电除尘器培训教材

电除尘器培训教材 目录 第一模块ESP原理第二模块ESP术语和结构第三模块影响除尘效率的因素第四模块ESP常见故障及处理 第一模块ESP原理 电除尘器 利用电场的作用使含尘气体中的粉尘与气体分离的的净化设备 国外称ELECTROSTATICPRECIPITATOR 静电沉降器 而实际 静电 两字并不确切 因为粉尘粒子荷电后 和气体离子在电场力的作用下 要产生微小的电流 并不是真正的的静电 但习惯上将所有高电压低电流的现象也包括在静电范围之内 所以把电除尘也称为静电除尘 ESP原理 在二个曲率半径相差很大的金属阳极和阴极上通以高压直流电 维持一个使气体电离的静电场 气体电离后生成的电子 阴阳离子吸咐在通过电场的粉尘上 而使粉尘荷电 荷电粉尘在电场的作用下便向电极性相反的电极运动而沉积在电极上 达到粉尘和气体分离的目的 当沉积在电极上的粉尘达到一定厚度时 借助于振打机构使粉尘落入下部灰斗 净化后的气体便经过设备排出 既要有电晕 又要有电场 ESP的除尘过程可分为四个阶段 1 气体电离 2 粉尘荷电 3 荷电粉尘移动 4 振打清灰 1 气体的电离 电离 不导电的气体分子在高压电场作用下 失去一个电子 变为一个正离子和一个负离子的过程OA段 少量自由电子导电阶段 AB段 自由电子数量不变 电压增加 电流不变 BC段 光芒放电段CD段 正离子也参与电离 电晕放电段 ESP工作电压段 DE段 火花放电C1 D1为ESP工作电压带 1 气体的电离 电离 不导电的气体分子在高压电场作用下 失去一个电子 变为一个正离子和一个负离子的过程OA段 少量自由电子导电阶段 AB段 自由电子数量不变 电压增加 电流不变 BC段 光芒放电段CD段 正离子也参与电离 电晕放电段 ESP工作电压段 DE段 火花放电C1 D1为ESP工作电压带 电晕电离的特点 当电压升至C1点时 则活动度较小的正离子也获得足够的能量轰击中性原子 不断产生新离子 随着电压升高 通过电场的电流得到更大的增大 同时 复合过程也趋激烈 特别是电场强度最高的放电极附近 围绕放电极 不仅可看到点状或条状的光焰 还可以听到丝丝声和噼啪的爆裂声 这现象称为电晕放电 相应于C1的电压就称临界电晕电压 在CD段 由于电子 正负离子都参与轰击作用 电场的离子浓度大大增加 据推算 每立方米空间中约有1亿以上离子 随着电压升高 电极周围的电晕区范围越来越大 电离也如雪崩似进行 当电压升至D1点时 正负电极之间可能产生火花 甚至电弧 此时 电极间的气体介质全部产生电击穿现象 电流急剧增加电压下降而趋止于零 DI点的电压称为火花放电电压 或临界击空电压 CD段称为电晕放电段 从临界电晕电压至火花放电电压的电压范围 就是电除尘器的电压工作带 电压工作带越宽 允许电压波动的范围越大 电除尘器的工作状况也越稳定 而电压工作带的宽度 和气体的性质有关 还和电极的结构形式有关 2 粉尘荷电 电场区的负离子密度可达上亿个立方厘米 碰撞荷电 大于1微米粉尘的主要荷电方式 扩散荷电 热运动方式使粉尘荷电 小于0 1微米粉尘的主要荷电方式 荷电时间 1秒内达到99 饱和荷电 所以ESP内粉尘均获得饱和荷电 3 荷电粉尘移动 趋进速度 荷电粒子向电极的运动速度 趋进速度与除尘效率的关系 多依奇公式 除尘效率 A 收尘极板面积 m2 V 烟气量 m3 s 趋进速度 m s 效率公式及其影响因素 趋进速度与除尘效率密切相关对趋进速度的分析实际就是对除尘效率的分析 影响趋进速度的因素很多 粉尘粒径 对于1 m以上的粉尘 粒径越大 驱进速度也越大 除尘效率也越高 粒径还影响电气条件 二次扬尘等 电场数目 电场数量增多时 减小 电压与电流 存在一个合理的供电制度 极板间距 宽间距有优越性 收尘面积 A增大 驱进速度下降并趋近于某一值 粉尘比电阻 高比电阻范围内 驱进速度与比电阻近似于反比的线性关系 