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应用于循环流化床锅炉的电除尘器需采取的技术措施           
应用于循环流化床锅炉的电除尘器需采取的技术措施
作者:佚名 文章来源:不详 点击数: 更新时间:2008-9-24 10:30:43
应用于循环流化床锅炉的电除尘器需采取的技术措施 胡国忠1,黄建平2
1.杭州望江热电有限公司,浙江杭州310015;2.杭州电力教育培训中心,浙江杭州310015 1 循环流化床锅炉烟尘的基本特点

  循环流化床锅炉燃煤适应性强,炉内喷钙脱硫率高达90%以上,由于炉内温度较低,NOX很少形成,排放可基本达标。另外,它能在低负荷下正常运行,特别适用于中、小型机组、热电厂和调峰机组使用。正因为如此,它被称为环保节能型锅炉。 
  由于炉内掺钙脱硫而使烟尘中钙的化合物含量大量增加,导致烟尘比电阻增高。由于掺钙和脱硫,增加了大量的粉尘,使得烟气的含尘量大幅度地增加,对提高除尘效率带来负面影响。循环流化床锅炉烟尘有3个明显的特点:(1)比电阻高,容易产生反电晕现象;(2)进口含尘量大,容易产生电晕封闭;(3)灰尘粘度较大,细粉尘多容易造成阳极板和阴极线沾灰。

  用于这种工况条件下的电除尘器除了常规电站电除尘器的通用要求以外,如何防止反电晕和电晕封闭现象的产生,防止结露,减少漏风,如何减少或防止阳极板、阴极线粘灰,如何减少电场温降,提高零部件寿命及可靠性,改善极配型式等是保证设计除尘效率和运行安全可靠的技术关键。本文从这些问题出发来研究解决这些问题的技术措施。
2
保证除尘效率应采取的要求
  根据循环流化床锅炉烟气条件,在电除尘器设计中应采取以下技术措施,以确保电除尘器的效率、寿命及可靠性。
2.1正确的选型

  选择电除尘器的规格大小,布置方式是保证除尘效率的关键。选型过大,会增加投资,造成浪费。选型过小,使烟气排放达不到标准,满足不了设计要求,后果会更加严重。合理选定电除尘器的主要参数,如表观驱极速度和电场内的标准风速以及比集尘面积等,从而确定保证除尘效率达到设计要求的电除尘器规格大小。根据现场的具体条件来确定电除尘器的布置方式(特别是进、出口封头的方式)。电除尘器的选型必须根据工程的具体情况确定,不能简单套用。同型号的锅炉由于工况的区别电除尘器规格可相差1/3以上。
2.2极间距的确定

  国内外许多研究者从不同角度进行试验,几乎得出同样的结论:在电站电除尘器中,相同体积的条件下,400 mm极间距可以获得比300 mm极间距更高的除尘效率。研究结果表明,随着极间距的增大,极板上的电流密度分布趋于均匀。以RS线为例,在同样的试验条件下,300 mm间距电流密度分布的相对均方根差δr为0.662,当极间距扩大到400 mm时,δr减小到0.516。可见400mm间距时,一方面阳极板的有效利用率得到了提高;另一方面,遏止了极板上电流密度过于集中的局部地区产生反电晕的可能,二者促进了除尘效率的提高。对比试验还表明,当烟气温度为155℃时,在相同的工况条件下,极间距从300 mm增大到400 mm,操作电压从44.4 kV增大到65 kV,除尘效率从97.3%提高到98.1%,即有效驱极速度增高了1.45倍。操作电压的提高,增加了极板表面附近的电场强度,从而促使除尘效率的提高。不仅如此,400 mm极间距其内部维修显然要比300 mm极间距方便。所以,自80年代末以来,在电站除尘器中几乎不再采用300 mm极间距,循环流化床锅炉产生的烟气烟尘比电阻高,且烟气含尘大。400 mm(或以上)极间距可以较为有效的遏止由于高比电阻引起的反电晕现象,且不会由于高含尘量而引起电晕封闭,这都是保证除尘效率的重要条件。鉴于上述原因,循环流化床锅炉用电除尘器极间距以采用400 mm为宜。
2.3

