MW超超临界机组工程电除尘器设计说明.doc

1000MW火电机组配电除尘器项目技术资料1000MW超超临界机组工程电除尘器设计说明1000MW超超临界机组工程，所配超超临界参数汽包锅炉，连续蒸发量为3000t/h左右，虽然我厂已有多年设计生产各类燃煤锅炉电除尘器的经验，但我厂领导及有关部门技术人员仍对此次1000MW超超临界机组工程，予以高度的重视。厂里专门组织设计、试验等部门的技术人员召开了几次专题会，针对1000MW超超临界机组工程，煤、灰、环境条件，烟气及诸项要求的特点，进行认真的分析研究，同时结合我厂为天津盘山电厂2x600MW机组及山东德州电厂2x600MW机组工程配套生产电除尘器的成功经验。不断引进和吸收国内、外电除尘器先进技术，在保持我厂电除尘器技术先进、成熟、优良的基础上，对不足之处进行不断改进提高。为使产品性能更加稳定可靠、更加适应电厂锅炉运行实际工况为目的，提出了1000MW超超临界机组工程，可行方案，并对方案进行了全面的评审。因此本工程的设计方案完全能够达到用户所提的要求，可保证设备能够长期、安全、高效稳定的运行。一、 本工程的特点：1. 1000MW超超临界机组工程，处理的烟气量大,一般都在2500000-3000000 Nm3/h,每台炉配二台电除尘器,采用三室四电场或三室五电场。2. 根据我国燃煤电厂煤质资料，灰中 AI2O3含量高达15-38%，纯AL2O3的真密度3.7g/cm3,堆积密度0.18g/cm3,这种灰真比重与堆积比重之比相差很大，超过1:10，AL2O3的熔点是2100，是一种熔点很高、比电阻很高、比重轻、颗粒很细、粘度大的灰。这些都对电除尘不利，难以荷电，容易造成二次扬尘，同时容易发生反电晕等。3. 灰中SiO2、AL2O3、CaO、含量之和较大:一般超出90%，按照国外大量试验证明，当这一数值达到90%时，将对除尘效率产生较大影响,因此要采取相当有效的措施才能保证除尘效率。4. 煤中含硫量低:煤中含硫量为1.0%,属低硫煤。硫含量高时可增加灰的导电性能，对高比电阻粉尘可起调质作用，从而提高除尘效率。当含量较低时，调质作用几乎为零。5. 粉尘比电阻高:当烟气温度在120130时，比电阻值为nx1013属高比电阻粉尘。粉尘比电阻高时，不易荷电，并且粘度大，不易振打清灰，同时极易发生反电晕，使除尘效率降低。6. 保证效率要求高：在除尘器在停1个供电区，烟气量加10%，烟气温度加10的工况时。保证除尘效率要求达到99.60%以上；有些除尘效率要求达到99.80以上%。粉尘的排放浓度F2 可见，粘附力愈大，所施的振打力应愈大；尘层的质量愈大，欲获得同等振打加速度,所施的振打力也应愈大.电除尘器的不同电场，同一电场的不同极板以及同一极板的不同部位，积灰的特性不尽相同，因此它们对振打的需要也有区别 a)沿气流方向，初级电场收尘量大，虽然大质量的尘层需要分配较大的振打力，但它的粒径较粗，粗颗粒粉尘受到极板的粘附力较小,所以综合结果是只需较小的振打力就可以完成清灰而后部电场，尤其是末级电场，收尘量少，尘粒细，粘附力大，需要施较大振打力就同一电场而言，也是后排极板所收的灰较细，粘附力大，相对前排极板需要获得较大振打力尤其对于初电场，板排前后在振打力需求方面的差异比较最为明显 b)沿电场高度方向，烟气中粉尘浓度呈上小下大的分布，并且上部飘浮的粉尘较细，下部沉落的粉尘较粗所以上部极板收到的粉尘，量少粒细，吸附力较大起着主导作用，对它需要施较大振打力；下部尘多粒粗，需施较小振打力但是，这种振打力需求方面上大下小的差异，只是在第一电场比较明显，到二、三电场以后，由于粉尘浓度很低，所剩粉尘的粒径已经很细，并且分布趋于均匀，所以差异不太明显4.1.3 振打不能造成过大的扬尘损失 a)振打总会造成一定的扬尘，这是难以完全避免的但是发生在电场上部的扬尘，消除过程长，难度大；发生在末级电场的扬尘很少有消除的机会，尤以发生在未电场上部的扬尘，基本已无法消除。