静电除尘器超低排放改造方案与运行实践

胡明建

(华能嘉祥电厂，山东 济宁 272400)

0 引言

鲁环发【2015】98号《关于加快推进燃煤机组(锅炉)超低排放的指导意见》，明确了应对燃煤机组进行超低排放改造，要求机组主要大气污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度在基准氧含量6 %条件下分别不高于5，35，50 mg/m3，并要求在2016年年底前，全省300 MW及以上公用燃煤机组完成超低排放改造任务的台数达到70 %左右;在2017年年底前，全省300 MW及以上公用燃煤机组全部完成超低排放改造任务。为此，某电厂于2016年8月底开始对1号机组进行超低排放技术改造。静电除尘器改造作为超低排放改造工程的重要组成部分，基本要求为:将静电除尘器出口烟尘浓度由原设计值50 mg/Nm3降低至30 mg/Nm3。

1 改造前静电除尘器设备概况

该电厂1，2号机组额定容量为330 MW，配套上海锅炉厂有限公司生产的亚临界控制循环汽包炉，型号为SG-1036/17．50-M882，每台锅炉尾部配备2台双室5电场静电除尘器。

1号机组电除尘器为板卧式静电除尘器，单台除尘器流通面积为260 m2，双室5电场，400 mm宽极距;前3个电场阴极采用BS管状芒刺线，后2个电场阴极采用螺旋线，阳极板采用480C型极板;阴极振打采用顶部针轮传动振打装置，阳极振打采用侧部传动振打装置。采用浙江佳环电子有限公司生产的GGAj02-1．2 A/72 kV高压供电设备，PLC控制。输灰采用分布式控制系统(distributed contorl system，DCS)控制，为山东鲁能控制有限公司生产的LN2000控制系统。

2015年上半年入炉煤煤质情况如表1所示。

2015年5月，1号炉电除尘器性能测试结果如表2所示。

测试结果表明，需要对静电除尘器进行技术改造，否则不能满足静电除尘器出口烟尘小于28 mg/Nm3的要求。

表1 2015年上半年入炉煤煤质情况

表2 2015年5月电除尘器性能测试结果

2 改造方法及效果分析

改造主要思路为:采用低温省煤器将静电除尘器入口烟温控制到90 ℃，降低工况烟气量和电场风速，降低粉尘比电阻，改善粉尘的荷电特性，提高静电除尘器除尘效率。改造后技术性能保证值:电除尘器出口烟尘浓度小于28 mg/Nm3，本体漏风率不大于2 %，灰斗壁板温度不低于125 ℃。

2.1 改造方法

2．1．1 电气部分

将原一电场4台硅整流变拆除，更换为4台阿尔斯通高频电源(1．2 A/85 kV）。

2．1．2 机务部分

(1) 1号静电除尘器原灰斗上部2/3保留，对灰斗下部1/3(自原灰斗下法兰底往上垂直高度2．75 m范围内的灰斗)进行更换。更换后的灰斗用6 mm厚的304不锈钢板制作。拆除灰斗下部原有方形手动插板门，更换为圆形手动插板门。

(2) 拆除1号静电除尘器气化风机。

(3) 灰斗加热系统改造。拆掉除原静电除尘器以外的除尘器灰斗电加热器，增加灰斗蒸汽加热系统并对灰斗进行重新保温。满足灰斗加热需要，保证灰的顺畅流动。

(4) 将顶部绝缘系统原电加热器更换为大功率加热器，并配置相应的加热控制器。重新制作更换绝缘密封盖板。

(5) 更换原静电除尘器人孔门，在人孔门四周700 mm内贴3 mm厚的316L不锈钢板。

2.2 效果分析

改造后，静电除尘器入口烟温由130 ℃降低至95 ℃左右，电场风速及粉尘的比电阻均相应降低。改造前，入口烟尘浓度31 g/m3，出口烟尘浓度41 mg/m3，经过脱硫单塔协同除尘后，烟囱入口排放浓度在30 mg/m3以下。改造后，1号静电除尘器出口烟尘浓度一般维持在30 mg/m3，经过脱硫单塔协同除尘及湿式电除尘后，烟囱排放烟尘浓度为2—3 mg/m3。静电除尘器的除尘效率得到了较大提高，达到了改造的目的。

