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旋轉電極與電袋復合除塵技術在燃煤電廠的應用

2019-06-13信息來源 : 現代工業經濟和信息化

近年來我國工業化高度發展,對于電能需求量不斷增加。在當前我國供電體系中,燃煤電廠仍占最大比例,在其生產運營過程中,其排放的煙塵中存在大量的顆粒物,會對環境造成嚴重的污染,影響人們的身體健康。對此,我國制定了越來越嚴格的煙塵排放標準,另外許多燃煤電廠原有靜電除塵技術已不能滿足新增脫硫系統對入口煙氣粉塵含量要求,于是紛紛對原有除塵設備進行改造。本文分別從旋轉電極、電袋復合除塵兩種主流電除塵改造技術入手,分析它們在燃煤電廠應用的優劣。

1旋轉電極技術

應用旋轉電極技術的除塵器電場一般由除塵器前部(依煙氣流向劃分)的固定電極電場和后部的旋轉電極電場組成,如圖1所示。和固定電極的靜電除塵技術相似,旋轉電極電場主要由接高壓電源負極的陰極放電極系統與接地的旋轉陽極板系統組成,并在除塵器下方灰斗非煙氣流通區域設置一組陽極清灰裝置。

陰極系統帶上負高壓電后將電子釋放到周圍空間中將周圍煙氣電離,煙氣中的粉塵荷電在電場力的作用下向帶異性電的極線/極板運動并被吸附,陽極板上的粉塵隨著陽極板移動到達下方陽極清灰系統,被鋼絲清灰刷刷落入灰斗。

旋轉電極除塵器按極板與煙氣空間關系可分為橫向移動板式(垂直于氣流方向)和順向移動板式(平行于氣流方向),在燃煤電廠大多使用順向移動板式旋轉電極除塵器。旋轉陽極板系統主要由表面平整光滑易于清灰的多塊陽極板、固定陽極板的輸送鏈條、鏈輪、驅動電機、減速機、主動軸、從動軸、軸承座、張緊裝置等部分組成,如圖2所示。

旋轉陽極板陰極系統一般由陰極框架、芒刺線、陰極振打、絕緣支柱等部分組成。陽極清灰系統主要由清灰刷、驅動電機、減速器、驅動軸、張緊裝置等部分組成。控制系統可以通過變頻調速,實現極板運動速度與清灰刷旋轉速度的調整和配合,來適應煙氣成分和工況的變化。旋轉電極高壓電源系統與固定電極電除塵系統相同,由高壓控制柜、整流變、隔離開關、阻尼電阻等部分組成。

圖1旋轉電極技術的除塵器電場示意圖

圖2旋轉陽極板系統示意圖

技術優勢:當附著在陽極板上的粉塵在達到形成反電暈的厚度之前就被清灰系統清除。陽極板較傳統振打方式清灰更加干凈,可以較為有效解決高比電阻粉塵和反電暈的問題。同時也可降低煙塵灰份改變對除塵效率的影響,提高除塵器對不同煤種煙氣的適應性。

并且由于陽極板除灰過程是工作在非煙氣流通區域,可以極大地減少二次揚塵,大幅提高除塵效率,降低排放煙氣中的粉塵濃度。旋轉電極技術電場阻力損失小,運行費用較低,大多數情況下只需將固定電極電除塵器末電場改造成旋轉電極電場,和布袋除塵對比對煙氣溫度不敏感,有較好的性價比。

不足:自從1979年日立公司研制出首套旋轉電極除塵器至今,已有接近40年的應用歷史。從2010年國內首臺機組投運到現在,旋轉電極式電除塵技術在我國也經歷了接近十年的工程應用,但是由于安裝、維護等方面的不足,目前在我國燃煤電廠實際投運中的旋轉電極除塵器機械部分可靠性較差,故障發生較為頻繁。

例如曾引起過某機組運行中電除塵器所有通道旋轉電極電場停運,而且只能等待停爐才能檢修。另外由于移動陽極板和清灰刷軸系大多是一臺減速機通過鏈條系統帶動多個驅動輪軸,所以在除塵器外部暴露驅動軸和鏈條較多,增加了試運和運行巡視時人身傷害的可能。

2電袋復合除塵技術

電袋復合除塵器主要由進口喇叭、灰斗、除塵器殼體、固定電場區域、高壓電源系統、振打裝置、濾袋區域、濾袋清灰系統、凈氣室、提升閥、出口煙箱等部分組成,如圖3。除塵區域前部為固定電極電場區域,后部為濾袋除塵區域。

