电除尘器原理与技术

电除尘器原理与技术一、 电收尘的基本原理：电收尘是利用高压直流电源产生的强电场使气体电离，产生电晕放电，进而使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离并加以捕捉的除尘装置。二、 实现电收尘器的基本条件：1、 由电晕极（阴极）和收尘极邙日极）组成的电场是极不均匀的电场，以实现气体的局部电离。2、 具有在两极之间施加足够的电压，能提供足够大的电流的直流电源，为电量放电。尘粒荷电和捕捉提供充足的动力。3、 电除尘器应具备密闭的外壳，保证含尘气流从电场内通过。4、 气体中含有电负气体，以便在电场中产生足够的负离子，来满足尘粒荷电的需要。5、 气体流速不能过高或电场长度不能太短，以保证电荷尘粒向电极驱进所需的时间。6、 具备保证电极清洁和防止二次扬尘的清灰和卸灰装置。三、电收尘器分类:1、 按电极清灰方式不同可分为：干式、湿式、雾状粒子捕集器和半湿式除尘器。2、 按气体在电场内的运动方向分为立式和卧式。3、 按收尘极形式分为管式和板式、棒帏式。4、 按收尘极和电晕极不同配置分为单区和双区电除尘器。5、 按间距分为窄间距（W150伽）和宽间距（〉150伽）。6、按温度分常温（W350°C）和高温（〉350°C）。四、 电收尘的优点：1、 除尘效率高。2、 设备阻力小，总的能耗低。3、 处理烟气量大。4、 耐高温、能捕集腐蚀性大、黏附性强的气溶胶颗粒。五、 电收尘的缺点：1、 一次性投资和钢材消耗极大。2、 占地面积和占空体积大。3、安装和运行要求较高。4、易受工况条件的影响。六、电除尘器常见术语。1、 电除尘器本体结构术语。2、 供电控制术语：、电晕放电：发生在不均匀的场强很高的电场中，使气体局部电离，以声光形式表现出来的气体放电现象。、电晕电流：发生在电晕放电时，在电极间通过的电流。、起晕电压：在电极间刚开始出现电晕电流时的电压。、击穿电压：在电极间刚开始出现火光放电时的电压。、移相电压：通过改变晶闸管导通角实现对一次电压的自动调整。、电流密度：通过单位面积的收尘极的电流，通过单位长度的电晕线的电流密度。、火花跟踪控制：以电除尘器电场火花放电为依据，自动控制晶闸管的导通角，使整流变压器输出电压，接近电场火花放电电压的一种控制方式。、导通角：指晶闸管在一个正玄半波内的导通范围。、占空比：在间歇供电方式下，供电半波个数与断电半波个数之比。、火花率：单位时间内（1分钟）出现火花放电的次数3、 电除尘器运行二次参数术语：、处理气体流量：、电场风速：、停留时间：含尘气体流经电场场度所需的时间。、驱进速度：荷电尘粒在电场力的作用下向收尘极运动的速度。气体含尘浓：粉尘粒度分布：粉尘成分：气体温度：、气体温度：4、 性能参数术语：、除尘效率（％）:单位时间内，点收尘器捕集到粉尘质量占进入电除尘器的粉尘质量的百分比。、透过率：单位时间内，电除尘器出口排出的粉尘质量占进入电除尘器的粉尘质量的百分比。③、漏风率：电除尘器出口标准状态下气体流量与进口标准状态气体流量之差，占进口标准状态气体流量的百分比。、能耗：电除尘器正常运行时所消耗的电能、热能和阻力所消耗的能量之和。5、常见故障类型术语：、反电晕：沉积在收尘极表面上高比电阻粉尘层，产生的局部反放电现象。、电晕闭塞：当含尘气体浓度较高时，在电晕线周围的负离子抑制电晕放电，使电晕电流大大降低甚至趋于零的现象。、二次扬尘：也称二次飞扬，是指已沉积在收尘极上的粉尘因黏附力不够受气体冲刷或振打清灰等因素的影响，使粉尘重返回气流中。