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静电除尘器培训教材静电除尘器培训教材 内蒙古京科发电有限公司内蒙古京科发电有限公司 除灰专业除灰专业 2008 年年 10 月月 17 日日 目目 录录 第一章 基础知识 1 第二章 运行工况对电除尘器性能的影响 15 第三章 电除尘器检修 21 第四章 电除尘器的运行及管理 41 第五章 静电除尘器的一般常见故障及处理 48 第一节 电除尘器常见的故障 48 第二节 电除尘器故障的处理 54 第六章 电除尘器性能试验 63 第七章 电除尘器的设计选型 69 第八章 电除尘器目前应用的新技术 71 1 第一章 基础知识 电除尘器是利用电力进行除尘的装置 是净化含尘气体最有效的 环保设备之一 广泛应用于电力 冶金 建材 化工等行业 电除尘器具有以下明显的优点 1 除尘效率高 设计合理的电除尘器除尘效率可达到 99 以上 2 阻力损失小 一般电除尘器的阻力小于 294Pa 有的阻力要求更高 3 能处理高温烟气 一般电除尘器用于处理 250 以下的烟气 经特殊设计 可处理 350 甚至 500 以上的烟气 4 能处理大的烟气量 5 能捕集腐蚀性强的物质 采用特殊结构的电除尘器可捕集腐蚀性强的物质 6 运行费用低 由于运动部件少 电耗低 正常情况维护工作量小 相应的日常运行费用低 7 对不同粒径的粉尘进行分类捕集 但电除尘器也存在以下缺点 1 一次投资大 一台电除尘器少则几十万 多则几百万 甚至上千万 2 应用范围受粉尘比电阻的限制 电除尘器最适合的比电阻范围为 104 5 1010 Cm 3 不能捕集有害气体 4 对制造 安装和操作水平要求较高 5 钢材消耗大 1 电除尘器的分类电除尘器的分类 电除尘器的分类方法很多 主要有以下几种 1 1 按清灰方式分为干式 半湿式 湿式电除尘器及雾状粒子捕集器 干式电除尘器易产生粉尘二次飞扬 湿式电除尘器需进行二次处理 1 2 按烟气在电除尘器内的运动方向分为立式和卧式电除尘器 烟气在电除尘器内自下而上作垂直运动的称为立式电除尘器 烟气在电除尘器内沿水平方向运动的称为卧式电除尘器 1 3 按电除尘器的形式分为管式和板式电除尘器 2 管式电除尘器主要用于处理烟气量小的场合 板式电除尘器应用广泛 1 4 按收尘板和电晕极的配置分为单区和双区电除尘器 收尘极与电晕极布置在同一区域内的为单区电除尘器 其应用最为广泛 收尘极与电晕极布置在两个不同区域内的为双区电除尘器 1 5 按振打方式分为侧部振打和顶部振打电除尘器 振打清灰装置布置在阴极或阳极的侧部称为侧部振打电除尘器 现应用较多的为挠臂锤振打 兰州 诸暨 西矿 上冶矿等均采用此结构 振打清灰装置布置在阴极或阳极的顶部称为顶部振打电除尘器 顶部振打多为美式结构 龙净采用此 结构 2 基本原理 基本原理 电除尘器是一种用于捕集细微粉尘的高效除尘器 它是利用静电力实现气体中的固体或液体粒子 与气流分离一种除尘装置 它是把电除尘器的放电极和收尘极接于高压直流电 维持一个足以使气体电 离的静电场 当含尘气体通过两极间非均匀电场时 在放电极周围强电场强作用下发生电离 形成气 体离子和电子并使粉尘粒子荷电 荷电后的粒子在电场作用下向收尘极运动并在收尘极上沉积 从而 达到粉尘气体分离的目的 当收尘极上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 3 电除尘基础理论电除尘基础理论 利用电离捕集烟气中悬浮尘粒这是电除尘的基本原理 尽管电除尘器的类型和结构很多 但都是 按照同样的基本原理设计出来的 用电除尘的方法分离气体中的悬浮尘粒 主要包括了以下四个复杂 而又相互有关的物理过程 1 气体的电离 2 悬浮尘粒的荷电 3 荷电尘粒向集尘极运动 4 荷电尘粒沉积在集尘极上 4 电除尘器常用术语电除尘器常用术语 4 1 台 具有一个完整的独立外壳的电除尘器称为台 4 2 室 在电除尘器内部由壳体所围成的一个气流的通道空间称为室 一般电除尘器设计成单室 有时也将两个单室并联在一起 称为双室电除尘器 3 4 3 场 沿气流流动方向将各室分成若干区 每一区有完整的收尘板和放电极 并配以相应的一组高 压电源装置 称每个独立区为收尘电场 卧式电除尘器一般设有二个 三个或四个电场 有时也可设 置四个以上的电场 为了获得更高的除尘效率 也可将每个电场分成二个或三个独立区 每一个区配 一组高压电源装置分别供电 4 4 电场高度 m 一般将收尘极板的有效高度 即除去上下两端夹持端板的收尘极高度 称为电 场高度 4 5 电场通道数 电场中两排极板之间的宽度称为通道 电场中的极板总排数减一称为电场通道数 4 6 电场宽度 m 一般将一个室最外两侧收尘极轴线之间的有效距离 减去板阻流宽度 称作电 场宽度 它等于电场通数与同极距 相邻两排极板的中心距 的乘积减去每块极板的阻流宽度 4 7 电场截面 m2 一般将电场高度与电场宽度的乘积称为电场截面 它是表示电除尘器规格大 小的主要参数之一 4 8 有效电场长度 m 在一个电场中 沿气体流动方向一排收尘极板的宽度 即每排极板第一块 极板的前端到最后一块极板末端的距离 称作单电场有效长度 沿气流方向各个单电场长度之和 称 作电除尘器的有效电场长度 4 9 停留时间 s 烟气流经有效电场长度所需要的时间称为停留时间 