所以尽可能地避免或减少这些部位发生扬尘，使这些部位的振打力不致过大，应是振打机构设计的基本原则 b)相邻电极的振打应在时间上前后错开，使受振电极的扬尘很容易被邻近电极吸附但若使它们同时受振则无此可能。所以应切忌对相邻的电极同时施振尤其不能对同一个区域的板板同时施振 c)振打机构的设置，要注意杜绝烟气窜流，减少壳体漏风。因此，将电场上部封得愈严愈好下部和侧面的阻流装置愈贴近阳极板，愈伸向壳体内壁愈好而穿墙点的数目则愈少愈好4.1.4 1000MW超超临界机组工程电除尘器阴、阳极振打传动系统结构设计阴、阳极采用双侧侧部振打传动系统。侧部振打对振打力大小的适应范围大，振打力传递好，该工程粉尘比电阻及AI2O3含量高，这种粉尘又细又粘，不易振打清灰，需要传力好、衰减小的振打方式，为此阳极我们采用了双侧下部切向振打，阴极采用双侧中部切向振打。A、阴极振打采用沿电场高度方向，在每一通道内上下布置两个独立的阴极小框架，每一小框架的中后部均设有振打锤，每一电场上下采用两套传动机构，有效地划小了振打单元，保证每个小框架放电极振打加速度均匀，根据本工程粉尘特点保证阴极小框架放电极各点的振打加速度大于50g，有效清除放电极清灰，以保证良好的放电性能。B、阳极振打传动采用下后侧部切向振打，阳极板排采用紧固式刚性联接，以增加板排联接刚度，保证振打力传递均匀,减少振打力的衰减，根据本工程粉尘特点保证每排阳极板各点的振打加速度大于130g-180g，满足阳极板振打清灰要求。在每排阳极板下后侧均设有振打锤，避免振打时影响其他通道的正常收尘，同时振打点设在下部，保证了板排上部粉尘在振打时呈片状下落灰斗，避免了因上部振打力过大造成粉尘层破碎在下落过程中产生的二次扬尘。5. 在末电场出口处设置二层槽型极板： 在末电场出口处，垂直于气流方向，装有两排错列对置的横向槽型板，槽型极板设有单独的振打传动机构。当烟尘绕流穿过槽板时，荷电粉尘在电场力和惯性力的作用下向槽板趋极，靠静电力作用粘附在槽板上。经过大量试验和实际工况运行证明：槽型板具有改善电场气流均匀性，可捕集微细粉尘的二次扬尘，烟气阻力小，对总体除尘效率提高有一定作用。槽型极板收尘面积未计算在总收尘面积之内，而是作为收尘裕度考虑,以长期确保电除尘器的除尘效率。6. 进气烟箱内设置三层多孔板以提高气流均匀性：针对此工程的粉尘特性，采取有效措施使气流分布均匀。按前述该工程粉尘具有轻飘的特性，以及电场内因气流分布不均匀，风速高的地方二次扬尘特别严重，使整个除尘效率下降。为此，我们在进气烟箱中设置三层园孔多孔板，加上槽型板和在烟道中根椐试验所设置导流板的共同均流作用，保证进入除尘器的烟气流均匀性达到美国标准均方根值0.2，用高质量的气流均匀性来保证除尘效率，减少二次扬尘。7. 电除尘器外壳采用积木式组合结构： 电除尘器壳体钢结构件，由底梁、立柱、墙板、大梁等采用积木式组合结构。具有受力合理，传力明确，厂内按运输要求最大件制造，现场安装方便快捷。墙板采用组焊式压型板，刚度大、密封性能好、现场安装方便。三、 本工程所采用的新技术措施： 近年来，我厂不断引进和吸收国内、外电除尘器先进技术，在保持我厂电除尘器技术先进、成熟、优良的基础上，对不足之处进行不断改进，使产品性能更加稳定可靠、更加适应电厂锅炉运行实际工况，其技术达到国际先进水平。