電除塵器運(yùn)行故障實(shí)例分析

摘要 ：文章介紹了某電廠 #5 機(jī)組電除塵器在超低排放改造后出現(xiàn)的一起電除塵器運(yùn)行故障， 通過對(duì)該故障的分析，總結(jié)了在滿足機(jī)組燃煤經(jīng)濟(jì)性及超低排放的大前提下，除塵設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。

關(guān)鍵詞 ：超低排放 ；電除塵器 ；MGGH ；電暈閉塞 ；運(yùn)行故障

故障狀況

某電廠 #5 爐電除塵器一、二電場(chǎng)的多臺(tái)高頻電

源相繼出現(xiàn)“輸出開路”故障跳閘，檢查高頻電源無異常，報(bào)警復(fù)位后可投運(yùn)，但電源二次電壓接近額定，二次電流低于 100mA，運(yùn)行一段時(shí)間后繼續(xù)“輸出開路”跳閘，如此反復(fù)，最終機(jī)組停磨、降負(fù)荷后， 電場(chǎng)的參數(shù)慢慢恢復(fù)正常。

故障背景

該電廠 #5 鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，

單爐膛、一次再熱、四角切圓燃

型的除塵器，雙室四電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，2007 年 12 月正式投產(chǎn)。根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223―2011） 的要求，自 2014 年 7 月 1 日起長(zhǎng)三角重點(diǎn)地區(qū)執(zhí)行電廠出口煙氣粉塵排放濃度不超過 5mg/Nm3 標(biāo)準(zhǔn)。為滿足新的排放要求，公司對(duì) #5 機(jī)組先后進(jìn)行了電除塵器的高頻電源改造、電除塵旋轉(zhuǎn)極板改造、MGGH 改造以及濕式電除塵改造。改造后，#5 鍋爐的電除塵各電場(chǎng)的電源額定二次參數(shù)分布見表 1 ；

#5 鍋爐電除塵器各電場(chǎng)的陰極線形式配置情況見表 2。

表 1 #5 爐電除塵器的電源容量分布

燒方式、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架，懸吊結(jié)構(gòu)Π 型鍋爐，燃用神華混煤。鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量為 1950t/h，與汽輪機(jī)的 VWO 工況相匹配。#5 鍋爐電除塵器本體采用 2 臺(tái)型號(hào)為 2FAA4×30M-2×144-150-A2

項(xiàng)目 一電場(chǎng) 二電場(chǎng) 三電場(chǎng) 四電場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)極板A1 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV A2 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV B1 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV B2 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV

表 2 #5 爐電除塵器陰極線類型分布

一電場(chǎng) 二電場(chǎng) 三電場(chǎng) 四電場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)極板A1 芒刺線 螺旋線 螺旋線 螺旋線 芒刺線A2 芒刺線 螺旋線 螺旋線 螺旋線 芒刺線B1 芒刺線 螺旋線 螺旋線 螺旋線 芒刺線B2 芒刺線 螺旋線 螺旋線 螺旋線 芒刺線

故障分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的參數(shù)，除塵器所有的一、二

電場(chǎng)，包括部分三電場(chǎng)的運(yùn)行參數(shù)都有一個(gè)共同特點(diǎn)： 二次電壓非常高，二次電流都很低。這是典型的電場(chǎng)電暈封閉現(xiàn)象。

所謂電暈封閉，是指當(dāng)進(jìn)入電除塵器的含塵氣流的微小顆粒濃度高時(shí)，荷電塵粒所形成的電暈電流不大，但所形成的空間電荷較大，進(jìn)而抑制電暈電流的產(chǎn)生。當(dāng)含塵量大到某一數(shù)值時(shí)，塵粒在電場(chǎng)中幾乎不能得到電荷，電暈電流減小至零，電暈現(xiàn)象消失， 電除塵器失去除塵作用，此為電暈封閉。

而發(fā)生電暈封閉時(shí)，由于除塵器內(nèi)粉塵的濃度很高，導(dǎo)致極線的起暈電壓升高。當(dāng)滿足高頻電源設(shè)定的U2>65kV、I2<6% 的報(bào)警條件時(shí)，觸發(fā)輸出開路故障， 電源跳閘。當(dāng)一電場(chǎng)電源跳閘失去除塵的作用時(shí)，二電場(chǎng)粉塵濃度升高，由于二電場(chǎng)配置的極線放電能力比一電場(chǎng)差，導(dǎo)致二電場(chǎng)也發(fā)生電暈封閉，引起高頻電源運(yùn)行參數(shù)變化，甚至發(fā)生輸出開路跳閘。