它等于电场长度与电场风 速之比 4 10 电场风速 m s 烟气在电场中的流动速度 称为电场风速 它等于进入电除尘器的烟气流量 m3 s 与电场截面 m2 之比 4 11 集尘极面积 m2 集尘极板的有效投影面积 由于极板的两个侧面均起收尘作用 所以两面 均应计入 每一排收尘极的收尘面积为单电场长度与电场高度的乘积的二倍 每一个电场的收尘面积 为一排极板的收尘面积与电场通道数的乘积 一个室的收尘面积为单电场收尘面积与该室电场数的乘 积 一般所说的收尘面积多指室的收尘面积 4 12 比收尘面积 m2 m3 s 单位流量的烟气所分配到的收尘面积称为比收尘面积 它等于收尘极 面积 m2 与烟气流量的烟气量 m3 s 之比 比收尘面积的大小 对电收尘器的收尘效果影响很 大 它是电收尘器的重要结构参数之一 4 13 处理风量 m3 s 即被处理的烟气量 通常指工作状态下电除尘器入口与出口的烟气量的平 均值 它等于工作状态下电除尘器入口处的烟气流量与除尘器漏风量的一半之和 4 14 有效驱进速度 cm s 荷电悬浮尘粒在电场力作用下向集尘极板表面运动的速度称为尘粒子 的驱进速度 它与电场强度 空间电荷密度 粒子性质等多种因素有关 因此不同粒子的驱进速度悬 4 殊很大 工程中通常用的是有效驱进速度 We 它是根据某一电除尘器实际的集尘极总面积 A 处 理烟气量 Q 以及实测效率 利用多依奇效率公式算出来的 它包含了电极构造 电场强度 粉尘 性质 浓度变化 粒径大小 电场风速 烟气湿度 气流分布 积灰厚度 振打效果 二次扬尘等很 多因素的综合影响 它是对电收尘器性能进行比较和评价的主要参数 也是电除尘器设计的关键数据 4 15 除尘效率 含尘烟气流经除尘器时 被捕集的粉尘量之比称为除尘效率 它在数值上近 似等于额定工况下除尘器进 出口烟气含尘浓度的差与入口烟气含尘浓度之比 除尘效率是除尘器运 行的主要指标 4 16 一次电压 输入到整流变压器初级侧的交流电压 V 4 17 一次电流 输入到整流变压器初级侧的交流电流 A 4 18 二次电压 整流变压器输出的直流电压 KV 4 19 二次电流 整流变压器输出的直流电流 mA 4 20 电晕放电 在相互对置着的放电极和集尘极之间 通过高压直流电建立起极不均匀的电场当外 加电压升到某一临界值 即电场达到了气体击穿的强度 时 在放电极附近很小范围内会出现蓝白色 辉光 井伴有嘶嘶的响声 这种现象称为电晕放电 它是由于放电极外的高电场强度 其通过的气体 被局部击穿所引起的 4 21 电晕电流 发生电晕放电时 在电极间流过的电流叫电晕电流 4 22 线电流密度 指每米放电极所占的电流值 线电流密度确定 0 05 0 3mA 范围 4 23 板电流密度 指每平方米集尘极板所占的电流值 4 24 反电晕 就是沉积在集尘极板表面上高比电阻粉尘层所产生的局部放电现象 若沉积在集尘极上 的粉尘是高比电阻粉尘 则电荷不容易释放 随着沉积在集尘极上的粉尘层增厚 释放电荷更加困难 此时一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放 其表面仍有与放电极相同的极性 便排斥后来的荷电粉 尘 另一方面由于粉尘层电荷释放缓慢 于是在粉尘间形成较大的电位梯度 当粉尘层中的电场强度 大于其临界值时 就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿 产生与放电极极性相反的正离子 所产生的离 子便向放电极运动 中和电晕区带负电的粒子 另外 粉尘层中气体和固体的击穿产生电子 阳离子对 电子被排斥 穿过粉尘层流向集尘极 阳离子则被电场推向放电极 在这些阳离子经过粉尘层时碰撞尘粒 使它们荷正电荷而重返气流 而 那些跑出粉尘层的离子则将碰撞悬浮在气流中的粉尘 减少它们的负电荷 这些影响将使电除尘器除 尘效率大大下降 4 25 电晕闭塞 电晕闭塞也叫电晕封闭 在电除尘器内不仅有许多负离子 而且还有许多极性与之相 5 同的荷电尘粒 离子的运动速度较高 约 60 100m s 而荷电粉尘粒的运动速度却比较低 一般在 60cm s 以下 因此含尘气体通过电除尘器时 单位时间从放电极转移到集尘极的电荷量要比清洁空气 时少 即电晕电流小 含尘浓度越高 电场内与放电极极性相同的尘粒就越多 如果含尘浓度很高 则由电晕区生成的离子都吸附在粉尘上 此时离子迁移率达到极小值 尤其是当 1 m 左右粉尘越多 其影响就越大 最后可能电流趋于零 除尘效果明显恶化 4 26 电晕线肥大 电晕线越细 产生的电晕越强烈 但因在放电极极周围的离子区有少量的粉尘粒子 获得正电荷 便向负极性的放电极运动并沉积在放电极线上 如果粉尘的粘附性很强 不容易振打下 来 于是放电极线上的粉尘越集越多 即放电极线变粗 大大地降低电晕放电效果 这就是所谓的电 晕线 放电极线 肥大 4 27 起始电晕电压 指开始发生的电晕放电的电压 与之相对应的电场强度称为电晕场强或临界场强 4 28 火花放电 在产生电晕放电之后 当两极间的电压继续升高到某一点时 放电极产生一个接一个 的 瞬时的 通过整个间隙的火花闪络 闪络是沿着各个弯曲的 或多或少或枝状的窄路到达集尘极 这种现象称为火花放电 火花放电的特征是电流迅速增大 4 29 电弧放电 在火花放电之后 再提高外加电压 就会使气体间隙击穿 它的特点是电流密度很大 而电压降落很小 