、气流分布不均匀：指由于漏风，窜气，烟道转变，均布气流装置设计不合理等因素，造成电收尘入口断面上气流分布不均匀，除尘效率下降。、气流旁路：也称窜气，是指部分含尘气流未从电除尘内部的电场通过，而是从收尘极的顶部、底部和极板左右最外边与壳体内壁之间通过的现象。、电场短路：由于极板变形，电晕线短线，灰斗满灰和绝缘子结雾等原因使阴阳极之间绝缘被破坏，二次电压非常小，二次电流非常大，电场无法正常运行。、灰短路：由于灰斗满灰，板线严重积灰等原因，构成阴阳极间通过的灰尘形成的短路。、爬闪：由于绝缘套管或绝缘子表面结雾，积污，破坏等原因二引起的局部击穿或沿面放电现象。七、 电除尘器的基本理论：实现电除尘器的方法，分离，捕集气体中悬浮尘粒主要包括过程：1、 施加高电压产生强电场，使气体电离产生电晕放电。2、 悬浮尘粒荷电。3、 荷电尘粒在电场力的作用下向电极运动。4、 荷电尘粒在电场中被捕集。5、 电极清灰。八、 气体的电离：使气体具有导电本领的过程称为气体电离。在电场力的作用下被加速的电子与气体原子碰撞，使气体原子发生电离的过程称为碰撞电离。使气体电离所需要的最小能量称为电离能。九、电晕的形成：电离过程分为两个过程：、非自发性，、自发性。十、电晕圭寸闭：1、 荷电尘粒对电场的影响比纯气体负离子大，主要是由于电晕外区的空间电荷就由气体的负离子和电荷尘粒组成，而主要是荷电尘粒其空间电荷总量要比纯气体离子大，而荷电尘粒的迁移速度比负离子小。2、 电晕封闭：当气体中的含尘浓度高到一定程度时，能把电晕极附近的电场减小到电晕的始发值，因此电晕电流大大降低,甚至趋于零。十^一、反电晕：发生反电晕时：、电晕电荷下降，空间负离子少，使尘粒荷电减少。、电晕电流增加，正负离子复合，而使尘粒荷不上电。十二、起始电晕电压:十三、电压——电流的关系：1、 电除尘器的除尘效率主要取决于电场强度大小，而电场强度又与电极之间的电晕电压和通过电极的电晕电流有关，其中主要包括：气体成分，气体温度和压力，电极的几何形状和间距大小，电压波形和极性，电极上的粉尘层以及气体中的悬浮尘粒。十四、气体的离子迁移率：2、 离子迁移率的大小取决于气体的压力和温度，在某种程度上也取决于电场强度。在压力小，离子的自由行程长度增加，迁移速度增大,温度升高时，迁移率增大。十五、尘粒荷电：在电除尘的空间电场中，尘粒的荷电量与尘粒的粒径，电场强度和停留时间等因素有关。尘粒的荷电机理有几种：电场荷电：是离子在外电场力的作用下，沿电力线有序地运动，与尘粒碰撞使其。扩散荷电：是由于离子无规则的热运动造成的。联合荷电：电场荷电和扩散荷电均起重要作用。十六、荷电尘粒的运动:尘粒荷电后，在电场力的作用下，带着不同极性电荷的尘粒分别向极性相反的电极运动，并沉积在电场上。荷电尘粒受力分析：、尘粒所受的重力。、电场作用在荷电尘粒上的静电力，、尘粒加速运动时的惯性，、尘粒运动时的介质阻力。十七、荷电尘粒的捕集和除尘效率：1、 在电除尘器中，尘粒的捕集与许多因素有关如：尘粒的比电阻，介电常数2、 和密度，气体的流速、湿度和温度，电场的伏安特性及收尘极的表面状态等。3、 影响除尘效率的主要因素：①、总收除尘面积，②、烟气流量，、尘粒的4、 驱进速度。十八、电极清灰：湿式清灰，机械清灰，声波吹灰器。机械清灰：振打清灰效果主要取决于振打强度和振打频率，振打强度的大小决定于锤头重量和挠臂长度。十九、电除尘器本体结构:1、 收尘极系统：由收尘极板，极板的悬挂和极板的振打三部分2、 对收尘极的基本要求：有良好的电性能，有良好的电晕放电性能，有良好的振打传递性能，有良好的防止二次飞扬的性能，机械强度高，刚性高，热稳定性好，不易变形。