4 振打清灰 荷电粉尘到达电极后 在静电力和粉尘粘附力共同作用下 形成粉尘层 在振打力的作用下 一部分粉尘在重力作用下落入灰斗 另外一部分在下落过程中扬起 重新回到气流中 形成二次扬尘 二次扬尘无法避免 但又要尽力控制减少 1是通过合理的收尘极结构 2是需要良好的振打制度 理论与实践都证明 粉尘层形成一定的厚度 一般几个毫米厚再振落 粉尘层成饼状下落比较合理 粉尘层太薄 需要更大的振打力 而且容易吹散 增大二次扬尘 太厚则粉尘不容易脱离极板 影响收尘效率 所以每台除尘器 都需要一个合理的振打制度 关于振打工艺几个问题 1 各个电场的振打周期不同 1电场8 10分钟 2电场到4电场30 40分钟 而且最后2个电场振打不同时进行 减少二次飞扬 2 合理的振打制度要通过热调时确定 当工况改变时 有必要对振打周期观察和调整 3 合理的振打加速度 一般阳极板大于150g 阴极线大于50g 4 阴极振打由于粉尘量小 不考虑二次飞扬 而且由于其需要良好的清洁状态 所以振打的间隔时间短 而且各电场可以一致 振打加速度不用很大 总结ESP收尘的四个过程 电离 荷电 移动 清灰 四个过程要连续不断的进行 以保证ESP良好的工作状态 具体过程是 进口封头 气流分布装置 荷电并收集到电极上 振打清灰 出口封头分布板 改善气流分布 抑制二次扬尘 气力输灰装置 第二模块ESP术语和结构一 ESP术语 前面已经提到的几个ESP术语 趋进速度 除尘效率 总除尘面积A 处理烟气量Q等 菲达ESP型号的含义 2F288 4 设计编号为 2FAA5 40M 2 96 150 涉及电场长 宽 高的概念 另外几个重要概念 台 室 比电集尘面积SCA 比电阻 电晕等 二 ESP的结构 ESP分为本体和电气两部分 ESP的本体为烟气净化的场所 通常为钢结构件 ESP本体分为 内件 壳体和气流分布装置及附属设备3大部分 菲达ESP产品型号编制举例 2F684 4的意思为2台 菲达型结构 电场有效流通面积为684平方米 4个电场 ESP结构图 内件包括 1 阳极系统2 阳极振打3 阴极系统4 阴极振打等4个部件 壳体和气流分布装置包括 进口 出口封头 壳体 底梁 尘中走道 顶盖 气流均布装置等 辅助设施包括 保温 走梯平台 顶部吊机等 1 阳极系统 阳极系统包括阳极板 上部阳极悬挂装置和下部撞击杆等 ESP对收尘极板的基本要求 1 极板表面电场强度分布均匀 2 受热变形小 刚度好 3 防止灰尘二次飞扬 4 振打力传递性能好 清灰效果好 5 与放电极之间不易产生闪络放电 6 重量要轻 ESP阳极板的形式较多 菲达型ESP采用480C型阳极板 480C型阳极板 480C型阳极板是用1 2 1 5mm薄钢板在专用轧机上轧制 菲达采用宝钢SPCC材质 优点 中间平直部分较大 两端有防风沟 减少灰尘的2次飞扬 重量又轻 电性能好 刚度好 板面振打加速度分布较均匀 阳极板的吊挂 菲达ESP阳极板采用挂钩悬挂方式 优点 1 极板受热伸长时 不影响极间距 2 振打时上端的振打加速度衰减相对较少 阳极板的布置采用一正一反方式好处 1 每个通道两侧面板形状与通道中心平面对称 板面电流密度分布对称 场强对称 含尘浓度均匀 2 因为交叉排列 极板变形可以相互抵消一部分 2 阴极系统 阴极又称为放电极或电晕极 与阳极一起形成非均匀电场 产生电晕电流 由阴极线 阴极框架和阴极吊挂装置等组成 国内常见几种阴极线形式 管型芒刺线 新型管型芒刺线 星型线 锯齿线 螺旋线 鱼骨针刺线 螺旋线等 菲达ESP常用的阴极线RSB新型管型芒刺线和螺旋线 阴极线应该具备特点 1 牢固可靠 机械强度大 不断线 不掉线 ESP的一个供电分区往往有上千根阴极线 一个断线就会造成电场短路 2 电气特性良好 使阳极板上电流密度分布均匀 平均电场强度高 对于含尘浓度高 细粉尘及高比电阻粉尘有良好适应性 