出现持续的放电 爆发出强光井伴有高温 这种强光会贯穿整个间隙 由放电极到 集尘极 这种现象就是电弧放电 如电焊时的现象就是一种电弧放电 电除尘器应避免产生电弧放 电 4 30 电晕功率 是投入到电除尘器的有效功率 它等于电场的平均电压和平均电晕电流的乘积 电晕 功率越大 除尘效率越高 4 31 伏安特性 电除尘器运行过程中 电晕电流与电压之间的关系称为伏安特性 它是很多变量的函 数 其中最主要的是放电极线和集尘极线的几何形状 烟气成分 温度 压力和粉尘性质等 4 32 空载伏安特性 电除尘器未通入烟气时 电场中仅为空气介质时的伏安特性称为空载伏安特性 通常在锅炉点火前 为了进一步检验电除尘器电场内部情况和安装质量以及电除尘器高压供电装置的 性能 一般要进行空载伏安特性试验 4 33 负载伏安特性 电除尘器通入烟气时的伏安特性称为负载伏安特性 电除尘器的空载和负载伏安 特性是分析电除尘器运行状况的重要资料和依据 4 34 粉尘比电阻 粉尘电阻与其长度成正比 与其截面积成反比 并和温度有关 如果用 R 代表粉尘 在某一温度下的电阻 则有下列关系 R R A L R 6 式中 粉尘的比电阻 称电阻率 粉尘的长度 cm R L 粉尘的横截面积 cm R A 粉尘比电阻就是其长度和截面积都是一单位时的电阻 4 35 气流分布 是反映电除尘器内部气流均匀程度的一个指标 它一般是通过测定电除尘器入口截面 上的气流速度分布来确定的 如果各个点的气流速度与整个截面上的平均气流速度 其值等于所有各 点速度的算术平均值 越接近 其气流分布就越均匀 对电除尘器除尘效率的提高也就越有利 对气 流速度的评定方法有多种 如均方根值法 相对速度系数法和速度场系数法等 4 36 含尘浓度 每个单位体积 标准状态体积或实际工况状态体积 中烟气所含有的粉尘量 4 37 漏风率 漏风率定义为除尘器进 出口烟气流量之差与除尘器进口烟气之比 用下式表示 100 v vv q qq 式中 a 除尘器漏风率 除尘器进口烟气流量 m3 h 标准状态 v q 除尘器出口烟气流量 m3 h 标准状态 v q 也可用氧量测定除尘器漏风率 以下式表示 100 2 2 2 6 20O OO 式中 O2 电除尘器入口烟气中含氧量 O 2 电除尘器出口烟气中含氧量 4 38 电除尘器本体阻力 电除尘器入口和出口烟道内烟气的平均全压之差 称为电除尘器的阻力 它 是烟气在流经电除尘器的过程中 克服与电除尘器内部结构的冲刷 摩擦阻力和气流紊乱对速度的不 利影响而消耗的机械能 它与电除尘器内部的结构形式 气流分布 流速等因素有关 一般电除尘器 的阻力均为 100 300Pa 4 39 整流变压器 mA KV 型号 4 2 321 OJAGG G 整流设备 G 高压用 AJ 油浸自冷 O2 可控硅调压 mA 额定直流输出电流 KV 额定直流输出电流 设计序号 7 5 燃煤电厂电除尘器基本结构燃煤电厂电除尘器基本结构 电除尘器目前各个行业如电力 水泥 冶金 化工等都有应用 但电除尘器的结构 设计 运 行根据各个行业的收集介质不同而不同 因此我们只简单介绍燃煤发电厂所使用电除尘器的基本结构 5 1 集尘极及振打装置 集尘极板又称阳极板 收尘极板 其系统由集尘极板 极板悬吊及其振打装置组成 5 1 1集尘极目前电力行业主要选用大 C 型板 一般大 C 型板是由 1 5 毫米的 SPCC 碳钢板 由日本 8 进口或国产 宽度为 480 毫米 长度根据设计确定 当然也有使用 Z 型板 BE 型板 波型板 等 数量较少 5 1 2极板应有具备有以下几项性能 有良好的电性能 即板电流密度要均匀 有良好的振打加速度分布性能 极板在下部被振打时 沿极板高度方向板面的振打加速度 分布基本上均匀 传递效果好 当极板被振打时 板面具有三个方面的振打加速度 平行 板面沿水平方向 平行板面沿竖直方向 垂直板面 使粉尘脱落以切向力为主 有较好的防止粉尘二次飞扬性能 用较少的钢材消耗量及有较大的刚度 应具有良好的抗腐蚀性 受温度变化影响小 与放电极之间不易产生闪络 5 1 2 极板悬吊 若干块极板组成极板板排 被悬吊在壳体顶梁的小梁上 其悬挂方式有紧固型和自由悬挂型 考 虑到运行温度的影响 极板排的热膨胀及振打力的传递 极板下部有自由膨胀空间 极板排下部由极 板振打杆固接 振打杆一侧装有承击砧 承击砧由经过热处理的钢块做成 表面硬度较高 作用是在 运行时振打锤敲击时承受冲击力 紧固式悬挂方式 极板上 下端均用螺栓加以固定 使极板排组成一个整体 借助垂直于 极板表面的法向加速度 使粉尘层与极板分离 这种悬挂方式的极板振打位移小 板面获 得较大的振打加速度 固有频率高 振打力从振打杆到极板的传递性能好 这种紧固式悬 9 挂方式 由于极板顶部都是固接的 极板上端部分的振打加速度将很快衰减 若振打力选 择不当 容易使极板上部局部区域得不到清灰所需的足够的振打加速度 影响极板的清灰 效果 自由悬挂式 自由悬挂式分两种 为不偏心悬挂和偏心悬挂 不偏心悬挂是极板上部端冲 出两个方孔 在与挂钩接触的方孔一边加一保护卡子用 2mm 厚左右的钢板压制而成 这种 悬挂方式具有能提高振打加速度值 并使极板表面振打加速度值分布均匀 制造简单 安 装方便等优点 偏心悬挂是采用了单点偏心悬挂 要使极板有一定的位移量 当振打时 极板绕上端偏心 悬挂点回转 下端加强板对于挡铁有一定的相对运动 