制造方面钢耗小，重量轻。3、 对振打装置的基本要求：应有适当的振打力，能使极板获得满足清灰要求的加速度，能够按照尘粒的类型和浓度不同，适当调整振打周期和频率,运行可靠，能满足主机大小检修周期要求。二十、电晕线（主要采用RS型芒刺）1、RS型芒刺线的优点:起晕电压低，单位时间内的有效电晕功率大，除尘效率高。强度高，不易变形，振打力传递及清灰效果好，不易断线，对烟气适应性强。2、电晕线的基本要求：牢固可靠，机械强度大，不断线。电气性能良好。振打力传递均匀，有良好的清灰效果。机构简单，制造容易，成本低和安装维护方便。二十一、影响电除尘器性能的因素：1、 粉尘特性：主要包括粉尘的化学性质，尘粒的物相结构，粉尘的比电阻，粉尘的粒径的分布，粉尘的比表面积，粉尘的真实密度，堆积密度，和粉尘的黏附性等。2、 烟气性质：主要包括烟气温度，压力，成分，湿度和含尘浓度。3、 本体结构参数和性能：主要包括设定的电场烟气流速，比收尘面积，驱进速度，电场长高比，电极形式，几何间距，电场截面积，振打方式。气流分布均匀性，壳体的严密性和保温性，以及防止蹿气，防止二次扬尘，防止结雾腐蚀，防止灰斗堵灰，防止电极积灰和防止电极变形。4、 供电控制质量：主要包括供电极性，供电波形，阻抗匹配，自动控制方式，自动监视管理水平，振打制度，检测手段，故障诊断和保护功能，以及供电设备的绝缘性能，接地性能，和运行可靠性。二十二、电收尘的运行及事故判断处理：1电除尘器电场检查。2电除尘器辅助电气设备检查。3电除尘器辅助机械设备检查。4电除尘器高压供电设备检查。检査二怏电压取样119是否

•对地晅路，122悬空检查表头显乔包=控制器轻

示值是否相符调整控制器和取样板检查隔离开关是否接地整流变压器开路试验时是

否能升压将隔鬲开关打至論电场"位置楡杳整流变压器检査绝缘件是否短路检査二怏电压取样119是否

•对地晅路，122悬空检查表头显乔包=控制器轻

示值是否相符调整控制器和取样板检查隔离开关是否接地整流变压器开路试验时是

否能升压将隔鬲开关打至論电场"位置楡杳整流变压器检査绝缘件是否短路检查或更换绝绿件或提高电加

热温度检查和调整控制器及取样板，使表:醍和控制器;S示谊一歐卸灰电场內部故障概述：电除尘器一般是利用直流负高压使气体电离、产生电晕放电，进而使粉尘荷电，并在强电场力的作用下，将粉尘从气体中分离出来的除尘装置，其特点是除尘效率高，普遍在99%以上，设计效率最高可达99.99%,—般能保证除尘器出口含尘浓度为50—100毫克/米3阻力损失小，一般为49—196Pa,因而风机的耗电量少，按每小时处理1000m3烟气量计算，电能消耗约为0.2—0.8KW.h,处理烟气量大，对烟气浓度的适应性较好，运行费用低。但其一次性投入与钢材消耗量大，占地面积大，对制造、安装和操作水平要求较高，对烟气温度变化较敏感，应用范围受粉尘比电阻的限制，据资料记载［1］：电除尘器最适合的比电阻范围为104—5X1010(-cm)，若在此范围外，则需采取一定的技术措施。神一三期四台电除尘器是由捷克的机械部分和东德的电气部分组成，由于设计、制造、安装、均存在不合理因素，投运以来，运行参数一直不佳，从未达到设计参数，经过工程技术人员和有关专家的多次研究探讨，又经过机械、电控系统的技术改造，虽然有所好转，但仍未达到额定运行参数值。