技术改进主要有如下几个方面：1 为防止振打失灵，我厂采用自动仿形切割制造的整体锤头，虽然在用材下料上成本提高，但消除了掉锤现象，保证了锤头振打的可靠性。2 采用最新研制的振打轴系，将原开放式轴承座（叉式）改为半封闭式轴承。该结构中固定轴套将转动轴套包容在内部，并在固定轴套内孔两侧制成斜面，其特点是振打轴在运转过程中其转动接触面不容易积灰，从而减少了磨损；另外，轴承副材质选用新型的耐磨材料，大大提高了转动部件的耐磨度。新结构对运行维护要求降低，运行的可靠性大大提高，维护保养人员的劳动强度大幅度减少。经过改进的振打轴系，在多家电厂经一个大修期运行后检查、磨损极小未发生任何故障，现已在新设计及各改造工程中推广应用。3 由于热膨胀引起的轴向位移及安装误差，往往造成振打传动轴窜轴，致使振打中心错位，严重影响振打效果。我们将过去的刚性联接整轴改为分若干单元轴的方式，各单元间采用浮动联轴器联接，每单元轴系有各自固定轴承和滑动轴承，以期各单元轴系自行消化热膨胀位移量；另外，将限位挡块加在轴上，使得轴承副磨损再也不会发生卡轴、窜轴现象。对阳极板排也设有限位板，有效保证极板悬挂中心及振打中心不变。阴极振打锤悬挂在各自小框架上，采用拨杆式振打，保证振打锤准确无误地击打承击砧，提高了振打的可靠性。4 整体结构采取美国最新的结构分析软件，进行整体结构计算及相关单元分析、设计，利用该软件强大的分析功能，可以使电除尘器结构受力更加科学、合理，通过该系统的计算分析，可以使我厂电除尘器完全满足用户提供的地质、气象等条件，保证电除尘器能够长期、安全高效的运行。 以上是我厂针对本工程的特点及煤灰特性所采取的数条有效保证措施，同时还将在设备的设计、制造、运输、安装、调试等工作中，均严格按照ISO9001质量管理体系的程序文件执行，从而保证设备的除尘效率达到保证值以上，使机组能够长期、安全、可靠、高效的运行。附图一 鱼骨针电晕线附图二 鱼骨针配辅助电极阴极小框架附图三 锯齿型电晕线兰州电力修造厂电除尘器主要优点和操作性能兰州电力修造厂是电力系统具有较强科研、设计能力及电站辅机设备和备品配件的定点生产厂。我厂于70年代末开始研究开发静电除尘设备，并和西安电力热工研究院合作，于1978年研制了第一台高压静电除尘器，投运后效果良好，促进了国内电除尘器行业的发展，并且RWD型高压静电除尘器，被国家经济委员会评为“国家优秀新产品金龙奖”。随着以后多年来在除尘器设计、选型、结构优化等方面不断取得新成果，并且同丹麦FLS miljo lnc（史密斯穆勒公司）和美国Lodge-cottrell(洛奇-科特雷尔公司)进行了技术引进与交流，不断吸收消化国外先进技术，自行研制的RWD/KFH型电除尘器为燃煤电厂锅炉及工业锅炉专用除尘设备。产品和技术荣获“国家优质产品金质奖”和“科学技术进步奖”，并已达到世界先进水平，产品已遍布29个省（直辖市、自治区），并出口印度尼西亚及日本等国。电除尘器适用于12MW至650MW发电机组65T/H-2000T/H燃煤锅炉的烟气除尘。现我厂电除尘器的选型、强度计算及整体结构设计均采用国际领先的计算机自动选型系统、参数化绘图和有限元辅助结构设计。经我厂研究、设计、生产电除尘器十几年的成功经验和收集的大量运行数据。对发电厂各类机组所配电除尘器，采取短柱距、小分区、低流速、高收尘面积的九十年代先进技术，阴极顶部机械传动振打，阳极底部侧振打。采用这种振打结构，可提高场地利用率，与常规电除尘器相比，可增加电场有效长度，这种结构最适用于改造工程，它使除尘器布置紧凑合理，在场地受限的情况下，因加大了电场长度，增加了收尘面积，增加了烟气在电场内的停留时间，从而大大地提高了除尘效率。