影响黄岛发电厂二期电除尘除尘效率低的原因及对策
我厂(山东黄岛发电厂）二期2 台215MW发电机组，是前苏联塔干洛戈红色工作者工厂制造的TπB－215/AC系列Eπ－670－13.8－545KT型锅炉。1998年年耗动力煤约108.5万t，年排放的烟尘量达20万t以上。为防止大气污染，每台锅炉配备2台BDK—150K型卧式单室三电场干式静电除尘器。设计处理烟气量为 152×104m3/h.台。经青岛市环境保护监测站于1999年6月11日对我厂＃4电除尘进行测试，其实际处理烟气量已达201×104m3/h. 台，超过原设计值的32.23％。锅炉产生的烟气量已大大超过在装电除尘器的处理能力，造成锅炉粉尘排放大大超标。不仅影响我厂国家一流企业形象，且对大气产生了严重污染。仅对我厂电除尘器存在的问题，下面提出一些看法与见解，希望大家勘正。
1 影响我厂二期电除尘器除尘效率不高的原因
(1) 电除尘设计容量过小。设计处理烟气量较排放烟气量相差显著，是二期电除尘器除尘效率低的根本原因。排放烟气量大，就意味着烟气含尘浓度大，粉尘粒子数量多，电除尘所释放的电荷裂变减缓，出现电晕闭塞现象，造成尘粒不能获得足够电荷，以致除尘效率下降。要想解决这一病根，必须根据锅炉实际飞灰排放参数，进行设计改型或增大电场。
(2) 常规电除尘器对粉尘比电阻较敏感。粉尘比电阻小于104Ω·cm（如飞灰可燃物Cfh>10％）或大于1012Ω·cm（如Sy<0.5％的低硫煤烟尘）都将造成除尘效率急剧下降。而我厂由于锅炉的容积热负荷较大，煤粉燃烧不充分，造成飞灰含碳量高，粉尘比电阻小于104Ω·cm，故使电除尘器除尘效率下降。
(3) 我厂锅炉设计排烟温度为151℃，实际平均排烟温度在170℃左右，因此使电除尘器处理的烟气条件恶化。从教科书中得知，当烟气温度超过150℃后，对飞灰比电阻值的影响很大，特别是对二电场烟气中的飞灰相当敏感，使除尘电功率输出受到极大影响。同时气体密度、气体压力的变化，对电离、起晕电压和电场强度等参数也将造成不利于设计条件的影响。
(4) 锅炉各部及烟道、电除尘入口喇叭和本体漏风，造成烟气量增加，流速加快，烟气在电场内停留时间变短，也是使电除尘器除尘效率降低的因素之一。
(5) 引风机运行时，为了调整锅炉两侧过热器的温差，通过调整引风机挡板开度，来改变两侧流量分配，致使2台风机流量不等，烟气分配不均，影响了电除尘器的运行性能。
(6) 对电除尘器内部，通过近几年的运行实践，其存在的问题有：
① 电除尘出入口喇叭段尺寸过短。
在烟气进入电除尘本体时，烟道为渐扩形设计，流通面积增大，烟气流速降低，可增加烟气在电场中的停留时间。但由于入口渐扩段尺寸过短，使得烟气在流速降低时，缓冲区域过小，断面的骤变，使烟气场突变，将会引起气流的脱流、旋涡、回流现象，造成烟气气体分布不良，从而导致电场中的气流极不均匀，使最前端的电场和部分通过烟气量大的电场的除尘效果不佳。而出口段喇叭尺寸过短，烟气压缩过快，造成烟气流速不是逐渐增加，而是突然增加，这就造成类似于射水抽气器的原理，尾部极板上的粉尘，在振打下造成二次飞扬时，将已收集的粉尘再次带离电除尘，造成大气污染。
② 为使电场内气流分布均匀，在电除尘烟道入口喇叭口处，设有两道气流分布孔板，即多孔板。由于电除尘安装时，装设的气流导向板，没有按照电除尘器气流分布测试方法进行测试后加装，而是等距离加装。因此在小修中经测试σ′=0.54。气流分布状况大大超过部颁σ′≤0.1为优、σ′≤0.15为良、σ′≤0.25为合格的评判标准，并且多孔板无振打装置。
③ 阴极大、小框架变形。
