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      淺談工業(yè)鍋爐除塵器的設(shè)計(jì)、安裝、操作與除塵效率

      2021-05-21 09:21:10劉會令
      中國金屬通報(bào) 2021年5期
      關(guān)鍵詞:陽極板電除塵電除塵器

      劉會令

      (國能懷安熱電有限公司,河北 張家口 075000)

      1 說明

      靜電除塵器是工業(yè)鍋爐環(huán)保、安全和發(fā)電必不可少的設(shè)備。良好的管理和良好的使用靜電除塵器不僅是為了滿足除塵,環(huán)保和排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,而且還可以確保企業(yè)的安全生產(chǎn)。安裝除塵設(shè)備占機(jī)組總投資的4%,費(fèi)用高。針對體積大、零件多的特殊機(jī)電一體化大型電除塵設(shè)備,必須進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)格的管理,并對它的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行等合理規(guī)劃[1]。

      2 除塵器工作原理

      圖1 靜電除塵器說明

      靜電除塵器正極由不同幾何形狀的金屬板制成,叫集塵電極。靜電除塵收塵空間的主要結(jié)構(gòu)是陽極板也稱收塵極及陰極線也稱電暈極,陰極線接直流高壓電源的輸出,負(fù)高壓,陽極板接地,與大地導(dǎo)通,陽極板排和陰極線相間排列(如圖1)。形成電場,并施加電壓以在兩極之間產(chǎn)生極不均勻的電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度在陰極線附近最高,因?yàn)樵摼€很薄并且有刺。隨著施加電壓的增加,整個(gè)電除塵的電場強(qiáng)度逐漸增加,當(dāng)陰極線周圍的場強(qiáng)增加到15-30kv左右時(shí),陰極線周圍的氣體電離并電暈放電。帶負(fù)電的負(fù)離子由于電場力的作用而不斷向正極板移動(dòng),從而具有集塵條件。粉塵的荷電,荷電粉塵在收塵電場中受電場力的作用向收塵極板移動(dòng),到達(dá)陽極板表面后,所帶負(fù)電荷釋放并沉積其上,陽極板表面的粉塵積聚,通過陽極機(jī)械振打等方式,大量灰片落入灰斗,除塵后凈化煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪排出。

      沉積在陰極線上的灰塵量比積聚在陽極板上的灰塵量少得多。敲打和清洗后,陰極線被清洗,并保持良好的放電性能[2,3]。

      3 除塵器的設(shè)計(jì)

      3.1 多依奇公式是設(shè)計(jì)靜電除塵器的根本

      式中:η---電除塵除塵效率(%)。

      Q---需處理煙氣流量(m3/s)。

      ω---荷電塵粒有效驅(qū)進(jìn)速度(m/s)。

      A---集塵總面積(m2)。

      3.2 靜電除塵器裕量問題

      靜電除塵器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮一定的余量,否則由于煤質(zhì)問題,煙氣量會增加,達(dá)不到必要的排放標(biāo)準(zhǔn)。如某廠2×660MW機(jī)組建成后,因電除塵器毫無裕量,通流面積小,造成冒黑煙,盡管經(jīng)過多次改造,仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn),最后推到重建,造成極大經(jīng)濟(jì)損失。

      再如某公司新建2×600MW機(jī)組,對照電除塵技術(shù)協(xié)議與圖紙時(shí),發(fā)現(xiàn)圖紙上雖然標(biāo)的都是508型,但陽極板數(shù)比技術(shù)協(xié)議上少。直到7月中旬電除塵小框架就位,通道數(shù)少了,才敢下定論,電除塵肯定比設(shè)計(jì)小了,現(xiàn)場安裝的與設(shè)計(jì)嚴(yán)重偏離。

      經(jīng)核算一臺電除塵器陽極板少304塊,一、二電場陰極芒刺線少288根,三、四電場陰極螺旋線少1824根,陽極板高度降低0.5m。這樣就造成一臺電除塵少了4個(gè)通道,收塵面積由協(xié)議上的45756m2變?yōu)楝F(xiàn)在的39913m2,減少了5843m2,有效斷面積由508m2變成470m2,煙氣流速提高,造成除塵效率無法保證。

      (1)現(xiàn)將某企業(yè)的靜電除塵器的技術(shù)協(xié)議與實(shí)際供貨的情況進(jìn)行對比:(一臺靜電除塵器)。

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      (2)廠家制作偷工減料:設(shè)計(jì)的根本依據(jù)是每臺除塵器入口煙氣量(設(shè)計(jì)煤種的煙氣量為415.9m3/s),設(shè)計(jì)的第一步要考慮儲備系數(shù)1.1(即在415.9m3/s基礎(chǔ)上乘以1.1,再經(jīng)過溫度校核得到煙氣量為467.9m3/s),電除塵廠家投標(biāo)書是按1.1倍做的,可能由于投標(biāo)與制作根本不是一回事,并未按1.1倍制做,為創(chuàng)利潤而是按415.9m3/s制作。