极板下端的加强板与挡铁离开 产 生一定的位移量可达几毫米 当极板落下时再次与挡铁撞击 从而再次震动极板 单点偏 心悬挂的极板振打时位移量较大 振打力一定时 其传递振打力虽小 板面振打加速度不 大 但比较均匀 因此清灰效果好 这种悬挂适合温度较高的工况 5 1 3 极板的振打装置 为清除极板上的粉尘 极板需要进行周期性的振打 使极板产生一定的振打加速度 一般电厂要 求极板的振打加速度的最小值为 150g 对于粘性较大的粉尘需增加 但振打加速度不是越大越好 会 影响其使用寿命 极板需要是最佳的振打加速度值和振打频率 极板振打是切向振打 这样可保证极板间距在振打时变化不大 又可使粉尘和板面间在振打时 产生一定的惯性切力 使粘附在板面的粉尘更易脱落 极板振打目前有各种不同的结构形式 如极板下侧部切向旋转锤振打 顶部电磁振打 顶部 凸 轮 链条 弹簧 提升机构 现在电厂基本使用经验可靠的侧部旋转锤振打和顶部电磁振打 电磁振 打是由电磁带电吸取中间的铁棒 断电后自由落下 产生振打力 侧部旋转锤振打是振打轴转动带旋 转锤及连杆被曲柄背起 曲柄转一定角度后 旋转锤自由落下 敲打每个极板排的撞击砧 由于电除 尘器尺寸较大 因此振打轴是分段的 用允许较大径向位移的联轴节相连 振打轴由轴承支撑 分定 位轴承和滑动轴承 轴承一般有剪刀式 托板式 托滚式 双曲面式等 5 2 放电极系统及其振打装置 放电极又称电晕极 阴极 放电极系统是电除尘器电场的第二主要组成部分 它包括放电极 放 电极框架 框架吊杆及支撑套管 放电极振打装置等部分 由于放电极系统在工作时带有高压电 所 以必须注意放电极各部件与集尘极有足够的距离 5 2 1 放电极 是电场产生电晕电流的部件 它的性能好坏直接影响到除尘器的性能 放电极应具备 以下几项功能 10 牢固可靠 机械强度大 不易断线 每个电场有几千根放电极 只要有一个断线就可造成 整个电场短路 使该电场停止运行或处于低除尘效率水平 放电特性好 放电极的形状和尺寸可在某种程度上改变起晕电压 电流和电场强度的大小 和分布 良好的电气性能通常是指阳极板上的电流密度分布均匀 平均电场强度高 对于 粉尘浓度高 粉尘粒径细及高比电阻均表现较大的适应性 伏安特性曲线理想 指电场或室在通电后 伏安特性曲线的斜率要大 这意味着在相同的 电压下粉尘荷电的几率大 振打力传递均匀 有良好的清灰效果 结构简单 制造容易 成本低 当然 与高压供电装置的供电特性 集尘极匹配有关 放电极有各种各样 如星形线 芒刺线 锯齿线 鱼骨针线 螺旋线等 现在我们电场主要使用 RS 型芒刺线配 480C 型板 芒刺线电晕电极的电晕电流值与电晕线上刺尖的间距和刺的长度有密切的 关系 芒刺越高 电流越大 这样可根据电除尘器运行时粉尘浓度不同应选取不同的电晕线 一般浓 度较大的第一 第二电场可选取芒刺线 第一电场芒刺要较第二电场的芒刺尖长 而在三 四 五电 场由于粉尘浓度低 需尽可能提高电压 加速带电粉尘的运动 可选取星形线 圆型线 螺旋线等无 芒刺 针尖的电晕较好的线型 根据有关资料 在相同的试验条件下 从不同的角度对管状芒刺线 鱼骨针刺线 锯齿线 角 钢芒刺线 螺旋线 星形线作一比较 由好到差顺序排列 按照牢固可靠程度的排列顺序 鱼骨针刺线 管状芒刺线 螺旋线 角钢芒刺线 星形线 锯齿线 按起晕电压低的程度排列顺序 管状芒刺线 鱼骨针刺线 角钢芒刺线 螺旋线 星形线 按板电流密度的分布均匀性排列顺序 螺旋线 星形线 新型管状芒刺线 管状芒刺线 锯齿线 鱼骨针刺线 角钢芒刺线 按伏安特性曲线的优劣排列顺序 角钢芒刺线 锯齿线 管状芒刺线 鱼骨针刺线 螺旋 线 星形线 按对高浓度粉尘的适应性排列顺序 角钢芒刺线 锯齿线 管状芒刺线 鱼骨针刺线 螺 旋线 星形线 按振打力传递性能的排列顺序 螺旋线 鱼骨针刺线 管状芒刺线 角钢芒刺线 星形线 锯齿线 11 从经济角度考虑的排列顺序 星形线 锯齿线 角钢芒刺线 管状芒刺线 鱼骨针刺线 螺旋线 目前电厂大多数电除尘器无论第几电场均使用 RS 型芒刺线 主要是为了检修方便 放电极备品备 件准备方便 RS 型芒刺线如图 RS 型芒刺线以上为改良型 不同制造厂家编号不同 但基本类似 5 2 2 放电极的固定 放电极一般是组成的小框架成排地安装在大框架上 大框架上架安装了 4 根悬吊杆 将放电极大 框架悬吊于安装在壳体顶部的绝缘套管上 5 2 3 放电极的振打 尽管电除尘器在运行时绝大多数粉尘是吸附负离子 并在电场力的作用下向集尘极沉积 但也有 少数的粉尘吸附放电极附近的正电荷 而沉积在放电极上 当放电极严重粘灰时 电晕效果大大降低 所以必须对放电极上积灰进行清除 放电极振打结构基本与集尘极振打系统结构和原理相同 区别是电除尘器在工作时放电极框架带 有高压电 因此框架的振打也是带高压电的 振打轴与壳体外部的传动电机连接时有一瓷绝缘轴进行 绝缘 瓷绝缘轴与电机和振打轴连接件为万向接头 瓷绝缘轴外设保温 防止结露 振打转轴穿壳体 的密封板为绝缘的聚四氟乙烯 极板振打目前有各种不同的结构形式 如侧部切向旋转锤振打 顶部电磁振打 顶部 凸轮 链 条 弹簧 提升机构 目前使用较多是顶部电磁振打和侧部切向旋转锤振打 旋转锤振打电机传动装 置安装侧部或顶部 即顶部传动垂直转轴切向振打及侧传动水平转轴切向振打 侧传动水平转轴切向 振打其振打锤一般有两种 一种是旋转锤 锤头较小 