特别是近几年来，随着设备的老化，运行参数一直不稳，经常出现：二次电压低甚至接近为零或升至较低电压便发生闪络；二次电流升不起维持在低电流运行或二次电流不稳定急剧摆动等现象。根据我们多年的运行、检修经验和技术分析，对影响我厂三期电除尘器运行参数的原因及对策作以下探讨。影响运行参数的原因分析：2.1反电晕对运行参数的影响：电除尘器最适合的粉尘比电阻范围为104—5X1010(-cm)，而我厂粉尘比电阻经测试为1011—1013-cm,超过此临界值则为高比电阻粉尘。所谓反电晕就是指沉积在收尘极表面上的高比电阻粉尘层所产生的局部放电现象。当粉尘比电阻超过临界值1010(rm)后，电除尘器的性能就随着比电阻的增高而下降。比电阻超过1012-cm,采用常规电除尘器就难以达到理想的效果。这是因为：若沉积在收尘极上的粉尘是良导体，则不会干扰正常的电晕放电，当如果是高比电阻粉尘，则电荷不易释放。随着沉积在收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，其表面仍有与电晕极相同的极性，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，产生与电晕极极性相反的正离子，所产生的正离子便向电晕极运动，中和电晕区带负电的粒子。其结果是电流大幅度增大，电压降低。运行参数及为不稳，电除尘性能显著恶化。电除尘器的性能超过临界值1010(-cm)后随着比电阻的增高而下降也可根据欧姆定理来论证：电流通过具有一定电阻的粉尘的电压降为△U=j*Rs=j*poR(V)[2]其中：j—粉尘层中的电流密度(A/cm)oR 粉尘层厚度(cm)p 比电阻(-cm)作用于电极之间的电压为Ug=U—AU=U—jpoR(v)U—电除尘器外加电压由上式可看出：如果粉尘比电阻不太高，则沉积在收尘极上的粉尘层中的电压降对空间电压Ug的影响可或略不计。但是随着比电阻的升高，若超过临界值1010(-cm)后，则粉尘层中的电压AU变得很大，达到一定程度致使粉尘层局部击穿，并产生火花放电，即通常所说的反电晕现象。概括地说，反电晕对电流—电压特性最明显的影响是：.降低火花放电电压，使二次电压降低；.形成稳定的反电晕陷口而发生电流的突变或非连续性，使运行参数及为不稳.最大电晕电流大为增加，在即将发生火花放电时，二次电流为正常电流值的好几倍。防止和减弱反电晕的措施是[3]：设法降低粉尘比电阻，使粉尘层不被击穿。主要方法有以下几种：对烟气进行调质处理。(其中有：增湿处理；化学调质处理)采用高温电除尘器。采用宽间距电除尘器。4)采用高压脉冲供电系统，是彻底消除反电晕，解决高比电阻粉尘不易捕集的最有效的手段。其简单原理是在直流电压的基础上跌加作用时间很短的脉冲电压。直流电压为临界起晕电压，脉冲电压使气体电离产生电晕电流。这种供电方式，可在不降低电场电压的情况下，通过改变脉冲电压的频率和宽度来控制电晕电流。使沉集在收尘极上粉尘层的电晕电流密度和比电阻的乘积永远低于粉尘层的击穿电压，从而彻底避免反电晕现象。同时还将使电除尘器的能耗大幅度地下降，具有很大的经济效益。美国、日本、丹麦等国早已成功运行并已证实了实际的使用效果。是我国电除尘的发展、应用方向。神一除尘器的粉尘比电阻经环保设备厂测试为1011—1013-cm,是高比电阻粉尘，不利于收尘，运行中电场内经常发生反电晕现象，由于频繁的放电，严重影响运行参数的升高。