故障原因分析

• 1. 電場(chǎng)粉塵濃度升高

故障前，#5 機(jī)組負(fù)荷 560MW，A/B/D/E/F

所以負(fù)離子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)居于主導(dǎo)地位。通過電場(chǎng)的粉塵微粒捕獲負(fù)離子后，成為帶負(fù)電荷的粒子向收塵極運(yùn)動(dòng)，這種帶電微粒的運(yùn)動(dòng)速度很慢（只有每秒幾厘米），會(huì)在電場(chǎng)中形成空間電荷。當(dāng)煙氣的含塵濃度較低時(shí)，空間電荷形成的電場(chǎng)強(qiáng)度小， 電暈極與收塵極之間的電場(chǎng)仍然起主導(dǎo)作用，帶電粉塵微粒受到此電場(chǎng)力的作用而加速向收塵極移動(dòng)， 最終吸附在收塵極上。但當(dāng)氣體含塵量過大時(shí)，空間電荷形成的電場(chǎng)強(qiáng)度會(huì)變大，兩個(gè)電場(chǎng)疊加會(huì)導(dǎo)致電暈區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度減小，電暈受到抑制，電暈電流幾乎降低到零[1]。這是導(dǎo)致除塵器故障的主要原因。

• 1. 電場(chǎng)起暈電壓升高

MGGH 又稱低低溫?zé)煔馓幚硐到y(tǒng)，作為一種新型高效的環(huán)保工藝系統(tǒng)，具有提高除塵效率、消除煙囪“冒白煙”等優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng) GGH 易堵塞和SO2 泄露等問題。其工藝流程見下圖。

MGGH-H/E（熱媒水熱量回收系統(tǒng)）設(shè)置在空預(yù) 器之后，使電除塵器入口的煙氣溫度降低，可提高除塵器處理煙氣的性能。MGGH-R/H（熱媒水熱量再熱 系統(tǒng)）設(shè)置在脫硫吸收塔出口，通過密閉循環(huán)流動(dòng)的熱媒水，用從降溫?fù)Q熱器中獲得的熱量去加熱經(jīng)過濕

故障當(dāng)天，機(jī)組的加倉煤種以蒙泰混

磨運(yùn)行。

-5500 及蒙混

式除塵器后的煙氣，使其溫度升高到 80℃左右。按

此流程，煙氣經(jīng)過 MGGH 后，溫度從 120℃～ 130℃

2 煤為主，其灰分為 19.75、硫分為 0.24，E\F 磨燃燒的是污泥煤。高灰分燃煤外加兩磨燃燒污泥煤，直接導(dǎo)致了電除塵器入口的粉塵濃度非常高。

在除塵器內(nèi)，電暈極（陰極線）和收塵極（陽極板） 所形成的非均勻電場(chǎng)中，氣體發(fā)生電離。電離產(chǎn)生的正離子向電暈極運(yùn)動(dòng)，電離產(chǎn)生的負(fù)離子（包括電子）向收塵極運(yùn)動(dòng)。由于暈外區(qū)比電暈區(qū)大得多，

降至 90℃左右，煙氣中的 SO3 與水蒸氣結(jié)合，生成硫酸霧。由于此時(shí)煙氣還未進(jìn)入除塵器，硫酸霧先被煙氣中的粉塵顆粒吸附，隨后進(jìn)入除塵器。由于硫酸霧能大幅降低粉塵的比電阻，在一定程度上提高了除塵器的收塵效率 [2]。

MGGH 作為一種提高除塵效率的新型方案，有優(yōu)點(diǎn)，如降低了煙氣溫度、使煙氣中含水量增加，從

#5 爐 MGGH 流程圖

熱煤水泵

煙囪

換熱器

濕電

吸收塔

電除塵

換熱器

空預(yù)器

而使煙氣中的含硫氣體附著在粉塵的表面，降低粉塵的比電阻，提高除塵器的除塵率。也有缺點(diǎn)，如由于煙氣溫度降低，給除塵器帶來一些其他的問題。

• • 1. 低低溫對(duì)粉塵濃度的影響

煙氣溫度降低，在壓力不變的情況下，會(huì)使煙氣的體積減小。由于粉塵是固體狀態(tài)，所以燃燒同樣的燃煤，使用低低溫之后進(jìn)入除塵器的粉塵濃度會(huì)增加， 加重了除塵器的負(fù)擔(dān)。

• • 1. 低低溫對(duì)極線起暈電壓的影響

由 Peek 公式可知，空氣中極線起暈的電場(chǎng)強(qiáng)度

Ec 公式為 ：

會(huì)被動(dòng)的導(dǎo)致電場(chǎng)所需要的電源容量增加，一定程度上導(dǎo)致了此種二次電壓變高，二次電流降低的情況。

• 1. 振打系統(tǒng)配置不合理

振打系統(tǒng)是電除塵器系統(tǒng)中比較重要的部分，也是調(diào)節(jié)除塵器效率的有效手段。如果電除塵器的集塵極上有過多的粉塵堆積，會(huì)改變電場(chǎng)內(nèi)部的工作條件， 影響到粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，進(jìn)而影響除塵效率，甚至引起“反電暈”現(xiàn)象的發(fā)生。若電暈極有過多的粉塵堆積，會(huì)降低電場(chǎng)強(qiáng)度，造成電源閉塞等一系列不正常狀況，影響除塵效率。所以，保證除塵器振打系統(tǒng)工作正常是保證除塵器正常工作的重要因素。