      4 具體核算

      4.1 按照標(biāo)書上508m2型電除塵,核算出的效率

      已知:每臺除塵器入口煙氣量467.9m3/s;入口含塵濃度21.31g/Nm3;漏風(fēng)率α為2%。

      (1)通道數(shù):41×2。

      (2)同極距:0.4m。

      (3)陽極板高度:15.5m;寬度:0.48m(設(shè)計(jì)中一般按0.5m計(jì)算)。

      (4)一排陽極板塊數(shù):9(一電場)+9(二電場)+9(三電場)+9(四電場)=36。

      (5)一臺電除塵陽極板總數(shù):(通道數(shù)+2)*36=84*36=3024塊。

      (6)有效斷面積:通道數(shù)*同極距*極板高度=41×2×0.4×15.5=508.4m2≈508m2。

      (8)總收塵面積:通道數(shù)*一排陽極板塊數(shù)*一塊陽極板面積*2=(41*2)*36*(15.5*0.5)*2=45756m2。

      以上推算及結(jié)論與廠家標(biāo)書完全一致,說明我們的算法是正確的。

      4.2 按照以上算法,目前470m2型電除塵,核算出的效率

      已知:每臺除塵器入口煙氣量467.9m3/s;入口含塵濃度21.31g/Nm3;漏風(fēng)率α為2%

      (1)通道數(shù):39*2。

      (2)同極距:0.4m。

      (3)陽極板高度:15.05m;寬度:0.48m(設(shè)計(jì)中一般按0.5m計(jì)算)。

      (4)一排陽極板塊數(shù):9(一電場)+9(二電場)+8(三電場)+8(四電場)=34。

      (5)一臺電除塵陽極板總數(shù):(通道數(shù)+2)*34=80*34=2720塊。

      (6)有效斷面積:通道數(shù)*同極距*極板高度=39×2×0.4×15.05=469.56m2≈470m2。

      (8)總收塵面積:通道數(shù)*一排陽極板塊數(shù)*一塊陽極板面積*2=(39*2)*34*(15.05*0.5)*2=39913m2。

      5 造成的后果

      顯而易見,某公司現(xiàn)在安裝的電除塵不是標(biāo)書簽訂的508型,而是470型,通流面積、集塵面積全都被縮小,設(shè)計(jì)裕量已被吃掉,設(shè)計(jì)除塵效率僅為99.68%,出口含塵濃度為原來的2倍多,將給引風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)帶來一系列影響。

      (1)吸風(fēng)機(jī)葉片磨損嚴(yán)重,而兩臺軸流風(fēng)機(jī)更換全部葉片,需要48萬元。

      (2)脫硫生產(chǎn)的石膏品質(zhì)下降,影響正常經(jīng)營。

      (3)因環(huán)保不達(dá)標(biāo)有可能造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

      (4)隨著環(huán)保達(dá)標(biāo)排放要求越來越嚴(yán),某公司的兩臺機(jī)組安裝的4臺電除塵,除塵效率無法達(dá)到要求,進(jìn)行電除塵改造,有四電場增加為五電場,費(fèi)用巨大,經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重,并且由于通流面積縮水,風(fēng)速高,效果并不是太理想。

      6 靜電除塵器的安裝

      靜電除塵的安裝極為重要,電除塵安裝后基本就位,缺陷很難處理,因此安裝過程的監(jiān)督極為重要。如某企業(yè)2×600MW機(jī)組168試運(yùn)后,發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的塵中固定軸承與活動(dòng)軸承全部松動(dòng),振打軸移位,原來應(yīng)該全部焊接塵中軸承沒有焊接。某企業(yè)2×300MW機(jī)組,由于安裝質(zhì)量問題,造成陽極板從梳形板中脫出,造成除塵效率大大降低,引風(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重,數(shù)次更換,機(jī)組出力受阻,經(jīng)濟(jì)損失巨大。某公司2×300MW機(jī)組,安裝陰極線時(shí),不及彈簧墊圈,造成機(jī)組運(yùn)行過程中陰極線短線,整個(gè)電場不能投運(yùn),除塵效率降低,引風(fēng)機(jī)葉片磨損。還有異極間距的調(diào)整極為重要,調(diào)整均勻整個(gè)電場放電,除塵效率高,調(diào)整質(zhì)量差,部分放電,除塵效率不會高,例如某公司某公司2×50MW機(jī)組,電除塵改造后,發(fā)現(xiàn)電場異極間距多數(shù)超標(biāo),后下大工夫逐一細(xì)致調(diào)整,投運(yùn)后,因調(diào)整質(zhì)量高,運(yùn)行效果極為理想。還有,有的工業(yè)鍋爐安裝時(shí)不注重監(jiān)管,人為平抬陽極板,造成彎曲,安裝陽極板后,電場極間距不均勻,也會造成效率受到影響。當(dāng)然,靜電除塵安裝問題很多,這里不能逐一列舉[14]。

      7 靜電除塵器的使用

      (1)同制造廠家交流溝通后,認(rèn)為運(yùn)行人員要根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化,適時(shí)靜電除塵調(diào)整運(yùn)行參數(shù),保證除塵器的使用周期,保證除塵效率。

      (2)靜電除塵器運(yùn)行時(shí),要防止進(jìn)冷風(fēng),造成極板變形,極間距大小不均,除塵效率降低,損壞靜電除塵器。

      (3)發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)處理,提高工業(yè)鍋爐的運(yùn)行除塵水平。

      8 結(jié)束語

      設(shè)計(jì),安裝,操作和使用是確保靜電動(dòng)除塵效率的關(guān)鍵。

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