1 000 MW機(jī)組電袋除塵器一電場二次電流異常原因分析及對策

馮 斌 , 許旭斌 , 孫明坤 , 杜 珂

(潤電能源科學(xué)技術(shù)有限公司 , 河南 鄭州 450018)

隨著全國環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻,污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格,部分發(fā)電企業(yè)及地方政府要求煙塵排放質(zhì)量濃度≤5 μg/L。部分燃煤電廠在超低排放改造后出現(xiàn)電除塵器二次電流提升困難、反復(fù)波動(dòng),影響除塵效率和煙塵排放濃度,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致脫硫裝置運(yùn)行困難,甚至一些電廠被迫采取降負(fù)荷運(yùn)行方式來滿足煙塵達(dá)標(biāo)排放,嚴(yán)重影響電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。某電廠2×1 000 MW機(jī)組(3#、4#)鍋爐為上海鍋爐廠生產(chǎn)的SG-3100/26.15-M546型超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流、一次再熱爐,3#、4#機(jī)組分別于2021年3月、7月通過168 h試運(yùn)行?；〞r(shí),同步建設(shè)了3室雙列、2電場區(qū)、2濾袋區(qū)的電袋復(fù)合除塵器。隨著脫硝、除塵系統(tǒng)長期運(yùn)行,4#機(jī)組電袋除塵器一電場A、B列中多室均出現(xiàn)二次電流逐漸下降,二次電流最大只能提高至260 mA,且在130～260 mA頻繁波動(dòng),造成除塵器效率下降。

1 原因分析

1.1 燃煤灰分含量高

該機(jī)組鍋爐設(shè)計(jì)煤種收到基灰分為27.1%,2月下旬、3月、4月,實(shí)際燃煤收到基灰分平均值分別為32.1%、33.3%、34.4%,單日最高值達(dá)到37.7%,實(shí)際收到基灰分超設(shè)計(jì)值約20%。對極線、極板處所取飛灰樣品在815 ℃溫度下灼燒后,利用X射線熒光譜分析儀進(jìn)行成分分析,結(jié)果如下:

Na2O,0.71%;MgO,0.48%;Al2O3,31.01%;SiO2,52.49%;P2O5,0.37%;SO3,0.67%;K2O,1.96%;CaO,4.37%;TiO2,1.15%;Fe2O3,2.87%。

Al2O3與SiO2是飛灰中的主要成分,但這兩種成分都有較高的比電阻,對除塵不利。飛灰中氧化鋁和氧化硅含量累計(jì)超過80%。當(dāng)Al2O3與SiO2含量之和超過80%時(shí),除塵效率將大幅下降。這是由于Al2O3含量高易導(dǎo)致粉塵平均粒徑變小,形成大量微細(xì)顆粒物,常規(guī)電除塵器難以去除。統(tǒng)計(jì)大量除塵器性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果,飛灰中Al2O3與除塵效率關(guān)系如圖1所示。

圖1 飛灰中三氧化二鋁與除塵效率關(guān)系

由圖1可知:①隨飛灰中Al2O3含量增加,電除塵器除塵效率下降。②當(dāng)飛灰中Al2O3含量大于某一值(圖1中其值約23%)時(shí),除塵效率明顯下降。

飛灰中SiO2與除塵性能(ωk)關(guān)系見圖2。

圖2 飛灰中SiO2與除塵性能(ωk)關(guān)系

由圖2可知:①隨著SiO2含量的增加,曲線整體變化為下滑趨勢,表明飛灰中的SiO2會(huì)對電除塵器除塵性能產(chǎn)生不利的影響,即飛灰中SiO2含量的增加會(huì)導(dǎo)致電除塵器除塵性能的下降。②當(dāng)飛灰中SiO2含量大于某一值(圖2中其值約40%)時(shí),SiO2含量的增加能明顯地降低除塵性能。因此,飛灰Al2O3和SiO2含量較高,除塵器極板間飛灰細(xì)顆粒明顯增加,阻礙了除塵器一電場二次電流的提升,降低了除塵效率。

