2023年《安全环境环保技术》之影响电除尘器运行参数的主要原因及对策.docx

影响电除尘器运行参数的主要原因及对策         1.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，将粉尘从气体中别离出来的除尘装置，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%，一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—5×1010（-㎝），假设在此范围外，那么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局部和东德的电气局部组成，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，从未到达设计参数，经过工程技术人员和有关专家的屡次研究探讨，又经过机械、电控系统的技术改造，虽然有所好转，但仍未到达额定运行参数值。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。         2.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—5×1010（-㎝），而我厂粉尘比电阻经测试为1011—1013-㎝，超过此临界值那么为高比电阻粉尘。所谓反电晕就是指沉积在收尘极外表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（-㎝）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-㎝，采用常规电除尘器就难以到达理想的效果。这是因为：假设沉积在收尘极上的粉尘是良导体，那么不会干扰正常的电晕放电，当如果是高比电阻粉尘，那么电荷不易释放。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，其外表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（-㎝）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=jxRs=jxpóR(V)[2]         其中：j—粉尘层中的电流密度（A/cm）         óR——粉尘层厚度（cm）p——比电阻（-㎝）         作用于电极之间的电压为Ug=U—△U=U—jpóR(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，那么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，假设超过临界值1010（-㎝）后，那么粉尘层中的电压△U变得很大，到达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：         a)。降低火花放电电压，使二次电压降低；         b)。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         c)。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根底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，从而彻底防止反电晕现象。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。是我国电除尘的开展、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-㎝，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，假设粉尘的粘附性很强，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，使其外表溶解，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，探索使用适宜的煤种加以解决。         3）局部极板、极丝腐蚀严重，吸附在外表上的粉尘振打不易去除，虽然利用停炉时机更换局部阴极丝，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，假设含尘浓度太大时，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,假设烟气流速超过此参数，那么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，那么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，起晕时电晕极外表的电场强度、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ò的变化来分析。         ò=ò0xT0/TxP/P0（kg/m3）[4]         ò0——烟气在T0和P0时的密度（kg/m3）         T0——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ò随温度的升高和压力的降低而减小，当ò降低时，电晕始发电压，起晕时电晕极外表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ò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，导致在电晕极外表以较低的电场强度获得一定的电晕电流，于是当ò减小时，为了在阳极板上保持一定的平均电晕电流密度，那么外加电压必须降低，致使运行参数降低。         神一三期锅炉排烟温度最高可到达180℃左右，而电除尘器的最正确运行温度是140℃—150℃，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I2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I2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，那么是由于烟气条件发生了变化，导致负荷加重