一、主要优点：阳极采用底侧振打，保证了振打力的均匀传递，提高了除尘效率。阳极作为重要的收尘极，不宜采用其他形式的振打，我们采用的是底部侧振打，它的最大特点是：可有效地实现一个锤头只打一个阳极板排（即一个电场的一个通道），避免了一个锤头打几个板排，每个板排受力大小不一的弊病，达到了所有板排所受的振打力是完全一致的，保证了各板排振打力的分布，从而提高了除尘效率。关于二次扬尘的问题，顶部振打造成上部振打力最大，下部振打力最小，因极板上部吸收的粉尘比下部颗粒细，也比下部粉尘层薄，容易被打的很碎，无法成片下落，另一方面，由于粉尘颗粒小，不具备自由下降的条件，造成了较大的二次扬尘。我厂试验证明，底部侧振打使板排下部和上部振打力大，中间的振打力稍小，整个板排各点振打力分布较均匀。板排下部积灰颗粒大，积灰层很厚，易成片下落。因颗粒大，且除尘器下部风速低，粉尘容易自由下降。所以下部振打力稍大，不会造成较大的二次扬尘。F 振打输入点少，具有以下优势：1.振打电器设备少，减少维护工作量，能保证可靠运行。 我厂采用的这种阴、阳极振打结构比采用其它顶部振打方式所需电器设备的数量要少的多。数量多使发生事故的机率较高，显而易见，我厂采用的这种新结构形式比其它顶部振打方式运行可靠性高，减少了检修维护工作量，有利于保证高的除尘效率。2.减少由振打输入引起的漏风点，降低除尘器内风速，提高除尘效率。电除尘器内的烟气流速是影响除尘效率的重要因素之一，如何降低风速，就除尘器本身来说，只有两个途径，一个是增加除尘器断面积，另一个是减少除尘器本身的漏风。目前，主要的漏风原因之一是振打轴输入点引起的。若采用其它顶部振打方式，因每个点的振打部件都属活动部件且有一定间隙，都存在漏风问题，我厂采用的这种最新结构形式，因振打输入点漏风是其它顶部振打方式的三分之一，从而降低了电除尘器内的风速，提高了除尘效率。3. 阴极振打加热点少，节约了用电。采用这种新结构，阴极顶部机械传动振打加热点比采用其它顶部振打方式加热点要少，从而可大幅度地节约用电。F 末电场横置槽板，提高除尘效率。末电场出口处横置二排槽型极板是我厂研制，并多次在国家获奖的产品KFH型电除尘器的突出特点之一，我厂是国内电除尘器行业首先研制成功该技术，并应用于600多台电除尘器的厂家，具有成功的经验，横置槽板不但有利于电场内气流均匀性，而且比同样大收尘面积的阳极板效果要好的多，它使飞出电场的粉尘再次受到捕集，可提高除尘效率0.1%-0.2%，是保证高效运行的又一可靠措施。F 根据发电厂的燃煤特性和粉尘比电阻等特点，我们还采取了以下 措施：1. 采用宽极距，有利于粉尘的荷电。我厂具有多年处理高比电阻粉尘的成功经验，我厂获奖产品KFH型电除尘器的另一大特点宽极距，特别适应收集高比电阻粉尘，我厂在宽极距技术方面的具体应用一直处于国内同行业领先水平。粉尘比电阻高，难以荷电，加宽极距后，提高了运行电压，增强了电场强度，有利于粉尘的荷电，提高了除尘效率。2. 采用新型J线或新型线，提高了放电性能，避免了断线。 阴极线我厂全部采用新型J线或新型线，鱼骨针电晕线，这几种极线不但放电性能好，而且放电方位多，避免了电晕死区，使粉尘能够充分荷电，而且这种线属刚性极线，不会断线，提高了运行的可靠性，保证了除尘效率。3. 阳极振打轴采用分多单元、限位结构、保证可靠运行。 根据我厂多年来的实际经验，对影响振打轴系正常运行的因素，进行了详细的分析，作了多次改进，目前新型的振打轴系分多单元、单根轴短，本身可有效吸收热膨涨量，并扩大了由于安装引起轴向和径向误差的适应范围。此外，轴系中增加了定位、限位装置，保证了安全可靠运行。