另一种是摆动锤 直接装在放电极的小框架上 靠着与振打轴一起旋转的拨叉抬升摆动 因摆动锤重心的抬升高度小于旋转锤 故要获得同样的振打 撞击力 所需摆动锤重量要大于旋转锤 放电极振打可根据实际运行情况进行连续振打或周期振打 5 2 4 支撑绝缘套管 12 绝缘套管和支撑瓷支柱是承受框架重量和高压的作用 保证与壳体有良好的绝缘性能 绝缘套管 和支撑套管要求一定的绝缘性能 抗冲击 抗压 抗弯 抗拉 对烟气温差变化有良好的适应 绝缘 套管处设有小室内加热和保温 5 3 气流分布板及其振打装置 将烟气引入电除尘器是从小截面的烟道过渡到电除尘器内部大截面 所以不采取必要的措施 会 造成气体沿电场截面分布不均匀 速度分布不均匀将影响除尘器的效率 越不均匀 除尘效率越低 为促进气流分布均匀 在进口烟箱入口处安设气流导向板 在烟箱设二至三层气流分布板 气流 分布板上可挂一些气流导流板 气流分布板可设振打装置或不设振打装置 根据灰的浓度和粘性决定 振打装置与集尘极振打相 同 程控周期性振打 气流分布板在电除尘器安装完成或大修后 需进行气流分布试验 测量截面选在第一电场进口处 与末端气流均布板距离应大于 8d 10d d 为均布板圆形开孔的孔径 或 500mm 处 测点布成网络状 约 1m2布置一点 测点应避开影响测试结果的障碍物 测试仪器一般用风速仪 用上 下挂线且可左 右移动的测量网络 按顺序逐点往复测定 气流分布均匀性的评判标准采用相对均方根值法 计算公式为 n i i v vv n 1 2 1 截面气流速度相对均方根值 n 测量截面上测点总数 j 点上测出的气流速度 m s 测量截面各测点气流速度算术平均值 m s 气流分布均匀性评判标准 0 1 优 0 15 良 0 25 及格 5 4 槽形板及其振打 槽形板是设在电除尘器出口烟箱 其作用是电场中已荷电细小粉尘未被后电场极板吸附 槽形板 就是吸附这些粉尘 以提高除尘效率 槽形板一般为二层 迷宫式结构 槽形板设有振打装置 与集尘极振打装置相同 5 5 电除尘器壳体 电除尘器壳体是密封烟气 支撑全部内件重量及外部附加载荷的结构件 其作用是引导烟气通过 电场 支撑放电极 集尘极及振打设备 形成一个与外界环境隔离的独立的收尘空间 13 电除尘器壳体一般用钢材制作 壳体不仅有足够的强度 刚度及密封性 而且考虑工作环境下的 耐腐蚀性和稳定性 同时壳体结构具有良好的工艺性和经济性 要求壳体的漏风率 3 电除尘器壳体分为二部分 一部分是承受电除尘器全部构件重量及外部附加载荷的框架 另一部 分是用以外部空气隔开 形成一个独立的电除尘器除尘空间的封板 电除尘器壳体在热态时 整个壳体受热膨胀 所以每台电除尘器的底梁下面装有一套活动支承来 补偿壳体受热膨胀的位移 其中有一个支点是固定的 其余各支点按不同的位置不同的结构的活动支 承 在壳体膨胀时 按设定的方向滑动 电除尘器壳体包括进 出口烟箱 电除尘器的顶部 侧部 灰斗等组成 5 6 电除尘器高低压供电装置 电除尘器中的高压供电装置的功能是对粉尘的荷电和收集提供强的电场和电流 供电装置应具备 以下功能 自动跟踪性能好 适应性强 能随烟气和粉尘性质等工况条件的变化 自动调整工作电压 和电流以达到始终在电场临界击穿电压下工作 向电场提供最大的有效平均电晕功率 具有连锁保护功能 对闪络 拉弧和过流的信号能快速鉴别和做出反应 当某一保护环节 失灵时 其它环节仍能协同工作进行保护 使设备免以损坏 达到运行稳定可靠 采用微处理机系统控制 自动化程度高 使用寿命长 维护简单方便 电除尘器高低压供电装置由升压变压器 高压整流器 控制器元件和控制系统的传感器等四部 分组成 电除尘器低压控制系统是控制振打 加热 卸灰 料位计等设备的运行 保护和报警 5 7 电除尘器管路系统 5 7 1 蒸汽管路系统 灰斗 或电加热 5 7 2 热风管路 主要是热风保养管路 停机保养 水冲洗烘干及绝缘支柱 瓷套管等 5 7 3 积灰冲洗管路 5 8 电除尘器的加热系统 5 8 1 电除尘器的灰斗加热 5 8 2 电除尘器的绝缘子室加热 5 8 3 电除尘器放电极振打瓷转轴室的加热 5 9 储排灰系统 5 91 灰斗 14 电除尘器的储灰系统主要指电场下部的灰斗 灰斗通常设计为漏斗形 在灰斗下部的外壁焊有螺 旋状的熬汽加热管 灰斗内部与气流垂直的方向装有三块阻流板 防止烟气 短路 和防止因烟气短路在灰斗中产生 粉尘二次飞扬 有些电厂在电除尘器灰斗内没有上 下两个料位计 上料位计用来发出开始排灰信号 下料位计发出停止排灰信号 5 92 排灰装置 15 插板箱 插板箱装于灰斗下口 在卸灰机发生故障时可关闭灰斗下口 所以插板箱是除灰装置 故障时阻止灰斗下灰的设备 正常工作时 它应处于常开状态 由插板 箱体 驱动机构等组成 卸灰机 卸灰机装于插板箱下部 主要作用是将灰斗落下的干灰连续 均匀地卸入取灰装置 5 10 辅助设施 包括保温层 扶梯 平台 栏杆 吊车 雨棚等 保温层敷设在电除尘器进出口 外壳灰斗的表面上 用于防止电除尘器内部结露及腐蚀 同时 也使电除尘器外表面温度降至 以下 防止人员烫伤 扶梯 平台 栏杆 扶梯 平台是维护及检修的通道 要求通行方便并具有承受荷载的能力 栏杆应符合国家标准要求 高度在 mm 吊车 雨棚 吊车用于检修顶部变压器 以便于就地检修 还可以起吊零米的检修器材 雨棚 既可防止阳光直射变压器也可防雨 延长变压器寿命 