  阳极板的板面应有沟槽,使之易于吸附粉尘。两旁设折边不仅增加了极板的刚性,而且作为防风沟还可以防止粉尘的二次飞扬。振打加速度传递良好,易于清灰。单位集尘面积的重量较轻,在高温和振打作用下,抗变形能力强。由于它结构合理,优点十分突出。循环流化床锅炉用电除尘器宜选用这种型式的阳极板。

  电晕线的选用至关重要。循环流化床锅炉用电除尘器对电晕线有四大要求:(1)适应高比电阻;(2)适应高含尘量;(3)极线放电时电风强烈,放电点不粘灰;(4)检修的间隔周期长。基本要求有二个:一是牢固可靠,二是电气性能好。循环流化床锅炉用电除尘器的阴极线必须满足上述条件。

  目前国内通用的“RS”线具有坚固耐用,不断线、起晕电压低、放电强烈、电流密度大等优点,但电流密度不够均匀,降低了有效的收尘面积,降低了阳极的有效利用率。

  可以寻求一种既保留原“RS”线的优点,同时克服其缺点的新型阴极线。浙江菲达公司的“RSB”线可消灭原来“RS”线存在的极板上电流密度为零的“死区”,新型极线达到了平均电流密度为0.4,这对提高阳极板的有效利用率及防止反电晕的效果十分明显,“RSB”线主要依靠芒刺尖端放电,有十分强烈的电风,在高含尘量条件下,不会产生电晕封闭,在实际运行中可持续保持运行电压≥60 kV,从而保证电除尘器的高效运行。
2.4
        气流分布均匀性是提高除尘效率的先决条件,它的重要性是众所周知的。在吸取国外先进技术的基础上可采用阻流加导流型气流分布装置,虽有多孔板,但孔径却大于85 mm,开孔率为45%,阻力较小不会堵孔。而且多孔板两边设置有导流作用的折边,大大地增加了气流分布板刚性,即使在相当强的涡流作用下,也不会像一般平板那样产生撕裂。在此基础上,可在适当部位加设三角形导流板,这不仅可以保证气流分布的均匀性,而且它类似于百叶窗式机械除尘器,可以对进入电除尘器的烟气粗除尘,其除尘效率是相当明显的。除下的灰尘,通过进口封头下底板落入第一电场的灰斗内。

  众所周知,电除尘器内部烟气流速上部大于下部,粉尘粒度浓度上部小于下部,温度前电场大于后电场,粘度后电场大于前电场。在进口气流分布中配置导流装置的除尘设备可大幅度减少运行中的阻力损失,减少风机磨损及维护工作量,三角形光滑的导流板不会引起堵灰现象。
2.5

  末电场粉尘特点是颗粒细,粘性大,大部分在5μ左右,烟温低(比前电场降低3~5℃),粉尘本身带有负电荷,清灰困难。特别是流化床锅炉粉尘比电阻偏高,处理不当会引起反电晕,除在板配上选择高压低电流运行外,在出口封头大端设备迷宫型槽形板是捕集细颗粒粉尘的有效措施,由于粉尘自身荷电撞击在槽形板上具有电除尘器功能,迷宫式结构槽形板使粉尘凝聚成大颗粒在烟气流速的冲击下同时具备机械除尘的效果,这是在电场有效空间内改善除尘效率的一项重要措施。
2.6 线

  (1)选用电风强烈,不会产生电晕封闭的阴极线。

  (2)适当增加振打力,并在结构上采取必要的措施,尽可能使振打力的分布均匀。对某一特点的流化床锅炉除尘器,最佳振打加速度所引起的振打结构、重量、振打周期必须通过实体试验来确定,既要保持在运行中有效清灰,又不使振打力过大所引起的二次飞扬,以最合适的振打加速度使沉结在极线与极板表面的粉尘剥离极板,灰尘以片状下滑。

