淺析靜電除塵器效率下降原因及對(duì)策

張銳

呼倫貝爾金新化工有限公司 內(nèi)蒙古呼倫貝爾 021506

我公司熱電裝置共有3臺(tái)240t/h循環(huán)流化床鍋爐，各設(shè)有一臺(tái)靜電除塵裝置，單臺(tái)除塵器共有4個(gè)電場(chǎng)，除塵器入口設(shè)計(jì)煙氣量：325089Nm3/h，除塵器設(shè)計(jì)入口含塵量：25．37g/Nm3，除塵器入口煙氣設(shè)計(jì)溫度：148℃±10℃。

本公司靜電除塵器由高低壓控制柜、整流變壓器、放電集塵系統(tǒng)、頂部電磁振打系統(tǒng)及殼體組成。放電集塵系統(tǒng)由陰極線（亦稱電暈線）與陽(yáng)極板組成，其中一、二電場(chǎng)極線采用針刺線，目的在于增強(qiáng)放電強(qiáng)度，適應(yīng)粉塵濃度較高的情況，防止發(fā)生電暈閉塞，三、四電場(chǎng)采用麻花線，目的在于產(chǎn)生均勻柔和的電場(chǎng)，保證除塵效率。陽(yáng)極板全部為480C型板。

1 存在問題

2018年，在對(duì)鍋爐裝置進(jìn)行性能考核期間，對(duì)3臺(tái)鍋爐靜電除塵出口塵含量進(jìn)行了測(cè)量（表1），通過測(cè)量可以看出3臺(tái)鍋爐靜電除塵出口塵含量均超出設(shè)計(jì)值，對(duì)下游脫硫裝置運(yùn)行和煙氣排放指標(biāo)影響較大。

表1 靜電除塵出口塵含量

靜電除塵效率下降，導(dǎo)致進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的煙塵含量升高，硫酸銨漿液中微細(xì)粉塵數(shù)量增加，硫酸銨晶體晶核增多，導(dǎo)致硫酸銨晶體長(zhǎng)不大，漿液固含量達(dá)40%以上才能由旋流器分離出料，而且漿液固含量增加，易產(chǎn)生晶體掛壁；煙氣含塵量增大，漿液黏度增加，漿液掛壁后不易沖刷干凈，易形成大塊結(jié)晶體。當(dāng)濃縮段內(nèi)掛壁晶體脫落破碎后不溶晶體會(huì)對(duì)二級(jí)循環(huán)泵入口濾網(wǎng)造成嚴(yán)重堵塞，導(dǎo)致二級(jí)循環(huán)系統(tǒng)無法穩(wěn)定建立循環(huán)，脫硫系統(tǒng)被迫停車[1]。

另外，當(dāng)脫硫漿液中塵含量過多時(shí)，易造成系統(tǒng)磨損增加，二級(jí)循環(huán)泵泵體和蝸殼磨損嚴(yán)重，二級(jí)循環(huán)泵功效降低，二級(jí)循環(huán)量減少，影響脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 靜電除塵效率下降原因分析

2.1 灰分比電阻高

我公司鍋爐燃煤采用低硫煤，而低硫煤有一個(gè)特點(diǎn)就是燃燒后的灰分比電阻較高，而比電阻的大小對(duì)靜電除塵效率影響較大。

2018年委托某電力工業(yè)發(fā)電用煤質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)1#鍋爐和3#鍋爐靜電除塵收集下來的灰進(jìn)行了比電阻分析，見表2：

因鍋爐一二次風(fēng)空預(yù)器堵管較多，導(dǎo)致鍋爐運(yùn)行排煙溫度在150-160℃，從表2數(shù)據(jù)可以看出，目前運(yùn)行溫度下進(jìn)入靜電除塵的煙氣含塵比電阻值處于一個(gè)較高的范圍內(nèi)。

表2 靜電除塵灰分比電阻

通常情況，當(dāng)粉塵比電阻超過臨界值5×1010Ω·cm后，靜電除塵器的性能就隨著比電阻的增高而下降，比電阻超過1011Ω·cm時(shí)，采用常規(guī)靜電除塵器就難以獲得理想的除塵效率，若比電阻超過1012Ω·cm，采用常規(guī)靜電除塵器入行捕集，就更為困難，甚至發(fā)生通常所說的反電暈現(xiàn)象，從而導(dǎo)致靜電除塵效率下降[2]。