第二章 运行工况对电除尘器性能的影响 影响电除尘器性能的因素很多 可以大致归纳为如下四大类 1 粉尘特性 主要包括粉尘的粒径分布 真密度 堆积密度 粘附性及比电阻等 2 烟气性能 主要包括烟气温度 压力 成分 湿度 流速和含尘浓度等 3 结构因素 主要包括放电极线的几何形状 直径 数量和线间距 集尘极的形式 极板断面形状 极间距 极板面积以及电场数 电场长度 供电方式 振打方式 方向 强度 周期 气流分布装 置 壳体严密程度 灰斗形式和出灰口锁气装置等 4 操作因素 主要包括伏安特性 漏风率 气流短路 二次飞扬和放电极线肥大等 电除尘器设备 与锅炉配套 受锅炉运行等方面影响 即使电除尘器有良好的收尘性能 但是由于外界条件的变化 也会使它达不到预期的效果 以上有的因素在电除尘器运行时基本影响不大 或在电除尘器设计和改造时已经考虑 目前主 要是运行工况及其它因素变化不确定性 因此在这里将重点介绍 1 锅炉运行对电除尘器的影响锅炉运行对电除尘器的影响 电除尘器是锅炉配套的附属设备 电除尘器的设计选型参数是根据锅炉的设计和运行参数而确定 如果锅炉燃用煤种及运行工况发生变化 则影响其下游电除尘器设备的高效运行 16 1 1 锅炉燃用煤种的影响 1 1 1 由于现在电厂燃煤采购是市场经济模式 电厂煤种变化很大 燃煤量 灰份波动造成锅炉的烟 气量 排烟温度及粉尘浓度等的发生变化 现在多数电厂实际煤种比设计煤种要差 造成除尘器设计 与实际运行产生一定的偏差 超出电除尘器收集粉尘能力 1 1 2 飞灰中比电阻及化学成份影响电除尘器收尘的主要因素 由于飞灰比电阻影响因素在目前设计 选型时基本考虑最恶劣情况 因此这个影响因素属已考虑范围 比电阻大致分为三个范围 104 cm 比电阻在这一范围内的粉尘称为低比电阻 104 5 1010 cm 比电阻在这一范围内的粉尘称为中比电阻 5 1010 cm 比电阻在这一范围内的粉尘称为高比电阻 目前华北电网燃煤电厂基本属于高比电阻粉尘 燃用准葛尔煤尤其突出 现在有的电厂主要是飞灰化学成份影响 如有的电厂燃用准葛尔煤 煤不仅灰份含量高 而且飞 灰中 AL2O3和 SiO2这两种成份的和较高 电除尘器难以收尘 其中 AL2O3相对大时 飞灰粘附性大 飞 灰不易从极线 极板上脱落 电除尘器难以收尘 电除尘器的热态伏安特性差 二次电压 电流显示 不正常 如国华三河发电股份公司 国华盘山发电厂 大唐盘山发电厂 中电国华热电股份公司 国 华内蒙准葛尔发电股份公司 大唐内蒙托克托发电股份公司等都涉及这方面问题 对如何解决这方面 问题 还在进一步研究探讨之中 以上问题这就要求有关燃料部门进煤时尽可能满足锅炉及电除尘器的性能要求 1 2 锅炉空预器漏风的影响 电除尘器在锅炉空预器的下游 受空预器漏风影响 主要是回转式空预器 烟气参数会发生变 化 主要表现有以下几种情况 1 2 1 由于锅炉空预器漏风的不同而造成进入电除尘器的入口烟气温度不同 根据许多电厂测试结果 有的电厂两条烟道最高温差达 30 1 2 2 由于锅炉空预器漏风不同而造成进入电除尘器的入口粉尘浓度分配不同 可通过电除尘器第一 电场灰斗收集飞灰量有所不同观察得出 1 2 3 空预器的漏风造成其下游的截面温度场 浓度场不同 造成同一台空预器两个出口烟道烟气温 度也不同 1 2 4 由于锅炉空预器漏风也造成进入电除尘器的烟气量及同一台电除尘器不同入口烟道的烟气量分 配不均 总之 由于空预器的漏风造成电场极板通道内烟气流速 粉尘浓度 烟气温度不同 造成每个通 道收尘的负荷不相同 使电除尘器整体除尘效率下降 因此针对上面的问题首先要减少空预器的漏风 17 降低其对电除尘器的影响 并且针对烟气参数等偏差问题 在空预器设导流板使烟气参数尽可能均匀 1 3 锅炉燃烧方面的最主要影响是烟气中飞灰可燃物的含量 有的电厂锅炉烟气中飞灰可燃物含量达 5 10 含量高会影响粉尘比电阻值 造成除尘效率下降 当飞灰可燃物大于 3 时 锅炉应进行燃烧调整 降低飞灰中可燃物的含量 现在许多电厂均安 装飞灰在线检测装置 锅炉在运行时可进行及时调整 1 4 锅炉吹灰的影响 当电除尘器设计容量无裕度及锅炉炉膛及尾部烟道吹灰会瞬间造成烟气中粉尘浓度较高 超出电 除尘器设计范围 造成除尘器除尘效率短时间下降 对于这种情况 尾部烟道吹灰尽量时间间隔短一些 使每次由于吹灰跑到烟气中的飞灰量相对小 一些 降低粉尘的浓度 1 5 电除尘器进 出口烟道的积灰 电除尘器进 出口烟道在长期运行后烟道底部积灰严重 有的甚至达十几厘米 这样相对减少了 烟气的流通面积 造成烟气流速增大及各个烟道烟气量分配不均 烟道的积灰也增加了烟道的载荷及 腐蚀 造成了安全隐患 出现以上问题主要是电除尘器前有气流分布板 后面有槽型板 人员进入烟道检查比较困难 因 此应在内部安装检修通道 随时在停炉时检查及清灰 2 电除尘器设备的老化问题电除尘器设备的老化问题 华北地区的燃煤电厂早期的电除尘器投运大部分在八九十年代 到现在有的已运行十多年了 在此期间虽然进行了大小修 但一般性检修有些问题不能得到根本解决 这些问题主要表现在电除尘 器本体内部各构件发生腐蚀 磨损 变形以及电气元件老化及配件短缺等几个方面 2 1 电除尘器内部结构的磨损问题 经过长时间的运行 有些电除尘器内部构件磨损是比较严重的 如出入口烟箱的内支撑 烟气导 流板 槽型板磨损 气流分布板的孔径磨损变大 