小框架上的阴极线卡子，因小框架变形和阴极线卡子不是单独固定，而是在一根半圆管上焊接4只卡子的结构，因此由于变形和安装工艺及位置限制，导致同一排卡子成了交错布置，使第一电场异极距150±10mm和第二、三电场异极距203±10mm偏差很大，造成某一侧间距缩短，使电气间距误差变大，严重影响电场电压达到最大火花放电电压，导致电场荷电性能降低。
④ 阳极板吊挂方式不好和整排阳极板变形严重。
二期电除尘阳极板型式为C 型，阳极板排由每块长度为11.38m，宽度为0.480m的8块极板组成。由于极板上部为两块槽钢夹持固定，而不是用螺栓紧固。因此极板上端部分刚性过大，造成振打加速度沿极板，从下向上很快衰减至零，影响上部的清灰性能。而极板下部阳极振打杆，即阳极撞击杆，是由扁钢、凹凸套及振打砧等组成。扁钢长 4.75m，且在上面钻有19个均布的螺丝孔，造成刚性下降，抗弯曲、变形能力差，因此由扁钢夹持的阳极板下部，在受到方向不间断的振打力作用下，弯曲、变形而导致阳极板排变形。使异极距超标，二次电压、电流降低，造成电除尘除尘效率明显下降。
⑤ 振打装置布置在电场内，是侧部振打。
运行环境条件恶劣。尘中轴承在烟尘中运行，导致轴承与轴磨损严重，使整个轴系标高下降，导致振打锤与撞击杆垂直中心偏移，不但使振打效果减弱，而且进一步引起阳极板偏移。振打加速度的减弱，使极板上的尘粒不能完全脱落，大大影响了后续烟尘的收集。阴极振打的偏离，造成振打加速度降低，不能使粉尘震落，引起阴极线上包簇的粉尘增粗，使放电线肥大，抑制了放电性能，导致电晕电流显著下降。振打轴长13.92m，每根轴上又布置有35只振打锤（＃4炉一电场为47只），每只振打锤重9.3kg。在偏心力的作用下，振打轴本身极易变形。振打锤的拐臂开焊，掉锤现象又时有发生，使这一排阳极板掉锤或偏心后，振打不起作用，使整排阳极板收尘效果下降，且只能在停炉时才能处理。
⑥ 阴极线芒刺的钢结构不合理。
＃3、＃4 电除尘小修时，一、二电场阴极线，由原星形线，更换为RS型新型芒刺线。该线因有辅助芒剌，克服了电晕死区和板电流密度分布不太均匀的缺点。但通过运行发现，因芒刺长期放电过热，造成芒刺刚性下降，针尖变软弯曲，造成异极距加大，放电能力减弱。而且一、二、三电场的粉尘与比电阻不同，应根据各种电晕线自身的优缺点，来选择不同的电晕线。如一电场含尘浓度较高，容易发生电晕封闭，应选用对高的粉尘浓度适应性最好的RS线。末电场的飞灰比电阻高，应选用对高比电阻粉尘适应性最好的麻花线等。
⑦ 出口应加装槽形板。
槽形板系统是排列在最后一个电场的出口端，对逸出电场的尘粒进行再捕集的装置。由于总有一些微小的粉尘从电场中逸出和靠近电场出口部分极板上的粉尘，在振打时产生粉尘二次飞扬，使这些粉尘在电场中，来不及重新沉积到阳极板上，便脱离电场流出。当它们遇到前排槽形板时，则会沉积下来变为中性粉尘。还有一些粉尘随气流流向后排槽形板时，由于气流转向，粉尘失去动能，而再次沉积下来。槽形板又可阻隔气流在渐缩的喇叭口内被压缩而引起的回流旋涡对电场内气流分布的影响，因而可保证电场出口处气流分布的均匀性。因此槽形板对提高除尘效率有显著作用。它具有改善电场气流分布和控制二次扬尘的功能。而＃4电除尘出口安装时，没有加装槽形板。这次小修时用旧的阳极板代替槽形板，起到了部分槽形板的作用，需在今后的改造中加装槽形板。
(7) 灰斗加热系统必须满足灰的干燥要求，不致于使灰斗内发生膨灰现象，而灰斗的高低粉位也必须选取适中。因电除尘的除灰系统为水封密封，潮气大，一旦保持不了低粉位，将造成电除尘内湿度大，阳极板和阴极线上粉尘受潮结块，造成阳极板上沉积的灰尘振打不下来，不能继续发挥收集尘粒的作用。而阴极线将因灰尘潮湿造成表面张力增加，而造成极线肥大，大大降低电晕放电效果。