4. 振打噪音小，给电除尘器运行造就了一个较为安静的环境。我厂采用的新型电除尘器振打结构，其阳极振打锤全部设在除尘器内，阴极振打锤也全部设在除尘器顶部室内。这种振打结构形式使振打声音距除尘器2米处便难以听到，这给电除尘器运行造就了一个较为安静的环境。5. 阴极顶部振打实现不停炉检修，便于维护保养。 我厂采用的阴极机械传动顶部振打装置，全部设置在除尘器顶部屋面板以上的室内，振打装置需要维护保养时，不需进入除尘器内部，也不需停炉，只需将该部位断电即可。方便了检修维护，减轻了劳动强度，提高了运行的安全可靠性。而且避免了各种恶劣气候的影响，延长了设备的使用寿命。采用顶部机械传动振打，延长了绝缘子的使用寿命。阴极振打采用顶部机械传动方式，绝缘子用量少，只受扭而不受撞击，不仅使用寿命长，而且价格低，减少了检修工作量，减低了检修费用。 二、主要操作性能：l 为了保证锅炉点火启动及低负荷运行中绝缘子不至于结露和积灰，我厂电除尘器在锅炉点火启动前先行投入绝缘子电加热，当温度升至露点（95）以上时，锅炉再启动；低负荷运行中绝缘子电加热连续投入（具有恒温控制，温度降低至100以下时，电加热自动投入）。l 电除尘器本体结构简单，操作简便，对各电场振打周期可进行程序控制。调节范围如下：第一电场第二电场第三电场第四电场阳极015分钟可调030分钟可调030分钟可调060分钟可调阴极05分钟可调015分钟可调020分钟可调030分钟可调l 高压硅整流设备采用微机控制，其主要功能如下： 1） 具有间歇脉冲供电方式 2） 具有最佳工作点探测运行方式 3） 火花跟踪控制，临界火花控制 4） 具有封锁时间自动跟踪 5） 具有电弧、短路、欠压、过流、开路、偏激磁等保护功 能，适应电厂工况多变的特点 6） 火花率整定控制运行方式 兰州电力修造厂22 10机组电除尘器设备优化设计及技术改进措施兰州电力修造厂是国内最大的电除尘专业生产厂家,具有对各种规格电除尘器设计、制造的资格.虽然我厂有丰富的600MW机组静电除尘器设计、制造经验。针对1000MW机组配套除尘器的整台设计和生产，我厂极为重视,列为重点工程项目，成立了专门的工程领导小组，由厂领导亲自挂帅组成。在初步设计展开前已做了大量细致的前期工作，与有关设计院及电厂的有关同志多方联系，对有技术问题进行交流和探讨。应用先进的计算机,对设计和生产制造过程的质量控制进行了周密安排,要求精心设计制造,保证我厂生产的电除尘器严格按合同、技术协议书，部颁标准DL/T514-93及其它相关标准的要求设计、制造，并力争超过部颁标准的规定。静电除尘器在电厂烟气收尘装置中, 有很多优点，它收尘效率高， 运行可靠, 运行及维修费用低,是当前我国电厂高效收尘的主要手段之一，但由于在设计、制造、安装及运行维护中各种因素的影响,使国内外电除尘器普遍存在着一些问题,如：堵灰、断线、振打失灵三大通病,是目前各制造厂家和电厂特别关注的问题。人们通过种种方法进行研究, 不断地改进,以减少或消除这些通病给正常运行带来的不利影响。 我厂经过不断地搜集资料(尤其是我厂电除尘器运行多年后的反馈信息)调研,在这些易发生故障方面,进行反复多次的试验及改进，对电除尘器制造质量, 设备设计的优化等方面采取了种种措施,并取得了显著成效。一. 堵灰:粉尘如在灰斗内受堵,灰面很快上升, 当升到电场内部时,将引起电场短路。另则, 当堵灰后再疏通管路排灰时,干粉剧烈飞扬,使现场清理非常困难,严重污染现场环境,增大维修人员的劳动强度。为防止堵灰,设计人员除与设计院有关人员加强出灰方式等衔接问题的讨论及交流外，对我厂设备本身的设计也做了多方优化与改进,如：1.