板的连接件磨透并且板脱落 极线 极板由于长期运行尤其是第一电场 在风速较高的情况下极板迎风面磨薄 极线的针刺 芒刺磨秃变钝 电除尘器电场内的转动部件如振打轴 联轴器及支撑轴承座等磨损 电除尘器内部钢梁结构 阴极大 小框架磨损 2 2 电除尘器的腐蚀问题 18 电除尘器的腐蚀主要分两种 第一 由于烟气中的 SO2气体在烟气温度较低情况下结露在进出口 烟箱及烟道 除尘器内部构件造成酸腐蚀 使极板 本体内壁 顶棚等腐蚀变薄 第二是电蚀 由于 电除尘器电气控制调整特性差 在极线放电时造成芒刺 针刺变钝 极板局部极间距小长期放电而造 成极板击穿 2 3 电除尘器的变形问题 电除尘器经过长期运行 内部极线变形 松动及脱落 极板板排扭曲 大小框架整体偏斜 振打系统的振打部件如振打锤及振打杆 振打砧变形 被振打部件如极板及板排 极线及大小框 架变形 2 4 电除尘器本体的漏风 电除尘器本体漏风主要是壳体焊缝处 人孔门 振打系统穿墙处 卸灰阀等处 长期腐蚀是造成 漏风的主要原因之一 2 5 原有的电除尘器整流变压器高压控制系统调整特性差 并且燃用煤种的变化 使高压电源控制器 无法跟踪适应电场内烟气工况的变化 高低压电源控制系统中更换故障的电器元件短缺 一般而言 电除尘器运行十至十五年时 大部分内部构件均有磨损 腐蚀 变形等问题 需要揭 顶大修 更换内部如阳极板 阴极线大小框架以及相应的振打系统 修补本体内壁等 更换整流变压 器的电源控制器 恢复和提高电除尘器原有的性能 3 受国家及地方环保法规的影响受国家及地方环保法规的影响 由于国家的政策 有些电厂必须安装脱硫设备 现在华北地区电厂主要是安装石灰石 石膏湿 法脱硫设备 脱硫设备位于电除尘器的下游 现有电除尘器出口粉尘排放浓度根本不能满足脱硫设备 需要 如果进入脱硫设备的粉尘浓度较高 将会降低石膏品质 增加脱硫系统的耗水量 对增压风机 烟道内壁防腐层 吸收塔壁防腐层 喷淋管层等造成磨损 减少脱硫设备的使用寿命 如果进入脱硫 设备的粉尘浓度过高 脱硫设备保护动作 停脱硫设备 这就要求电除尘器必须保持高效运行 目前国家和地方烟气排放标准日益严格 以前的电除尘器设计容量及除尘效率不能满足目前环 保的要求 从公布的准备修订的 GB13223 1996 火电厂大气污染物排放标准 征求意见稿 上的粉尘 排放标准数值看 粉尘排放标准提高很多 这就造成电厂许多锅炉的粉尘排放是不能达标的 北京地 区于 2002 年 3 月开始执行更加严格的北京市地方标准 DB11 139 2002 锅炉污染物综合排放标准 对于电厂的锅炉 在 2005 年 10 月 31 日以前要求锅炉的粉尘排放浓度为 50mg Nm3 在此以后为 30mg Nm3 按照新标准规定的排放浓度 相对而言原有电除尘器的排放浓度是相对高的 我们要有 许多电除尘器需要增容改造 因此在以后电除尘器改造选型及新建机组时要考虑环保政策这问题 要 19 有前瞻性 尤其是处于京津唐地区的燃煤电厂 4 电除尘器设计选型方面的问题电除尘器设计选型方面的问题 电除尘器的除尘效率高低与设计选型有很大关系 无论是原有电除尘器 改造后的电除尘器以及 新投产的电除尘器都出现除尘效率不高的问题 应注意以下几个主要参数的选取 4 1 烟气量和烟气温度 现在由于电厂燃用煤种普遍较差 偏离电除尘器的设计 校核煤种 造成锅炉的燃煤量 灰份 烟气量及排烟温度等相应增加 造成电除尘器没有裕度或出力不足 有个别新投产电厂也出现了类似 情况 火力发电厂设计技术规程规定了电除尘器的处理烟气量确定要考虑 10 裕度及烟气温度增加 10 从目前来看这是不够的 要考虑煤种变化而造成的最恶劣工况 因此我们认为电除尘器处理烟气量考 虑 20 裕度左右 4 2 总收尘面积 比收尘面积 有效驱进速度 由于电除尘器的粉尘排放浓度标准的提高 原有电除尘器总收尘面积和比收尘面积相对偏小 一 般过去电除尘器设计除尘效率是 98 0 98 5 根本不能满足环保要求 现在设计效率基本在 99 00 99 99 范围内 比收尘面积选取范围由过去 50 80m2 m3 s 变成 80 110m2 m3 s 关于比 收尘面积具体选取数值要根据实际情况综合考虑 无论是新建电除尘器还是改造除尘器在这参数选取趋势上基本是越来越大 主要考虑环保的要求 及未来的排放标准的提高 下游的脱硫设备 锅炉燃用煤种的变化及停一个电场或供电分区的裕度 已投运 400mm 极间距的电除尘器有效驱进速度设计参数基本在 7 10cm s 范围内 从我国目前的 电除尘器本体和电气控制系统的制造水平的角度来讲是偏大的 达不到应有的除尘效率 现在新投入 及改造的电除尘器设计的有效驱进速度基本上在 6 7cm s 之间 有的燃煤电厂由于煤种原因 如燃用 准葛尔煤 的其值选取在 6cm s 以下 4 3 电场数 极板高度 长高比 过去电除尘器的标准设计一般为三电场 极板有效高度为 12 米 单电场长度为 3 5 4 5 米 长高比在 1 1 1 基本满足以前的机组运行和环保要求 现在由于排放标准的提高 电场数选取基本 上是四至六电场 极板高度根据现场不同情况最高可达 15 16 米 长高比最大可达 1 4 以上 4 4 有效截面积 电场内流速 过去常规选取电除尘器的有效截面积基本按照下表所示选取 序号机组容量锅炉负烟气量有效截面积电除尘器台数 20 MWt h104m3 hm2 125110601 