電除塵器運(yùn)行故障實例分析

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、二電場的多臺高頻電

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 日起長三角重點地區(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 #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 臺型號為 2FAA4×30M-2×144-150-A2

項目 一電場 二電場 三電場 四電場 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 二電場 三電場 四電場 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)場運(yùn)行情況的參數(shù)，除塵器所有的一、二

電場，包括部分三電場的運(yùn)行參數(shù)都有一個共同特點： 二次電壓非常高，二次電流都很低。這是典型的電場電暈封閉現(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，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，塵粒在電場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，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% 的報警條件時，觸發(fā)輸出開路故障， 電源跳閘。當(dāng)一電場電源跳閘失去除塵的作用時，二電場粉塵濃度升高，由于二電場配置的極線放電能力比一電場差，導(dǎo)致二電場也發(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)離子在電場中的運(yùn)動居于主導(dǎo)地位。通過電場的粉塵微粒捕獲負(fù)離子后，成為帶負(fù)電荷的粒子向收塵極運(yùn)動，這種帶電微粒的運(yùn)動速度很慢（只有每秒幾厘米），會在電場中形成空間電荷。當(dāng)煙氣的含塵濃度較低時，空間電荷形成的電場強(qiáng)度小， 電暈極與收塵極之間的電場仍然起主導(dǎo)作用，帶電粉塵微粒受到此電場力的作用而加速向收塵極移動， 最終吸附在收塵極上。但當(dāng)氣體含塵量過大時，空間電荷形成的電場強(qiáng)度會變大，兩個電場疊加會導(dǎo)致電暈區(qū)的電場強(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，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中，氣體發(fā)生電離。電離產(chǎn)生的正離子向電暈極運(yùn)動，電離產(chǎn)生的負(fù)離子（包括電子）向收塵極運(yùn)動。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，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，如由于煙氣溫度降低，給除塵器帶來一些其他的問題。

• • 1. 低低溫對粉塵濃度的影響

煙氣溫度降低，在壓力不變的情況下，會使煙氣的體積減小。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增加， 加重了除塵器的負(fù)擔(dān)。

• • 1. 低低溫對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強(qiáng)度

Ec 公式為 ：

會被動的導(dǎo)致電場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，會改變電場內(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，會降低電場強(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。其中各電場振打的時序見表 3。

a—電暈線半徑，m ；

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

δ—

T0―開式 273.15，K ； T—實際溫度，K ； P0—標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，Pa ； P—實測大氣壓，Pa ；

對上式進(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（相對空氣密度）會影響極線的起暈電壓。在低低溫的條件下，δ 的值會變大，因此電場的起暈電壓也會升高，

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（特別是一、二電場）的收塵量大大增加，因此原來的除塵標(biāo)振打時序也不再適用，合理調(diào)整振打的時序勢在必行。

隨著高頻電源的應(yīng)用，各電場電源容量的提升， 各電場的運(yùn)行電壓會有一定程度的提升。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，此時極板間更高的電壓會形成更強(qiáng)電場，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 電除塵器振打時序表

一電場 二電場 三電場 四電場 五電場

電場

陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極 陰極 陽極

振打時間 /s 150 150 150 150 150 150 150 150 150 無

停止時間 /s 450 300 750 600 1050 900 1350 1200 1650 無

電暈閉塞現(xiàn)象將會顯著改善。

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)的推廣時間并不長，還普遍缺乏運(yùn)行經(jīng)驗。MGGH 可在一定程度上提高除塵的效率，但 MGGH 在投運(yùn)中會產(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方面。另外， 隨著各電廠對燃煤經(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)驗教訓(xùn)，分析原因，摸清規(guī)律，制定相應(yīng)的應(yīng)對措施，才能更好地適應(yīng)環(huán)保的新要求。

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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)