3 改造后出现的问题及对策

3.1 人孔门及除尘器壁板腐蚀问题

低低温省煤器投用后，导致静电除尘器入口烟温由130 ℃降低至95 ℃左右。尽管对于锅炉烟气的酸露点数据还缺乏较准确的计算公式，不同的计算方法差别较大，但对同一工况的烟气引用不同的公式计算的酸露点一般在90—120 ℃，最大误差能达到30 ℃左右。实践证明，低低温省煤器投运后静电除尘器的某些漏风部位及保温不良处的温度肯定是低于酸露点的。如人孔门密封不严及静电除尘器的两侧壁板保温效果不良时，均会导致静电除尘器烟温低于烟气酸露点温度，从而形成酸液滴，造成化学腐蚀或电化学腐蚀。现场发现两侧壁板的腐蚀情况尤其严重。另外，因灰尘中吸附了大量的硫酸酸雾，当输灰不畅引起灰斗存灰时间较长时，也会引起灰斗腐蚀，因此检修期间应对人孔门及灰斗内壁进行重点检查。

图1，2为1号机组低低温省煤器投运5个月后电除尘器壁板及人孔门处腐蚀情况的照片，而低低温省煤器改造前多次检查均未出现壁板及人孔门腐蚀的现象。

针对该异常现象，应采取以下措施:

(1) 技改时，应重点考虑低温腐蚀的实际情况并做好相应的技术措施，如整体更换不耐腐蚀的壁板、极板、极线材料等;

(2) 工程及检修期间应切实做好漏风点排查工作，减少漏风点，人孔门处一定要密封严密;另外还要对静电除尘器进行良好的保温，保温层应适当加厚;

(3) 因烟气酸露点高低主要受烟气中灰分、水分、SO3含量等因素影响，故运行中应高度重视煤场的煤种掺配工作，加强锅炉燃烧调整，并适当调整低低温省煤器的运行工况，保证合理的电除尘器入口烟温。

图1 除尘器壁板腐蚀穿孔

图2 除尘器人孔门腐蚀情况

3.2 火花率过高问题

对一电场进行高频电源改造后，初期运行参数较高，二次电流一般维持700—800 mA，二次电压在60—65 kV。而在运行一段时间后出现了火花率过高的情况，导致电场无法正常运行。电除尘器内部的工作状况较为复杂，粉尘特性、烟气性质、本体结构及供电控制质量都是影响电除尘器性能的主要因素。火花率过高，导致运行参数达不到额定值，被迫降参数运行的情况最为常见;火花率过高的最可能原因是极板极线变形导致的极间距减小。在运行期间当火花率过高时，应当根据高频设备的控制特性进行运行方面的优化调整。一般采取降低二次电压、维持最大二次电流的方法来保证故障电场的投入，以确保电除尘器出口烟尘不超标。

检修期间应对电场内部作全面检查、清扫，尤其应调整更换松弛或断开的阴极线，恢复变形的阳极板，更换性能不佳或已经损坏的零部件。高频电源供电控制方式优于一般的高压供电方式，但在粉尘特性和烟气性质一定的情况下，静电除尘器本体的性能(窜气、漏风、电极变形等)对电场的正常投运影响较大，可见在选用先进的供电控制方式的同时，还应做好基础的检修、运行维护工作。