起晕电压底 击穿电压高 3 易清灰 制造成本低 菲达ESP阴极线特点 RS芒刺线起晕电压低 一般15KV 放电强 不易断线 用直径20mm圆管作为支撑 机械强度高 RSB线是菲达专利产品 优点 放电均匀 消灭原RS线存在的极板上电流分布死区 板电流密度均匀性好 提高极板利用率 放电强烈能有效收集高浓度粉尘 且刚性好 不容易断线 螺旋线的优点 放电均匀 对高比电阻粉尘和细粉尘适应性强 用专用工具安装方便 一般螺旋线和RSB线综合使用 螺旋线用在后面电场 发挥各自的优点 阴极吊挂装置 阴极吊挂装置的作用 1 承重 2 绝缘 每个室有4个电瓷套管 用吊杆挂起 下有防尘套 防止灰进入瓷套内壁而产生爬电现象 瓷套有电加热 有的装有热风吹扫 防止积灰 瓷套需要保持清洁 有机会就要对瓷套积灰进行清理 3 阳极振打 极板的清洁与否直接影响ESP的除尘效率 因此 需要对其进行周期性振打 对振打装置的要求1 适当的振打力 2 能使极板获得清灰要求的加速度 3 能适当调整振打周期和频率 4 运行可靠 能满足大小修的要求 菲达ESP采用旋转式挠臂锤切向振打装置 由振打传动装置 振打轴轴承 振打轴和振打锤四个部分组成 振打轴轴承和振打锤 振打轴轴承转速低 精度要求不高 但是使用环境恶劣 要求高的可靠性 寿命要长 菲达采用托辊式轴承 优点是不容易积灰 不容易卡轴 使用寿命长 菲达采用旋转锤头 锤头经过热处理工艺 可以保证振打次数在几十万次以上 4 阴极振打 ESP工作时少量的粉尘吸附阴极线附近的正离子而沉积在阴极线上 当粉尘沉积到一定厚度时 会大大降低电晕效果 所以必须保证阴极线清洁 保证正常放电 阴极振打主要是清灰而不是收尘 阴极振打的原理与阳极相同 但是由于其带由高压电 所以要求相对绝缘 所需要的振打力小 所以振打锤的重量要轻些 菲达一般用90mm直径的锤头 阴极振打周期各电场可以相同 而且相邻2电场振打时间尽量错开 以避免2次扬尘 菲达ESP阴极振打传动装置有顶部传动装置和顶部侧面传动装置2种类型 5 气流均布装置 ESP内部气流要求分布均匀 其均方根差要求小于0 25 各封头流量差小于5 所以需要加气流分布装置 若气流分布不均匀 流速高的地方产生2次飞扬 总的除尘效率会降低 菲达在引进国外先进技术的基础上采用阻流加导流形式 进口处设置3层气流分布板 多孔板孔直径达85mm 不会堵孔 多孔板2边加有折边 增加刚性 6 灰斗和灰斗挡风 灰斗焊接在底梁上 灰斗壁与水平面夹角一般大于60度 且四边加有圆弧板 以保证灰自由下落 为防止烟气经灰斗旁路串气而降低除尘效率 灰斗内装有挡风板 灰斗通常有以下附件 1 电加热或蒸汽加热 2 气化板 3 挖手孔 4 捅灰管等 第三模块影响除尘效率的因素 影响ESP效率的因素很多 大体分为3个方面 1 工况条件 2 ESP的技术状况 3 运行条件 工况条件包括燃煤的成分 烟尘的特性以及烟气条件等 通常是确定不变的 ESP的技术状况包括极配形式 结构特点 振打方式及振打力大小 气流分布均匀性及电场划分情况等 不同的厂家有较大的差别的 运行条件包括操作电压 板电流密度 积灰情况 振打周期等 取决于设备的维修保养情况 各个影响因素可以单独起作用 也可以综合发生作用 关于粉尘比电阻 比电阻是衡量粉尘导电性能的指标 对ESP的性能影响最为突出 比电阻数值上等于单位面积 厘米 粉尘在单位厚度 厘米 的电阻值 单位为 cm ESP收尘的比电阻值在104 1011 cm范围内 低比电阻粉尘其到达收尘极后迅速放电 尘粒又返回气流中 形成的粉尘层 容易产生2次飞扬 高比电阻粉尘容易产生反电晕现象 使得除尘效率大大降低 高比电阻粉尘到达阳极板上 形成的尘层电荷不易释放 随着尘层增厚 层电压降达到一定时 电场强度超过了尘层击穿电压临界值 30KV cm 尘层局部击穿 产生大量正离子 中和了电场的负离子 2次电流增大 