1.2 氨逃逸影響

檢查一電場極線、極板上積灰情況,除塵器上部極板積灰塵較多。采用分光光度法和沉淀法對飛灰中所含氨和硫酸根進(jìn)行分析,結(jié)果如表1所示。

表1 5月12日飛灰中所含氨和硫酸根

由表1可知,飛灰中的氨含量非常高,約460 μg/g,根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果,一般飛灰中氨超過200 μg/g就認(rèn)為煙氣中氨逃逸>3×10-6。通常,飛灰中的氨來自SCR脫硝反應(yīng)中的逃逸氨,在一定條件下和硫酸根發(fā)生反應(yīng),生成一定量的硫酸氫銨。

燃煤硫分相對較高,煙氣中的SO2氣體一部分在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為SO3。催化劑中的活性組分釩在催化還原NOx的過程中,也會(huì)對SO2的氧化起到一定的催化作用。在脫硝過程中由于氨的不完全反應(yīng),SCR煙氣脫硝過程中存在一定量的逃逸氨,逃逸氨與SO3反應(yīng)生成NH4HSO4(ABS)和(NH4)2SO4(AS)。AS是一種干燥粉末狀物質(zhì),易通過吹灰去除,而ABS具有黏性,易吸附煙氣中的飛灰,從而造成空預(yù)器和下游設(shè)備的堵塞、腐蝕。由于ABS的形成速率遠(yuǎn)高于AS,因此,在實(shí)際運(yùn)行過程中,ABS的生成量遠(yuǎn)高于AS。ABS的氣化溫度150～230 ℃,低于此溫度范圍ABS容易黏附在空預(yù)器及其下游除塵設(shè)備上。因此,SCR脫硝逃逸氨和煙氣中三氧化硫生成ABS在電除塵極板和極線處沉積造成表面結(jié)垢。此外,由于煙溫的降低,煙氣中三氧化硫在極板和極線處結(jié)露,硫酸和煙氣中的金屬氧化物反應(yīng)生成硫酸鹽沉積在極板和極線處,進(jìn)一步阻礙了一電場二次電流的提升。

1.3 極板(極線)錯(cuò)位、變形

現(xiàn)場檢查時(shí)發(fā)現(xiàn),電除塵器極板、極線存在錯(cuò)位變形情況,造成極間距不均勻,而極板間距、電暈線間距對電流密度、電場強(qiáng)度和空間電荷密度的空間分布有較大影響。加大極板間距可導(dǎo)致電暈外區(qū)的電暈電流密度、電場強(qiáng)度和空間電荷密度的降低;增加電暈線的間距導(dǎo)致電暈電流最佳值增大,偏離最佳值可導(dǎo)致由于電暈線附近電場的相互屏蔽作用而使電暈電流減少。因此,電袋除塵器極板(極線)變形、錯(cuò)位進(jìn)一步阻礙了一電場二次電流的提高。

2 運(yùn)行維護(hù)建議及效果分析

綜上所述,燃煤中灰分含量高、脫硝氨逃逸較大、除塵器極板極線變形是除塵器一電場二次電流低的主要影響因素。針對上述問題,提出電袋除塵器運(yùn)行維護(hù)建議如下:①調(diào)整入爐煤,保證煤中灰分盡量滿足設(shè)計(jì)要求,定期檢查飛灰成分。②檢查調(diào)整除塵器極板、極線錯(cuò)位、變形情況。③開展脫硝裝置運(yùn)行狀況分析和優(yōu)化,控制噴氨總量,減小氨逃逸。④增加電袋除塵器振打和吹掃頻次。通過上述調(diào)整,該除塵器一電場二次電流可恢復(fù)設(shè)計(jì)值1 200 mA,并可按照實(shí)際工況進(jìn)行靈活調(diào)整,正常運(yùn)行電流控制在800 mA左右,可滿足實(shí)際需求。

3 結(jié)語

本文選取了某電廠1 000 MW機(jī)組電袋除塵器一電場為研究對象,從除塵器運(yùn)行及檢修情況、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、飛灰成分等方面進(jìn)行分析其二次電流異常的問題,并提出相應(yīng)的運(yùn)行維護(hù)建議,如調(diào)整入爐煤,保證煤中灰分盡量設(shè)計(jì)要求,定期檢查飛灰成分;及時(shí)檢查并調(diào)整除塵器極板、極線錯(cuò)位、變形情況;開展脫硝裝置運(yùn)行狀況分析和噴氨優(yōu)化調(diào)整實(shí)驗(yàn),降低氨逃逸;增大振打和吹掃頻次等。本文可為有類似問題的電廠提供一定的指導(dǎo)意義。