該 #5 鍋爐電除塵器的振打系統(tǒng)仍然使用的是振打錘式振打系統(tǒng)，其中陰極振打位于除塵器頂部，用

?? = 1T3/T

式中 ：

4 1P/ 4

3

P

于敲打陰極框架 ；陽極振打位于除塵器陽極板底部框架，用于敲打與陽極框架相連的承擊氈。其中各電場(chǎng)振打的時(shí)序見表 3。

a—電暈線半徑，m ；

m—相極對(duì)線空粗氣糙密系度數(shù)；； Ec—起暈電場(chǎng)強(qiáng)度，v/m ；

δ—

T0―開式 273.15，K ； T—實(shí)際溫度，K ； P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Pa ； P—實(shí)測(cè)大氣壓，Pa ；

對(duì)上式進(jìn)行積分可得到起暈電壓值 Vc 公式為 ：

式中 ：

b—陰極到陽極的距離，m ；

m—極限粗糙系數(shù)，一般為 0.5 ～ 0.9[3]。

由此可知，在其他條件一定的情況下，δ（相對(duì)空氣密度）會(huì)影響極線的起暈電壓。在低低溫的條件下，δ 的值會(huì)變大，因此電場(chǎng)的起暈電壓也會(huì)升高，

隨著國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，各種提高除塵效率的方法不斷涌現(xiàn)，直接導(dǎo)致除塵器各電場(chǎng)（特別是一、二電場(chǎng)）的收塵量大大增加，因此原來的除塵標(biāo)振打時(shí)序也不再適用，合理調(diào)整振打的時(shí)序勢(shì)在必行。

隨著高頻電源的應(yīng)用，各電場(chǎng)電源容量的提升， 各電場(chǎng)的運(yùn)行電壓會(huì)有一定程度的提升。另外由于MGGH 的投用，極線的起暈電壓進(jìn)一步升高，也進(jìn)一步提高了電源的運(yùn)行電壓。高電壓雖然有利于提高收塵效率，但是由于除塵器的振打系統(tǒng)也是在高頻電源運(yùn)行期間工作的，此時(shí)極板間更高的電壓會(huì)形成更強(qiáng)電場(chǎng)，在此作用下極板上的帶電粉塵粒子的附著力更強(qiáng)，振打清灰時(shí)粉塵更難被全部清理下來，粉塵也就更容易在收塵極和陰極線上堆積，影響除塵器的正常工作。粉塵大量在陰極線上堆積會(huì)造成“陰極線肥大”，引起電暈閉塞，進(jìn)而影響電除塵器的除塵效率 [4]。當(dāng)然，隨著降壓振打技術(shù)的引入，由振打系統(tǒng)引起的

表 3 電除塵器振打時(shí)序表

一電場(chǎng) 二電場(chǎng) 三電場(chǎng) 四電場(chǎng) 五電場(chǎng)

電場(chǎng)

陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極

振打時(shí)間 /s 150 150 150 150 150 150 150 150 150 無

停止時(shí)間 /s 450 300 750 600 1050 900 1350 1200 1650 無

電暈閉塞現(xiàn)象將會(huì)顯著改善。

5 結(jié) 語

隨著環(huán)保排放要求的提高，各電廠不斷引進(jìn)新技

術(shù)來提高除塵設(shè)備的除塵效率，以滿足排放的要求， 如 MGGH 技術(shù)。但是 MGGH 技術(shù)在國內(nèi)的推廣時(shí)間并不長(zhǎng)，還普遍缺乏運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。MGGH 可在一定程度上提高除塵的效率，但 MGGH 在投運(yùn)中會(huì)產(chǎn)生哪些問題及負(fù)面影響，目前還不明確，除了已知的低溫腐蝕外，造成除塵器壓力增大也是一個(gè)方面。另外， 隨著各電廠對(duì)燃煤經(jīng)濟(jì)性研究的深入，燒褐煤甚至污泥煤也將是一種常態(tài)，在這種背景下，如何確保除塵設(shè)備的安全、穩(wěn)定運(yùn)行就顯得尤為重要，需要從這種設(shè)備的異常工況中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，分析原因，摸清規(guī)律，制定相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，才能更好地適應(yīng)環(huán)保的新要求。

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2011，33（10）：72-76.

Case Analysis of the Running Fault of Electrostatic Precipitator (ESP)

HAO Jia1, ZHENG Li-cheng2, YU Sai2

(1. Jiangyin Ligang Power Generation Co., Ltd, Wuxi Jiangsu 214444;

2. Zhejiang Doway Advanced Technology Co., Ltd, Jinhua Zhejiang 321031, China)