根据这种状况并结合解决我厂除尘器的其他问题，前几年#5、#8电除尘器进行了宽间距改造，同极距由300mm加到400mm,运行电压由30KV升到45KV左右，同时又采用了高压微机控制，运行参数有所提高，在很大程度上防止和减弱了反电晕现象，但仍未完全消除。#6、#7电除尘器一直未改造，随着设备的老化，不仅反电晕现象时有发生，而且还暴露出电晕线肥大和阳极板粉尘堆积的情况，严重影响运行参数的稳定和提高，有待于今后作全面的改造。2.2电晕线肥大和阳极板粉尘堆积对运行参数的影响：电晕线越细，产生的电晕越强烈，但因在电晕极周围的离子区有少量的粉尘粒子获得正电荷，便向负极性的电晕极运动并沉积在电晕线上，若粉尘的粘附性很强，不容易振打下来，于是电晕线的粉尘越集越多，即电晕线变粗，大大地降低电晕放电效果，这就是电晕线肥大；粘附性很强的粉尘有时还会在阳极板上堆积起来。以上两种情况都会使运行参数明显降低。其产生的原因主要有以下几方面：1） 除尘器低负荷或停止运行时电除尘的温度低与露点，水或硫酸凝结在尘粒之间及尘粒与电极之间，使其表面溶解，当除尘器再次运行时，溶解的物质凝固或结晶，产生大的附着力。2） 由于粉尘的性质而粘附，探索使用合适的煤种加以解决。3） 部分极板、极丝腐蚀严重，吸附在表面上的粉尘振打不易清除，虽然利用停炉机会更换部分阴极丝，但腐蚀的阳极板需等到大修才可更换。4） 漏风使冷空气从检查门、烟道、伸缩节、绝缘套管等处进入电场，不仅会增加烟气处理量，而且会由于温度下降出现冷凝水，引起电晕极结灰肥大、绝缘套管爬电和腐蚀等后果。5） 振打强度不够或振打故障，造成电晕线肥大和阳极板粉尘堆积，影响电流电压的升高。我们在日常实践中发现：当电流电压明显降低，经调整微机不起作用时，暂停电场几分钟（振打继续运行）重新投入后电流电压明显升高，而过几分钟后运行参数又返回原来状态，充分说明振打强度不够。98年针对阳极振打两电场共用一套易发生犯卡的问题对#6电除尘器进行双侧振打改造后，经过长期的运行观察我们发现不仅犯卡故障明显减少，而且电晕线肥大和阳极板粉尘堆积的情况也得以大幅度改善。2.3电晕闭塞对运行参数的影响：当含尘气体通过电场空间时，粉尘粒子与其中的游离离子碰撞而荷电，于是在电除尘器内便出现两种形式的电荷——离子电荷和粒子电荷。故电晕电流一方面是由于气体离子的运动而形成，另一方面是由粉尘粒子运动而形成，但是粉尘粒子大小和质量都比气体离子大的多，所以气体离子的运动速度为粉尘离子的数百倍（气体离子的平均速度为60-100m/s,而粉尘离子的速度小于60m/s）这样，由粉尘离子所形成的电晕电流仅占总电晕电流的1-2%,随着烟气中含尘浓度的增加，粉尘离子的数量也增多，以致由于粉尘离子形成的电晕电流虽不大，但形成的空间电荷却很大，接近于气体离子所形成的空间电荷，严重抑制电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够的电荷，以致二次电流大幅度的下降，若含尘浓度太大时，可能使电流趋于零，使运行参数明显下降、收尘效果明显恶化，这种现象称为电晕闭塞。其产生的原因主要有以下几方面：1）烟气含尘浓度大。据我们多年的观察发现：三期电除尘有时由于煤质的不同含尘浓度大时，电除尘的电流电压都受到不同程度的影响，（特别是一、二次电流下降尤为明显）下灰斗量很大，收尘效果恶化；同样工况的电除尘器，不作高压微机电控系统和振打微机电控系统的任何调整，有时电流电压很高，下灰斗量正常，说明烟气含尘浓度对电除尘的运行参数影响很大。2）烟气流速（电场风速）增加，也会在不同程度上产生电晕闭塞现象。