2.2 粉塵粘度大

鍋爐摻燒來自化工裝置的煤泥及化工廢氣，因煤泥和化工廢氣中含有油份和有機(jī)物，某些有機(jī)物在高溫環(huán)境中并不能完全燃燒，致使煙塵含油增大，粘度增加。高粘度煙塵進(jìn)入靜電除塵后附著在陰級(jí)線和陽(yáng)極板上，附著的塵很難被機(jī)械振打清理下來，最終導(dǎo)致電暈線肥大及陽(yáng)極板粉塵堆積，使電暈電流及工作電壓下降，降低除塵效率。

在對(duì)靜電除塵內(nèi)部檢修中發(fā)現(xiàn)，陽(yáng)極板和陰級(jí)線均出現(xiàn)過嚴(yán)重積灰。陽(yáng)極板積灰厚度最大能達(dá)到10mm，陰級(jí)線積灰可達(dá)到20mm，其中，每臺(tái)爐4#電場(chǎng)陰級(jí)線積灰最為嚴(yán)重。

2.3 氣流分布不均勻

在靜電除塵器檢修過程中發(fā)現(xiàn)，靜電除塵器入口的氣流分布板都有脫落情況。氣流分布板脫落后，進(jìn)入靜電除塵的煙氣分布不均勻，造成部分區(qū)域流速高、煙塵濃度大，最終導(dǎo)致靜電除塵的除塵效率下降。

2.4 排煙溫度高

目前鍋爐運(yùn)行排煙溫度比設(shè)計(jì)排煙溫度高了接近20℃-30℃。排煙溫度升高，導(dǎo)致靜電除塵效率下降，主要有以下三種問題：

煙氣溫度T升高，煙氣量增加，除塵效率下降。電力行業(yè)通常溫度每升高10℃，煙氣量增加2．5%，對(duì)除塵器的影響較大。

煙氣溫度T升高，粉塵的比電阻也會(huì)增大，造成靜電除塵器效率下降。

排煙溫度升高，使電場(chǎng)擊穿電壓下降，除塵效率下降。按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，排煙溫度每升高10℃，電場(chǎng)擊穿電壓下降3%-10%。

2.5 入口煙塵濃度大

經(jīng)過對(duì)各臺(tái)鍋爐靜電除塵入口煙塵含量進(jìn)行分析（表3），發(fā)現(xiàn)3#鍋爐靜電除塵入口煙塵含量達(dá)到37717mg/Nm3超過設(shè)計(jì)值25370mg/Nm31．48倍。靜電除塵入口煙塵濃度偏高后，導(dǎo)致靜電除塵的出力增加，因超過靜電除塵本身的設(shè)計(jì)出力，最終使出口塵含量超標(biāo)。

表3 靜電除塵出入口塵含量

2.6 電場(chǎng)內(nèi)部故障

表3中的數(shù)據(jù)是在1#、3#鍋爐靜電除塵4#電場(chǎng)故障情況下測(cè)出的，而4#電場(chǎng)故障主要是由于內(nèi)部短路造成，如陰級(jí)線斷裂。

電場(chǎng)故障導(dǎo)致靜電除塵收塵面積縮小，降低靜電除塵效率，出口塵含量增加。

3 改進(jìn)措施

通過以上分析，找出目前靜電除塵器除塵效率下降存在的問題和原因，針對(duì)這些問題和原因，有以下幾項(xiàng)改進(jìn)措施提高目前靜電除塵的除塵效率以及降低靜電除塵煙塵排放濃度小于50mg/Nm3。

3.1 靜電除塵整體擴(kuò)容

目前靜電除塵內(nèi)部將現(xiàn)有靜電除塵內(nèi)部陰陽(yáng)級(jí)系統(tǒng)的全部進(jìn)行拆除，更換收塵面積更大的陰陽(yáng)級(jí)系統(tǒng)，從而提高除塵系統(tǒng)[3]。

3.2 改變振打方式

現(xiàn)靜電除塵采用的振打方式為頂部振打和側(cè)面振打相結(jié)合的振打方式，由于側(cè)面振打方式會(huì)對(duì)內(nèi)部陰級(jí)線造成一個(gè)切向的力，導(dǎo)致陰級(jí)線容易出現(xiàn)斷線，造成靜電除塵內(nèi)部短路影響除塵器運(yùn)行。另外，目前每一個(gè)電場(chǎng)對(duì)應(yīng)一個(gè)陰陽(yáng)級(jí)振打系統(tǒng)，這種振打系統(tǒng)不能完全使陽(yáng)極板上的積灰清理干凈，導(dǎo)致發(fā)生反電暈現(xiàn)象，影響靜電除塵效率。