(8) 从运行角度看，存在振打最佳周期问题。Sproull的研究表明，在电除尘出口的烟尘中，约50％是由于振打二次扬尘造成的。Tassicker对6台高效电除尘的测定表明，低温电除尘出口的烟尘中约30％是振打二次扬尘，而高温电除尘出口的烟尘中，振打二次扬尘则高达约60％。防止清灰振打引起部分已被捕集的粉尘再飞扬，就存在振打最佳周期问题。振打间隔时间过长，易使极板面上积灰过厚，将降低带电粉尘在极板上的导电性能，大大降低除尘效率；而振打周期过短，则极板上的粉尘会成为碎粉落下，引起很大的粉尘二次飞扬。因此极板振打周期的选择应使极板沉积一定厚度的粉尘被敲击时，能散碎成尽可能大的块体沿板而落下。
(9) 随着锅炉运行参数的调整变化，电除尘器的运行参数均应做响应调整，使电除尘始终都在最佳工况下运行。当锅炉投助燃油时，电除尘必须停运，以防止油灰聚集在极板极线上，污染极板极线，造成清灰效果严重恶化。
(10) 据有关资料统计，电除尘器的故障率以阴极线断线最多，占68％，因此电晕线的可靠性，应在除尘器选型和安装中得到足够的重视。往往因为一根极线断线，造成电场短路，而使整个电场处于停运或低效运行状态，这样非但达不到收集锅炉飞灰的排放要求，而且会引起引风机的严重磨损，而导致由此而来的停炉事故。因此阴极线的固定方式，也是一个不可忽视的因素。
2 主要改进措施
2.1 锅炉方面
(1) 燃烧低灰份优质煤。消除锅炉系统各部漏风。疏通管式空气预热器堵管，以降低烟气排放量和排烟温度。
(2) 加强喷燃器消缺工作。做好炉膛的动力场试验。采取辅助手段如在炉膛喷燃器周围涂刷高温远红外线涂料，以提高炉膛温度。
(3) 调整好煤粉细度和一、二次风粉比例，使煤粉充分燃烧。
(4) 探讨三次风不喷入炉膛燃烧的技术研究工作，减少飞灰含碳量，从根本上控制粉尘品质。这也是我厂下一步进行粉煤灰综合利用的前提条件。
2.2 电除尘方面
(1) 根据锅炉烟气各参数重新设计改造电除尘器。新设计的电除尘器必须同时满足环保对我厂烟尘排放要求和充分利用原有基础设施以节约改造费用。笔者倾向于在原电除尘壳体上加高560mm，在2台150m3电除尘器前各增加一个标准电场的方案。电场内的阴阳极系统全部用BE加长型电场替换，侧部振打更换为顶部电磁锤振打，更换进出口喇叭，气流分布板，出口增设槽形板。气流分布板和槽形板均采用顶部电磁锤振打。小分区供电。控制部分采用上位机部分——智能电除尘控制系统（IPC系统）以上改造后的具体参数如下：
① 通过增加和加高电除尘器后，总集尘面积将由10290.37m2，增加为26853m2。
② 烟气流速由1.39m/s(实测为1.47m/s)下降为1.324m/s。
③ 比集尘面积由56.24m2/m3/s，变为63.6 m2/m3/s。
④ 同极距为405mm。
⑤ 阳极板高度12m。
⑥ 粉尘的驱进速度为7.59cm/s。
⑦ 电除尘容量加大和单室4电场结构，烟气停留时间将由8.76s延长至11.88s。
⑧ 从根本上解决了排放烟气量与处理烟气量相差很大的主要矛盾，将使电除尘除尘效率由原来的98.5％提高为99.3％。将烟尘排放浓度由第Ⅰ时段的600 mg/Nm3(干)，提高到第Ⅱ时段的350 mg/Nm3(干)标准。（根据GB13223—1996《火电厂大气污染排放标准》的要求，我厂Ⅱ期电除尘执行第Ⅰ时段（10
(2) 采用BE型电除尘器的优点是：
① 振打装置设在顶部，其好处如下：
a.振打垂直于极板、极线的轴线，作用力垂直向下，这个方向极板刚性强，振打时不颤动，使其极板变形和极线断开的可能性大大减小。
