間的可能性。

(3)起初循環(huán)水流量下降、壓力升高，當(dāng)時運行值班員并無操作，可以判斷開始噴嘴沒有脫落，噴嘴被異物(如沙粒等)堵塞的可能性更大。由于管道壓力升高持續(xù)6min，導(dǎo)致C類噴嘴脫落，水直接沖到陰極線上導(dǎo)致短路。

處理過程如下:在遠(yuǎn)方對A2進行升壓，當(dāng)二次電壓達(dá)到21kV、二次電流達(dá)到1080mA后發(fā)生放電現(xiàn)象，立即停運A2?，F(xiàn)場測試A2絕緣＜300Ω，絕緣不合格;在A測不噴水的情況下，測試A2絕緣合格;在C類配管1～5號管噴水并且流量正常的情況下，測試絕緣合格;在C類配管1～6號管噴水并且流量正常的情況下，絕緣測試不合格;關(guān)閉4號濕式電除塵A側(cè)C類配管6號管噴水，A2高壓柜空升合格，各運行參數(shù)正常;停機檢修時，發(fā)現(xiàn)循環(huán)水箱內(nèi)有脫落的C類噴嘴，進一步檢查噴嘴與其配管印螺紋加工精度不一致導(dǎo)致緊固不牢，經(jīng)焊接處理后正常。

2.3 噴嘴磨損及腐蝕

濕式電除塵器噴嘴是保證水膜的一個關(guān)鍵的部件。但是噴嘴運行過程中循環(huán)水中含沙量較高，水壓較高、流速快，對噴嘴有較強的磨損，長期運行后噴嘴磨損，對噴嘴的噴淋效果有一定影響，必須更換。另外，每次小修都要對噴嘴進行檢查以及做水膜噴淋試驗，確保噴淋效果良好。

3 防范對策

由于濕式電除塵器正常運行是通過噴嘴在集塵極形成連續(xù)的水膜，并將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出，如噴嘴出現(xiàn)故障，會造成噴淋、霧化效果變差，甚至導(dǎo)致高壓電場不能運行。為防止?jié)袷诫姵龎m器出現(xiàn)噴嘴，采取以下防范對策:

(1)正常運行期間應(yīng)注意監(jiān)視各噴淋管流量正常、濕電循環(huán)水泵電流和出力、流量正常，壓力在正常范圍。

(2)因前段陽極板大部分噴淋管路故障無法投運時，應(yīng)保持后段陽極板工藝水噴淋，超過2h應(yīng)停運對應(yīng)的高頻電源。電場內(nèi)部大部分前段陽極板噴淋故障短時無法處理的，也應(yīng)停運相應(yīng)高頻電源。

(3)為防止陰極線和氣流均布板噴淋噴嘴在暫停階段堵塞，陰極線和氣流均布板設(shè)有大流量沖洗，應(yīng)在鍋爐運行和濕電運行期間均保持正常投運，如效果差，應(yīng)調(diào)整大流量沖洗頻率和沖洗流量。

(4)為防止陽極板工藝水噴淋噴嘴在暫停階段堵塞，陽極板工藝水噴淋噴嘴設(shè)有大流量沖洗，應(yīng)在陽極板工藝水長期不噴淋以及鍋爐啟動和停運過程期間的濕電未投運階段，進行大流量沖洗，如效果差，應(yīng)調(diào)整沖洗水流量。

(5)保證2臺濕電循環(huán)水泵正?？赏?，1臺故障應(yīng)及時檢修，以免引起濕電無法運行。同時確認(rèn)1臺循環(huán)水泵處于主泵狀態(tài)并可隨時啟動。

(6)保證濕電噴淋排水箱排水泵的正常運行和外排流量，出現(xiàn)堵塞或流量不足或水位高，應(yīng)及時檢查分析原因，避免噴淋排水箱水質(zhì)惡化并大量溢流如循環(huán)水箱，造成循環(huán)水箱水差，進而使噴嘴加劇堵塞和磨損，或引起濕電噴淋含固量增加加劇GGH差壓上升，同時容易使煙囪煙塵濃度上升。