250220401001 3100410 80 100 1002 16024200670 130 150 2001 5300 1000180 200220 240 2 19046600 2000320 380 2403 现在由于环保排放标准提高及煤种的变化 为了降低烟气在电场内的风速 电除尘器的截面积选 取比过去大了 30 50 风速由 1 1 1 2m s 降至 0 7 0 9m s 总之 现在无论是新建电除尘器还是改造电除尘器 要根据电厂的设计要求及改造场地实际情 况来选取以上设计参数 要考虑未来环保排放标准的要求 让设计参数都在合理的范围内 确保电除 尘器有足够的收尘面积来达到其设计效率 5 电除尘器附属设备对其的影响电除尘器附属设备对其的影响 5 1 电除尘器灰斗气化风的影响 现在新建电除尘器的灰斗均设有气化板 防止灰斗内的积灰棚灰 板结 但对设计除尘效率较高 的电除尘器而言 灰斗内气化风对电除尘器的除尘效率是有影响的 灰斗内气化风将飞灰悬浮 势必 产生一定的二次飞扬 并且增加电除尘器的漏风 如果使用灰斗气化风 最好使用在电除尘器第一 二电场 并且现在许多干除灰系统的进灰方式已不需要在灰斗储灰 5 2 干除灰输送系统乏气的影响 现在许多电厂电除尘器灰斗底部使用干除灰输送系统 如仓泵 压力罐 空气斜槽等 其乏气管 进料平衡管进入电除尘器内等 干除灰系统的乏气势必对电除尘器内的气流 流量 局部温度产生影 响 这需要考虑乏气的进气位置 方向和流量 避免对电场内部气流的扰动 5 3 粉煤灰综合利用的影响 有的电厂为了卖灰取灰方便 直接从电除尘器灰斗壁上安装卸灰管取灰 造成灰斗内部人为的 漏风及二次飞扬 有的电厂将储灰库卸灰时产生的扬尘用风罩打入电除尘器内部 造成电场内温度 气流产生变化 对电除尘器运行产生不利影响 对于这种情况 应考虑安装干除灰系统 总之 现在电除尘器不仅受自身设计 制造 安装 运行维护等几方面的影响 也受到锅炉运 行方面的影响 如果某些方面出现问题 势必影响电除尘器除尘效率 我们不仅要了解电除尘器自身 21 出现的内在因素 也要重视影响电除尘器运行的外在因素 确保电除尘器高效稳定运行 第三章 电除尘器检修 1 除尘器检修前的准备工作除尘器检修前的准备工作 按 DL T748 1 火力发电厂锅炉机组检修导则 的总则中有关规定执行 2 除尘器检修期间的安全措施及注意事项除尘器检修期间的安全措施及注意事项 2 1 在除尘器内部及外部高空检修作业按 电业安全工作规程 中有关规定执行 2 2 除尘器内部检修需在停炉后进行自然冷却或通风冷却 除尘器出口温度降至 50 以下 排除电 除尘器内残余气体后进行 除尘器内部检修过程中始终保持良好的通风状态 2 3 进入电除尘器电场内部检修前 必须将高压隔离开关置于接地位置 用接地线对高压硅整流变压 器输出端电场进行放电 每个供电区集尘极均应做好接地措施 以防电场有残余静电 2 4 进入电除尘器电场内部检修前 电除尘器各加热系统解列 停止全部转动设备并停电 检修期间 严格执行停 送电操作制度 2 5 进入电除尘器电场内部检修前 按规定在控制盘上取下人孔门联锁系统的钥匙 在醒目处挂 电 场内有人工作 的标示牌 2 6 进入电除尘器电场内部检修前 各个电场灰斗内应无存灰 2 7 进入电除尘器电场内部检修 至少应有两人 其中一人负责监护 电除尘器人孔门外部另安排一 人负责接应 2 8 检修用的照明电压不大于 12V 电焊线不应有漏放电处 2 9 当灰斗装有放射性料位指示时 检修人员进入灰斗内工作前 应先将射线源防护铅盒关闭 转动 90 更换射线源重新运行时 应请制造厂派人更换或指导 2 10 除尘器内部检修完毕后 清理检修时的杂物及临时焊接部件 并且不能有尖角 毛刺 检修工 具不得丢弃在除尘器内部 3 电除尘器检修电除尘器检修 3 1 电场内部清灰 设备名称 检修内容 工 艺 要 点 质 量 要 求 22 1 电场内部清 灰 1 电场内部清灰时要自上而下 由入口至出口顺序进行 若为水冲洗清灰时 冲洗水加 药防止水腐蚀 并禁止开启引风 机 避免风将水带入尾部烟道 电除尘器底部若有干除灰系统时 要有必要措施防止冲洗水进入除 灰系统的管道 2 清理灰斗内的积灰 积灰不宜 从灰斗人孔门放灰 避免污染环 境 1 水冲洗需立即通风或热风烘干 否 则不允许进行水冲洗 对燃用高硫煤 高钙煤一般不推荐 使用水冲洗 2 灰斗内无存灰 积灰 2 清灰后的检 查 1 检查电场内部结构部件表面清 除效果 2 检查设备部件 框架 壳体内 壁的变形 腐蚀 3 检查放电极变形 脱落及松动 4 检查集尘极变形 偏移 腐蚀 及极间距变化 5 检查振打部件开焊松动 偏移 轴承磨损定位装置移动等 结构表面无积灰 结垢 做好检查记录及登记工作 分析缺 陷原因 为检修提供可靠资料 3 2 集尘极板检修 设备名称 检修内容 工 艺 要 点 质 量 要 求 集尘极板1 检查单个集 尘极板 检查集尘极的腐蚀 磨损 弯曲变形 修补腐蚀严重及穿洞的极板 平面度偏差 5mm 扭曲 4mm 板面应无毛刺 尖角 2 检修集尘极 板排 1 检查极板上夹板固定销轴 凸凹套 的定位焊接 检查悬挂式极板方孔及 悬挂装置变形 磨损 2 检查集尘极板排连接腰带的固定螺 丝及焊接 3 检查极板排下夹板 撞击杆 承击砧 头 以及固定用的铆钉或螺栓 检查 振打中心 必要时进行调校 4 检查集尘