固定電場區域的高壓電源系統由高壓控制柜、整流變和隔離開關、阻尼電阻等部分組成。濾袋清灰系統由汽包、管道、電磁脈沖噴吹閥等部分組成。另外在袋區入口設有煙氣導流裝置。電袋復合除塵器工作時,煙氣中的粉塵隨煙氣從進口喇叭進入電場區域荷電并被大量收集,隨振打系統工作落入灰斗。

煙氣中剩余粉及振打系統工作時產生的二次揚塵隨煙氣進入濾袋區,通過濾袋物理過濾后進入凈氣室、出口煙道完成煙氣凈化過程。電袋復合除塵器的低壓電氣系統一般還包含除塵器進出口煙溫、清灰汽包壓力、進出口壓差的監視。

圖3電袋復合除塵器示意圖

圖4雙分電場區對電場結構的改造示意圖

技術優勢:電袋復合式除塵器在改造時可以利用原電除塵器的外殼及儲灰系統,保留電除塵器的前級電場,在被拆除的后級電場內安裝布袋除塵器。電袋復合除塵技術結合了靜電除塵和布袋除塵的優點,在電場區域有80%以上的粉塵被收集,降低了濾袋的粉塵負荷,避免煙氣中的粗顆粒磨損濾袋。

荷電后粉塵在濾袋上沉積速度加快,帶異種電荷的粉塵互相吸引,形成較大“團塊”,有效提高細微粉塵收集效率;帶同種電荷的粉塵互相排斥,使得濾袋上形成的粉塵層空隙率高、透氣性好、剝落性好,減少了除塵器對煙氣的阻力,提高了濾袋噴吹清灰效率;可以延長清灰周期,降低清灰能耗;同時可以適量減少濾袋數量,延長濾袋的使用壽命;降低除塵器的運行、維護費用。

目前秦皇島發電有限公司1號、3號、4號機組使用的PPS濾袋均已超過35000h設計使用壽命,除個別濾袋發生過安裝殘留物割傷外,無濾袋在正常使用中發生破損。濾袋可以每隔一段時間進行抽檢,測試濾袋強度、性能劣化程度,預判是否需要批量更換濾袋。

由于濾袋數量極大(例如在秦皇島發電有限責任公司220MW的1號、2號機組,各使用規格為椎168mm×8050mm的PPS濾袋5472個,在330MW的3號、4號機組,各使用規格為椎168mm×8050mm的PPS濾袋7200個),即使個別濾袋損壞,最終對煙氣影響極小。

在安裝有提升閥的電袋除塵器,濾袋還可以離線分室檢修。濾袋物理過濾粉塵不受比電阻影響,對高比電阻粉塵有良好的收集效果。如圖4所示,雙分電場區對電場結構的改造使得即使有一排電除塵器電場故障,依靠另一電場電區任一通道仍有收塵效果,提高了電場區運行的可靠性。

綜上所述,電袋除塵技術擁有極高的可靠性,在實際應用過程中極少發生故障,對煙氣中的粉塵去除效果好。在秦皇島發電有限責任公司,在沒有安裝其他除塵設備的情況下,1號、2號、3號、4號機組煙囪出口粉塵質量濃度可以長期保持在1mg/m3以下。

不足:雖然比單純布袋除塵器運行阻力有所降低,但是電袋復合除塵器在機組滿負荷投運時一般

仍會有600Pa以上的進出口壓差,并且隨著運行時間增加,壓差會增加到1000Pa以上。在老機組改造時,有可能需要更換更大功率的引風機。一般濾袋噴吹清灰系統不做冗余備份,噴吹系統發生故障退出運行需要迅速恢復,否則隨著濾袋上粉塵層增厚,袋區阻力會迅速增加。

目前濾袋材料大量依賴進口,價格較高,并且隨市場行情波動。濾袋材質對煙氣溫度敏感,當煙氣溫度超溫(例如低溫省煤器泄露),濾袋材質性能下降較快。電袋除塵器在每次機組啟動前24h之內需要對濾袋預涂灰,否則機組啟動時使用的柴油等燃料產生黏性顆粒隨煙氣附著在濾袋上對濾袋的性能影響較大,預涂灰時間過早又會使濾袋上粉塵層吸潮板結。


 

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