2次电压降低 击穿时产生火花 导致二次扬尘 降低除尘效率 反电晕和二次扬尘是ESP目前面对的两大难题 关于反电晕现象 1反电晕的初始现象 高比电阻粉尘在收尘极放电困难 也难以脱离收尘极 其形成的尘层电阻大使得后续的荷电离子放电更困难 造成尘粒表面有较密的负电荷分布 它们排斥荷电尘粒向收尘极靠拢 并对电场产生拟制效果 2次电流明显下降 2完全反电晕的形成条件 A高比电阻粉尘 比电阻大于10E11次方 一般锅炉燃煤硫含量小于1 时 燃烧一般产生高比电阻粉尘 B尘层积聚到一定厚度 使得可能通过控制ESP运行的电气特性的输入来避免完全反电晕的出现 3反电晕的现象 A视觉现象 反电晕发生后 极板尘层处产生类似于放电极附近发生的电晕电离 在黑暗中可以观察到由反电晕引起的 在收尘极尘层表面出现漫射光或众多的电晕光点 B表象 2次电压降低 2次电流增大 除尘效率明显下降 4反电晕的对策 A合理的振打制度 减电压或停电压振打 B合适的阴极线 菲达ESP末电场采用螺旋线 有效拟制反电晕的出现 C烟气调质 进口中通入SO3 可以降低比电阻 应用实例 内蒙古托克托电厂一期2X600MW机组ESP 燃用准葛尔煤 应用三氧化硫调质后 除尘效率由96 提高到99 7 还有采用烟气加湿等 D改变清灰方式 旋转电极 湿式清灰等 1 工况条件 粉尘的比电阻除了决定于粉尘本身的物理性质以外 还于烟气的温度 湿度 烟气成分等有很大关系 1 煤成分的影响 高硫煤工况条件下粉尘比电阻低 低硫煤其碱性氧化物的含量起主要作用 炉前煤的水分高 粉尘的比电阻相对较低 当锅炉燃烧煤种发生变化时 其粉尘比电阻有可能发生很大变化 严重影响ESP除尘效率 2 煤灰成分的影响 在11种主要成分中 Na K Fe P Li S等起着正的影响 Si Al Ca等起着负的影响 3 粉尘越细 收尘越困难 4 一般火力发电厂烟温在150度时 粉尘比电阻出现最高值 高温ESP的运行温度大于300度 就是这个原理 2 ESP的技术状况 极配形式 电流密度分布的重要性 菲达专利的RSB线和菲达从ABB引进的螺旋线 保证电除尘器高效运行的基本保证 极间距影响 宽间距粉尘的趋进速度高 电场强度均匀 提高了除尘效率 设备安装精度的影响 1 异极安装精度要控制在10mm以内 2 漏风率要控制在3 以内 菲达ESP人孔门的密封采用专利玻纤硅胶密封 3 振打加速度要分布均匀 4 气流分布均匀 5 供电质量及供电分区大小 菲达ESP采用EPICIII控制器 保证供电质量 3 运行条件 运行电压和电流的影响 ESP希望运行在尽可能高的电压和额定的电流值 一般每各电场的火花率不同 可以调节 一般控制在5到15次范围内 最佳火花率需要在实践中总结出来 时时保持绝缘子和电场的清洁是保证ESP持久高效的必要条件 绝缘子在大小修和临时停机必须抓紧时机搽干净 建立合理的振打制度 防止电极积灰 合理的振打周期需要在实践中确定 以确保ESP的除尘效率 第四模块ESP常见故障及处理 ESP运行中阴极线断线 振打锤脱落 灰斗堵灰 绝缘子破裂称为4大故障 对此菲达采取的措施 1 芒刺线支撑采用直径20mm圆管 连接两端设置专用保护套 保证阴极线不断线和掉线 螺旋线采用不锈钢材质 2 振打锤头采用热处理工艺 保证整个生命周期内均可正常使用 3 双层结构的小灰斗 保证加热均匀 卸灰顺利 防止堵灰 4 绝缘子室进行电加热 防止爬电击穿 1 阳极系统故障 热膨胀不畅造成阳极板弯曲 使电场异极间距变小 电场运行参数下降 严重时电场短路 原因分析及处理方法 安装时或者设计中阳极板排底部与振打导向板底部距离小于40 50mm 保证膨胀间隙 烟气温度高于设计值 需要现场处理导向板开口 底部分磨平 灰斗积灰引起 需及时排灰 2 阴极系统故障 3 阴阳极振打系统故障 4 灰斗及出灰系统故障 严防灰斗过量积灰 a 严防灰斗过量积灰 当灰斗高料位报