(7)加堿裝置應(yīng)正?？煽?，出現(xiàn)無法加堿，應(yīng)聯(lián)系手動加入，否則需要加大補水量，仍無法控制pH值的下跌，當(dāng)pH值低于下限，應(yīng)及時停運各高頻電源和噴淋裝置，以免引起濕電電場內(nèi)設(shè)備腐蝕。

(8)加堿過量或pH值上升至8，也應(yīng)及時停運各高頻電源和噴淋裝置，以免引起噴嘴堵塞和結(jié)垢。因吸收塔漿液需要臨時提升pH值而采用濕電循環(huán)水箱加大加堿量時，也必須控制pH值不高于7。

(9)關(guān)注pH計的準(zhǔn)確性，發(fā)現(xiàn)表計遲滯或失準(zhǔn)，應(yīng)及時切換至能正常顯示的pH表，參與控制的pH表應(yīng)能準(zhǔn)確顯示，如無法正常顯示，應(yīng)加強就地檢測并做好記錄，及時入缺。長期運行引起表計結(jié)垢而失準(zhǔn)時也應(yīng)及時入缺。

(10)機組點火啟動階段，煙氣攜帶油污和未燃盡成分多，必須加大濕電排水箱排污，并盡量減少排水箱溢流至循環(huán)水箱水量，以免影響前階段陽極板噴淋噴嘴效果或引起堵塞。

(11)引風(fēng)機停運后，先行陰極線和氣流均布板噴淋一次。其后應(yīng)加大濕電回水箱排污量，進行循環(huán)水稀釋，再行前段陽極板循環(huán)水大流量沖洗。最后完成后段陽極板工藝水噴淋。應(yīng)確認(rèn)噴淋排水箱基本無固含物后再進行停運各噴淋。

4 結(jié)語

我國投運的濕式電除塵器，由于安裝、調(diào)試及運行管理等經(jīng)驗不足而出現(xiàn)各種問題。目前國內(nèi)燃煤電廠濕式電除塵器投運不多，調(diào)試及運行調(diào)整仍需進行大量的探索和實踐。通過對廣東省內(nèi)首臺投產(chǎn)600MW機組濕式電除塵器運行中的噴嘴故障的分析，以及事故發(fā)生后采取的積極有效防范對策，可為國內(nèi)同類型的機組濕式電除塵器運行控制提供借鑒作用。

［1］GB 13223-2011，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］廣東省人民政府.廣東省排污許可證管理辦法(廣東省人民政府令第 199號)［EB/OL］.http://zwgk.gd.gov.cn/006939748/ 201402/t20140220_474320.html，2014-01-27.

［3］陳曉雷.火電廠PM2.5治理技術(shù)探討［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2012 (7):26-29.

［4］陳斌源，劉洋，朱軍，等.600MW超臨界鍋爐爐底水封失去處理及防范對策［J］.鍋爐技術(shù)，2011，42(4):49-52.

［5］楊群發(fā)，侯劍雄，陳灌明，等.600 MW火電機組濕式電除塵器工程調(diào)試與運行調(diào)整研究［J］.電力科技與環(huán)保，2016，32(1):22-26.

Process and countermeasures on spray nozzle fault in WESP of coal-fired power plants

It is dangerous when the spray nozzle fault in WESP.Based on analyzing the phenomenon of the thermal power plant while spray nozzle fault，it summarizes the corresponding counter measures.Some effective countermeasures are proposed.The results can provide evidence for domestic similar units fault treatment.

coal-fired power plants;WESP;spray nozzle;countermeasures

X701.2

:B

:1674-8069(2017)01-043-03

2016-08-27;

:2016-09-16

陸瑞源(1979-)，男，廣東珠海人，工程師，主要從事火電廠煙氣脫硫、脫硝、除塵技術(shù)管理工作。E-mail:jwpcllry@163.com