3.3 烟尘浓度周期上升问题

改造前及改造后静电除尘器出口烟尘浓度存在周期性的瞬间值大幅度上升的现象(见图3)。

图3 电除尘器出口烟尘排放数据曲线

经过认真排查，确认原因为每间隔固定周期(约1 h)多个电场的阴阳极振打装置会同时振打，造成二次扬尘较多，导致静电除尘器出口烟尘浓度峰值周期性出现。

在多电场除尘器中，由于前部电场极板上粉尘层的形成比后部电场快，前部电场中集尘极的振打频率要比后部电场中的高，通常可以是后部电场中的2—3倍。后部电场积灰很慢时，也可采用前后部错时振打的方式，以减少二次扬尘集中增多。在除尘过程中，有一小部分粉尘将吸附在阴极框架和阴极线上，如果不及时清除，粉尘的堆积将会产生电晕封闭，从而降低除尘效率，因此必须采取有效的振打来清除阴极系统上的积灰。振打周期对除尘效率有着直接的影响，合适的振打周期通常只有在运行中通过现场实践才能得到。当前振打参数的设置一般都是设定振打周期、振打起始时间、振打运行时间、停止时间，有的程序还设定了降压振打模式，可见通过电厂方技术人员人工设置的办法来避免出现多个电场振打装置同时振打的现象无疑是非常困难的。鉴于该异常现象影响烟尘参数较严重，建议以后进行超低排放改造的电厂应该将优化电除尘振打方式的工作列为技改内容，并由厂家组织专业人员对振打程序进行合理设计。建议新建电厂可选用矩阵电磁振打装置。

3.4 灰斗下灰不畅及输灰管道堵塞问题

改造后多次出现灰斗下灰不畅及输灰管道堵塞的问题，主要原因有以下3点。

(1) 在采用低低温省煤器后，烟温大幅降低，由130 ℃降低到95 ℃;尽管采取了灰斗蒸汽加热方式，实际运行中也只是保持灰斗壁温在100 ℃左右，不能稳定保持在120 ℃以上。灰斗加热系统的稳定可靠，关系到电除尘系统的安全稳定运行，还将影响到输灰管路的畅通及除尘效率。如果输灰系统运行正常，灰斗持续维持在不积灰状态，一般问题不大;但当输灰系统故障，如更换圆顶阀或管道泄漏时处理时间较长，此时灰斗内积灰无法及时送出，灰斗内灰料温度较改造前下降幅度较大，造成灰料流动情况较差，压实后极易使灰斗篷灰而造成下灰不畅，导致高料位报警，输送过程中也极易出现堵管。

(2) 由于仓泵及管道均进行了严密保温，导致在输灰管道堵塞时处理难度增大，无法准确判断管道堵塞部位，更无法采用大锤敲击振打方式进行疏通，处理时间过长，造成管道内粉尘温度进一步降低、水汽析出粘度增加、灰料流动性变差而延误最佳处理时机。

(3) 本次技改对原灰斗气化风机进行了拆除，取消了灰斗气化风。正常情况下，灰斗气化风能够使干灰保持良好的流动性能，有利于灰料在输送管道内平稳输送。

针对改造后灰斗下灰不畅及管道堵塞的问题，建议在下次技改时进一步核算蒸汽流量及灰斗升温幅度，增加灰斗蒸汽加热盘管与灰斗壁的接触面积，确保灰斗壁温达到120 ℃以上。对一电场输灰管道保温时尽量留出大锤敲击振打点位，仓泵保温时应在中央部位从上到下留出足够长的检查口，以便于运行人员对仓泵的下灰情况进行日常的检查与判断。另外，改造时宜保留灰斗气化风的方式。

4 结束语

在各燃煤电厂超低排放改造工程中，采用“高频电源+低低温省煤器”模式的静电除尘器改造方案较为常见，但行业内对此模式并无长时间的运行经验。各电厂应摸索最优运行方式，对静电除尘器进行正确的检修与维护，及时解决运行中出现的一系列新问题，总结更多的经验，从而实现静电除尘器的高效运行，也为后续工程提供实际的运行数据支持，有利于其进一步优化，更加符合生产现场实际。