b.振打装置在电除尘外部的顶部，环境条件好，如出现问题又可在外面处理，不需要停机停炉，这就为电场有效投入率和除尘效率的提高创造了有利条件。
c.阳极板上部收集的粉尘较细较薄，下部较粗较厚，采用顶部振打清灰，极板上获得的振打加速度分布上大下小，符合极板清灰对振打力的要求。
d.振打力与粉尘重力同向都垂直向下，有利于粉尘进行剥离，增加振打效果。
e.振打装置是由电磁线圈组成，不需要减速箱，不存在漏油现象，且电磁振打维护工作量小。
f.振打装置在顶部，电除尘内部空间加大，可多安装极板极线，以充分利用空间，增加除尘面积。
g.电除尘内部只有极板、极线和步道等，整齐有序，人员进出检修方便。
h.振打装置不只是振打极板、极线，而且它还振打入口气流分布板和出口槽型板。
i.顶部振打不存在振打偏离现象，不必担心掉
锤、拐臂开焊等问题。因电场内部只有极板极线，因此更不必考虑排灰闸板门等设备，可简化系统，减少漏灰点，提高运行可靠性。
② 小分区供电
即将现在的6个大电场，分为12个小电场，每侧6个小电场，每台变压器带甲乙侧各一个小电场，不增加容量，其好处如下：
a.纵向3个大电场变成6个小电场，使后一个小电场的电压可上升5kV，即上升10％，电晕电流值也相应提高，可提高电除尘的放电性能。
b.由大电场改为小电场供电，既可减少由火花放电引起的供电效率损失，又可避免电场极板间距不良引起的相互干扰。能有效提高电场的火花放电电压。
c.对小电场供电装置而言，其内阻抗大，火花放电时的限流作用好，这样电场电压相对恢复也快，同时也提高了电场的电晕功率。
d.如果电场内的极线在运行中短路，停运电场只停运1个小电场，即现在的1个大电场的二分之一，电除尘的投运率将大大提高。
③ 每块阳极板所对应的阴极线由1根改为2根。其好处如下：
a. 放电点增加。
b. 放电线交叉，消除了盲区。
④阴极线结构不同。
其1～2电场为骨刺结构，放电针为1Cr18Ni9Ti，3、4电场为麻花线，更加适应电晕线对粉尘荷电的要求，除尘效率将进一步提高。
⑤ 选用新型电源控制装置。
BE型电除尘的控制部分叫上位机部分——智能电除尘控制系统（IPC系统）其主要优点如下：
a.对各电场阴、阳极振打周期、时间及联锁关系进行设定，运行状态和故障随时显示报警。并可设定和调整任意一个振打器的振打周期和振打力。
b.运行参数显示和控制，各点及出、入口烟气温度检测，以随时调整电除尘的最佳运行方式和参数。
c.振打最大化控制，各点的振打力和振打高度及故障显示。
d.与工厂计算机系统联网，各网络工作站都可以调看电除尘的运行数字。
e.最大的优点是可以电话托管，即通过电话系统将电除尘运行移交给制造厂家，由制造厂家给以控制和调整，达到要求后，再由电厂接管运行。
f.加浊度仪，检测和显示出口烟道的浊度，可实现大闭环控制，使出口烟道的浊度保持在设定的上下限之间，节能50％～70％。
⑥ 年维护费用低，小于1万元。
从以上叙述可看出，BE型电除尘器克服了BDK型电除尘器的大部分弊端，具有较多的优点。
因我们对BE型电除尘器了解不是十分透彻，存在的问题也没有列举出来。
因此建议：针对＃4 电除尘器2004年大修，厂部应尽快组织有关部门和有关人员，重点考查电除尘顶部振打的使用厂家，了解其实用情况。因改造工作涉及面比较多，费用大，方案选择需要慎重和多方论证，设备还要有制造工期，因此应尽早开展工作。将＃4电除尘改好，为其他电除尘改造或电除尘安装提供好的借鉴。
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