        (3)设计可靠的保温结构,最大限度地减少在电除尘器内烟气的温降,以确保烟气温度高于露点温度。

  (4)严格控制壳体的漏风率。因为漏入的冷风会使局部区域的温度降低,导致局部结露而粘灰,同时对设备寿命带来影响。

  (5)采用双层人孔门,如果人孔门密封性不好,就容易漏风。因为漏入的是冷风,在人孔门附近的极板、极线就容易形成温差而导致变形,影响正常的极间距而降低电除尘器的运行电压。因此,循环流化床锅炉电除尘器必须采用双层人孔门。双层人孔门的密封条—玻纤胶圈。它是一种耐高温的玻纤橡胶制品。这种密封条自1987年在石横电厂300 MW机组电除尘器上使用至今,效果良好。由于采取双层结构,不仅密封性好,而且保温效果也好。
3 保证运行安全可靠的措施

  电除尘器实际运行中,最常见的事故为阴极线断线,振打锤脱落,绝缘子击碎和灰斗堵灰。因此要不断地完善电除尘器的设计,提高电除尘器运行的可靠性。
3.1 线

  可采用一种新管型芒刺线,它的支撑主体是Φ20圆管,强度大,刚性好,运行中保证不会断线。同时在连接二端设置了专用保护套,使极线永远不会脱落。
3.2

  无论阴极振打还是阳极振打,设计中采用的振打锤头,均应经过实验室模拟试验,锤头的实际打击次数应大于1 305 700次后(25年)。在安装调试中采用特殊结构,确保同轴度的实现,使其在恶劣工况条件下不磨损。
3.3

  (1)灰斗倾角大于55°,且在转角处设置圆弧板,消灭死角。

  (2)良好的灰斗保温、保证顺利卸灰、防止产生堵灰。

  由于循环流化床锅炉燃烧特点,使得烟气粉尘具有粘性,为了保证灰斗卸灰顺畅,在灰斗设计中应考虑较大的卸灰角度,并在灰斗四角设置圆弧板,防止灰斗结灰起拱。更重要的在于灰斗的良好保温,充分保证灰斗中结灰温度在烟气露点以上20℃左右,防止灰尘结露粘结而发生堵灰现象。因此,可把灰斗下部约1/3左右的小灰斗结构做成双层结构,中间加热,利用空气介质进行热传导,具有很好的加热效果,能保持灰斗结灰温度在露点以上20℃左右,使灰具有良好的流动性。

  (3)增设灰斗捅灰孔,必要时可打开,以便清除出灰口咽喉处的积灰。
3.4 穿

  阴极振打和阳极吊挂绝缘子暴露在电场内,具有粘性的粉尘容易粘附在绝缘子表面而产生爬电击穿现象。可在阴极振打与阴极吊挂绝缘子室内引入适量热风,对绝缘子表面进行热风吹扫,保证绝缘子表面洁净,从而保证电除尘器安全可靠运行。
3.5

  流化床锅炉粉尘的主要特点是粉尘细,粘度大,比电阻高。灰尘层上的电荷不容易泄放,使灰尘表面积累较多的负电荷,这些负电荷会阻止带负电的粉尘向极板靠近,影响收尘。当电荷逐渐积累后,会产生较大的电压降,当电压上升到一定值时,灰尘层中的气体被击穿,也就是产生了反电晕。

  高压电源的控制功能中设置了反电晕检测功能,当粉尘比电阻较高时,特别是除尘器的极配造成电流密度不均匀,此时局部反电晕极易发生,当反电晕现象严重时,伏安特性曲线将上翘并斜率反转。

  检测反电晕实际上是检测除尘器的动态阻抗,由此可探知极板积灰状态。当检测到有反电晕发生时(斜率反转,动态阻抗降低)可判断极板积灰过厚,输出振打指令,即时启动振打。为了增加清灰效果,当程序振打启动时,其指令同时输入高压主控器,进行降压供电,降低静电吸附力,以提高振打清灰效果。

  高压电源控制具有多种控制功能,除了火花跟踪控制,火花能级控制,峰值跟踪控制,还有间歇供电控制,工频脉冲供电控制功能。其中间歇供电控制和工频脉冲供电控制对克服反电晕也有一定的效果。

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