三期电除尘器设计的烟气流速为1.159m/s,若烟气流速超过此参数，则必然会影响到运行中电流电压的升高。电除尘器是负压运行，当本体的联结处密封不严而漏风时，冷空气就会从外部进入电场，使通过电除尘器的烟气流速增大，则在每一单位时间内停留在电场中的烟尘量增大，因而会在不同程度上产生电晕闭塞现象，使运行参数恶化。为减小烟气含尘浓度大的影响，前几年利用大修将三期电除尘的电晕线由锯齿线改为适于捕集高浓度粉尘的芒刺线，改造后电晕闭塞现象明显减少；但随着近年来除尘器本体的老化，除尘器到大修周期因其他原因而未能及时安排大修，漏风增多未能彻底治理，导致电晕闭塞现象又有所增加，运行中二次电流有时明显下降，甚至使电流趋于零。2.4锅炉排烟温度和压力对运行参数的影响：烟气的温度和压力影响电晕始发电压，起晕时电晕极表面的电场强度、电晕极附近的空间电荷密度和分子离子的有效迁移率等，温度和压力对电除尘器性能的某些影响可以通过烟气密度&的变化来分析。o=o0*T0/T*P/P0（kg/m3）[4]00——烟气在TO和P0时的密度（kg/m3）TO——标准状态的温度（273k）P0——标准状态的大气压（101325pa）T――烟气的实际温度（k）P——烟气的实际压力（pa）由上式可知：参数0随温度的升高和压力的降低而减小，当0降低时，电晕始发电压，起晕时电晕极表面的电场强度和火花放电电压等都要降低，致使二次电压升不起来。这是因为：当0减小时离子的有效迁移率由于和中性分子碰撞次数减少而增大，因为在外加电压一定的情况下，这将导致电晕极附近的空间电荷密度减小和收尘极的平均电流增大。电晕极附近的空间电荷密度减小，导致在电晕极表面以较低的电场强度获得一定的电晕电流，于是当0减小时，为了在阳极板上保持一定的平均电晕电流密度，则外加电压必须降低，致使运行参数降低。神一三期锅炉排烟温度最高可达到 180°C左右，而电除尘器的最佳运行温度是140°C—150°C,在这种高温下运行将直接影响电除尘的二次电压和二次电流的升高。而烟气压力经过以前的测试影响不大，所以降低锅炉排烟温度有利于提高电除尘的运行参数。2.5.高压短路对运行参数的影响：高压短路直接影响电除尘运行参数，发生高压完全短路后，二次电流12上升，二次电压U2=0,相应的电场失去除尘作用，为防止短路电流烧毁电场或损坏整流变，必须紧停相应的控制柜，可见：高压短路对电除尘运行参数影响最大。高压短路时的现象和原因主要有以下几方面：1） 运行中的电除尘器当二次电流12上升，二次电压U2下降（有时U2=0）就有高压短路的重大嫌疑；当I2.U2的变化值不大，则是由于烟气条件发生了变化，导致负荷加重，导致外部回路的压降降低，或是由于整变变二次输出抽头位置不合适以及电场绝缘降低的原因，此时应从电场本体上查出绝缘降低的原因，调整锅炉运行工况，或改变整流变的二次抽头位置。2） 当U2下降较大，二次电流表、二次电压表反向大幅度摆动时，即二次电压表瞬间下降至零值，而二次电流表瞬时大幅度上升时，此时多是由于电场本体内部阴极线或阳极板断裂或开焊，异极距在烟气流动条件下时大时小，甚至短路（此时I2至表头，U2=0）整流变噪声忽大忽小，温升较高，从设备安全角度应紧停高压柜运行，待停炉后处理电除尘本体。3）I2较正常值偏大，U2=0表针无摆动，其原因大多是：（1） 电场内极板、极线完全短路或积灰短路、高压电缆对地击穿。（2） 电场或阴极绝缘瓷瓶严重受潮或进水绝缘降低甚至到0、进水使阴极绝吊杆在运行中放电而碳化完全失去绝缘作用，造成高压短路。高压瓷瓶破裂。（3） 变压器故障。神一三期电除尘由于部