結(jié)合靜電除塵擴(kuò)容，建議將振打方式更改為頂部振打，使每一塊陽(yáng)極板和陰級(jí)線得到充分的振打，使極板表面保持干凈，保證內(nèi)部放電正常。

3.3 采用低低溫靜電除塵

靜電除塵前端設(shè)置煙氣換熱器，使進(jìn)入靜電除塵器的煙溫從120℃-160℃降低至85℃-100℃的低低溫狀態(tài)。

第一，煙氣溫度的降低，特別是SO3的冷凝，可大幅度降低粉塵比電阻，消除反電暈現(xiàn)象，從而提高除塵效率。

第二，在壓力一定的情況下，排煙溫度降低，將使煙氣量下降，電場(chǎng)風(fēng)速減小，除塵效率增加。

第三，煙氣量下降后，引風(fēng)機(jī)負(fù)荷下降，降低設(shè)備能耗。

第四，煙氣溫度降低后，氣體密度增大，氣體分子間隔減小，每個(gè)電子在電場(chǎng)中產(chǎn)生碰撞電離“自由行程”減小，因而電子可獲得的速度和動(dòng)能減小，電離效應(yīng)減弱，氣體不易被擊穿。

3.4 煙氣調(diào)質(zhì)

煙氣調(diào)質(zhì)就是在煙氣進(jìn)入靜電除塵器之前對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以降低粉塵比電阻，提高粉塵顆粒的荷電性能，使之易于被靜電除塵器捕集，以提高靜電除塵器效率，降低粉塵排放。常用的調(diào)質(zhì)劑如：SO3或NH3等化學(xué)調(diào)質(zhì)劑。

煙氣調(diào)質(zhì)工作機(jī)理分為氨法和SO3法，SO3法就是以一定的工藝流程產(chǎn)生SO3，將SO3與空氣的高溫混和氣體噴射到靜電除塵器的入口，SO3與煙氣中的水汽迅速結(jié)合，在粉塵表面形成一層硫酸薄膜，致使粉塵顆粒的比電阻下降，荷電性能提高，易于被靜電除塵器收集。調(diào)整SO3的噴射量，可以將粉塵比電阻調(diào)節(jié)到適合該靜電除塵器的理想范圍。

在氨法煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)中，向靜電除塵器入口煙道中噴入少量的氨，氨與酸性物質(zhì)反應(yīng)，降低煙氣酸度，提高煙氣酸露點(diǎn)，減少腐蝕。同時(shí)，反應(yīng)生成的NH+4吸附在粉塵表面，參與表面導(dǎo)電，降低粉塵層的電壓降，降低粉塵比電阻，能有效防止反電暈。

3.5 采用高頻電源

將現(xiàn)有靜電除塵器的可控硅控制工頻電源改為高頻高壓電源。高頻電源的特點(diǎn)：頻率為25-5KHz、輸出為純直流。因此，輸出電壓高（相當(dāng)于常規(guī)的峰值），輸出電流大（相當(dāng)于常規(guī)二次電流實(shí)際運(yùn)行值的2倍）。一般高頻電源用在一電場(chǎng)，增大荷電強(qiáng)度，減輕后電場(chǎng)的負(fù)荷，能提高靜電除塵器的效率。

4 結(jié)語

為保證鍋爐煙氣排放指標(biāo)合格，綜合目前靜電除塵的實(shí)際運(yùn)行工況和煙氣中粉塵的特性，以及靜電除塵改造經(jīng)濟(jì)性、可行性、施工周期，對(duì)鍋爐裝置靜電除塵器改造建議如下：

（1）利用裝置檢修期對(duì)變形陽(yáng)極板、陰級(jí)線進(jìn)行校正或更換；

（2）降低鍋爐排煙溫度，降低煙塵比電阻；

（3）振打方式由側(cè)部振打方式改為頂部振打方式，加強(qiáng)振打強(qiáng)度，減少陽(yáng)極板、陰級(jí)線上積灰；

（4）采用高頻電源，增強(qiáng)電場(chǎng)放電強(qiáng)度；

（5）可采用氨法煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)，通過提高粉塵導(dǎo)電性提高靜電除塵效率。