在条件允许的情况下尽量加大灰斗锥度, (除尘器灰斗角度为66 72左右)减少粉尘安息角,利于粉尘流畅。2.采用气化板装置,利用压缩空气使灰斗内壁形成气垫,防止灰尘与斗壁的结块并增大了干粉的流动性。3.选用电加热,以避免粉尘在灰斗内因低于露点温度而结垢、起拱、棚灰造成堵灰。4.灰斗内四角设有弧形角板,以保证粉尘在灰斗内流畅。5.合理设置灰斗阻流板,在不影响防止气流短路的情况下,尽量减少阻流板的块数,以降低棚灰机率。6.灰斗上设置料位计自动检测并联锁自动排灰装置,以保证出灰系统的正常运行。二. 断线:阴极线断线是国内外电除尘器多发故障的通病,由于电晕极断线, 将会引起电场内部电晕性能减弱,甚至整个电场短路,如不及时排除, 将直接影响除尘效率。西德鲁奇公司, 日本三菱公司在除尘器阴极线制造,工艺中都是采取接触压焊,采用此种工艺制作的电晕线如在安装过程中因电晕线张紧程度不均, 或漏焊，在高温工况运行振打一段时间后,容易引起断线。针对这个问题, 我们经反复研究试验后,对我厂电晕线的设计及制造工艺做了较大的改进, 取得了很好的效果，基本消除了电除尘器运行中断线的问题。1. 锯齿线: 锯齿线由于自身钢度很小,运行中受振打时振幅较大,频率也很高,其端部连接处,螺杆与锯齿板之间受应力最大,很容易造成断裂, 我厂在设计及工艺上均作了改进，如在原压焊基础上又增加一道铜焊, 以保证锯齿线连接螺杆与锯板点的焊点强度。另外, 从设计上加宽锯板的宽度,改进了锯齿的形状, 降低了应力集中对锯齿线的影响。2. 新型线: 新型线提高了放电性能，避免了断线。这种极线不但放电性能好，而且放电方位多，避免了电晕死区，使粉尘能够充分荷电，而且这种线属刚性极线，不会断线，提高了运行的可靠性，保证了除尘效率。 3.鱼骨针:鱼骨针电晕线属刚性电晕线, 如安装牢固时,没有断线的可能,但由于振打频繁,有掉针的现象。掉针虽然并不影响电除尘器的正常运行,但掉针如果太多,会降低电晕电流,而影响除尘效率,为此我厂在生产鱼骨针电晕线时,对每一针点施焊,经运行实践证明，基本再没有掉针现象。三. 振打失灵:振打系统是电除尘器的核心组成部分,也是电除尘器仅有的转动部件,由于长年累月地在高温、高粉尘及振动的恶劣工况下运行, 很容易发生故障。振打不利,将会造成电场内集尘板粉尘增厚, 二次电压降低,电功率减弱;振打不利又会造成电晕线肥大,电流减弱,电晕封闭,使整个单电场除尘效率降低。所以振打不利是多年来,各个电除尘器生产厂家较为头痛的事情。我厂经过多年来的收资,实践取得了经验, 在除尘器振打方面,综合国内外除尘器厂家的优点,多次进行攻关,设计出具有我厂自己特点的新型振打传动系统,大大地提高了振打传动的可靠性,减少了故障率。下面就振打失灵问题形成原因及我厂新型振打传动系统作一下分析和介绍。振打系统支承轴承的磨损，直接影响振打系统的正常运行，通过理论研究，我们认为，除尘器内部振打系统引起支承轴副磨损的主要因素有以下几点：1.粉尘因素电除尘器内部是一个充满粉尘的空间。因此，振打系统轴承副之间也充满着灰粉，粉尘中大量的SiO2、AL2O3、Fe2O3等物质其硬度都很高，粉尘在磨擦副之间相互作用，形成三体磨损状态属于典型的磨料磨损类型。2.积灰程度因素从粉尘所受力分析看，阳极比阴极上粉尘多,电场比电场多，电场比电场粉尘多，在运转前期,会造成以上的差别，随着时间的推移，最终积灰程度会一样，而磨损的差值,已在运行初期形成，因此，阳极轴承比阴极轴承磨损量大。3.安装因素各轴承之间的安装，在轴段之间会产生轴线位移或轴线偏转，这是由于各个轴承副安装时不同心所致。因此，各个轴承副在运转时受力