石化热电厂电除尘存在的问题及对策

浅析天津石化热电厂电除尘存在的问题及对策

王  建

（天津石油化工公司热电厂，天津 300270）

摘  要：本文针对天津石油化工公司热电厂电除尘器在运行中出现的一些问题，主要从运行及维护的角度来分析其产生的原因。结合可操作的方法，从运行调整、检修及调试上分析原因，并提出相应的改进措施，以提高除尘效率，达到环境保护的要求。

关键词：电除尘器；除尘效率；环境保护

前言

国家推出了新的《火电厂污染物排放标准》，要求燃煤电厂烟尘最高允许排放浓度第一时段为350mg/Nm³，第二时段为150mg/Nm³，第三时段为50mg/Nm³。2003年10月1日实施的天津市地方标准《锅炉大气污染物排放标准》（DB12/151—2003）要求，2006年1月1日后烟尘排放极限值为30mg/Nm³。

随着国家对环境保护的进一步重视，对电除尘器的要求越来越高，电除尘器已被称为电厂的“第四主机”。天津石油化工公司（以下简称天津石化）热电厂自投产以来，对锅炉烟气的处理全部采用电除尘器，到目前为止，先后共采用了6台电除尘器，自电除尘器投入运行以来，除尘效果总是不令人十分满意，烟囱烟色情况不是很理想，锅炉烟尘排放始终达不到环境保护的要求。

1  设备运行的现状及分析

1．1  设备概况

天津石化热电厂一、二期工程均采用卧式干式电除尘器，具体有关参数如下：

1．2  设备运行中存在的问题

设备在运行中存在以下问题：

（1）一、二次电压正常，一、二次电流偏小。

（2）一、二次电压和电流变化均无规律，闪络不规范，指针有时剧烈摆动。

（3）放电频繁，严重时造成击穿现象，二次电流几乎为零。

（4）一、二次电压和电流均正常，但除尘效率不高，烟囱烟色偏浓。

（5）电场突然跳闸。

（6）振打装置时有失灵，振打周期跟不上实际运行情况的变化，有待调整到最佳方式下运行。

以上所述现象都不同程度地在6台电除尘器的各个电场中出现过，有的现象时有时无地出现，但始终没有根治，需要从根本上找原因，加以消除。

1．3  原因分析

1.3.1  烟气及粉尘性质的影响

烟气性质主要取决于燃煤的成分，也和锅炉燃烧方式、制粉系统型式及其运行操作条件有关。粉尘的性质主要取决于粉尘的化学成分、物相结构、理化特性和粉尘浓度、粒径分布及形状、大小、密度、粘附力等。

从运行角度来看，使用的煤种的类型对电除尘的影响很大，特别因煤种不同出现比电阻较高，粉尘浓度增大的时候，天津石化热电厂所燃烧的煤种变化较大，煤种对除尘效率的影响不可忽略。在粉尘的特性中，比电阻是电除尘技术中一个重要概念，也是影响除尘性能的一个极其重要的参数（当荷电粉尘达到电极后，会因其自身导电性能的好坏、粒径的大小、粘附性的高低等对电场工作特性产生不同的影响，其中衡量粉尘导电性能好坏的参数称为粉尘的比电阻）。一般来说，对比电阻＜10⁴Ω·cm或比电阻＞10¹²Ω·cm的粉尘，除尘效率较低。当比电阻＞10¹¹Ω·cm时，粉尘达到集尘极后，会积聚一层带负电荷的粉尘层，由于同性相斥，使随后到达的粉尘驱进速度不断下降，当比电阻过大，还会造成反电晕，产生电性中和，导致除尘效率大幅下降；当比电阻＜10⁴Ω·cm时，荷电粉尘到达极板后，迅速释放电荷，依附不住，容易引起二次飞扬，降低除尘效率且增大电耗。

燃烧不同煤种，将会出现粉尘直径大小及浓度分布不同，粉尘直径能通过影响其驱进速度来影响除尘效果。一般而言，驱进速度大时，除尘效果较好。

1.3.2  烟气温度和湿度的影响

锅炉排烟温度对除尘效率的影响通过比电阻来表现，粉尘的比电阻可看成由两个并联的电阻组成，其中一个为体积比电阻，即通过粉尘内部导电呈现的电阻，一个为表面比电阻，即通过粉尘表面导电呈现的电阻，组成粉尘的各种成分的导电性能决定了粉尘体积比电阻大小，组成粉尘的各种物质的导电性能受温度影响显著，当温度较高时，粉尘内传导电流的离子与电子将获得更大的能量使粉尘层的导电能力升高，体积比电阻下降。运行中变化的烟气温度对比电阻的影响较大，图1为粉尘比电阻与温度的关系，是比较典型的燃煤锅炉粉尘比电阻随温度变化的曲线。

图1  粉尘比电阻与烟气温度的关系

由图1可以看出，粉尘比电阻最高对应的温度，与锅炉设计的排烟温度比较接近（正常情况下排烟温度为130～150℃，天津石化热电厂一期锅炉设计排烟温度为150℃，二期锅炉设计排烟温度为133℃），这也说明了电厂中粉尘比电阻的重要性。

表面导电则是决定于气体成分中的湿度与导电物质。其导电机理是烟气中的冷凝物质（在相对较低温度下会凝结成露），在粉尘表面形成了导电层。所以适当的湿度会降低粉尘比电阻，有利于提高除尘效率。

温度和湿度除了影响比电阻，还会通过影响电场V－I特性来影响电除尘器的运行效果，当气体的温度上升时，气体分子密度下降，负离子向电极驱进速度就会因与中性分子碰撞机会的减少而增加，使放电极的负离子密度降低，负离子对放电极附近电场的作用削弱。[找文章还是到☆大☆秘☆书☆网，更多原创！注：去掉中间符号在百度搜索第一个网站]在同样电压下，其电晕电流就要增加，对除尘有利。当烟气中水分子较多时，因为水气分子产生一种负离子，大于空气分子，与电子碰撞的机会较多，使电子在电场中加速的平均自由行程缩短，即电离不易发展。水气负离子因质量大，其驱进速度小于气体负离子，使得电场空间中负电荷分布密度增加，电场更趋均匀，击穿电压升高，这样，在同样电压下，电场的最大工作电流就会得到提高，对提高除尘效率是很重要的。

1.3.3  振打装置的问题

荷电粉尘到达电极后，在静电力与粘附力的作用下在电极上形成一定厚度的粉尘层，通过振打装置给电极一个足够大的加速度，在已捕获的粉尘中产生惯性力，用来克服粉尘在电极上的附着力，使粉尘脱离极板掉到灰斗。振打装置有两个指标——振打周期和振打强度，这两个参数的设置和配合，对于除尘器极板和极线的清灰效果非常重要。沉积于收尘极上的粉尘要通过振打才能落入灰斗，因而要求在较小的振打力下使板面各点都能获得足够大的振打强度，而且尽可能均匀，评定振打强度的唯一标准是振打加速度。根据粉尘性质的不同，在收尘极板面上最小加速度值不得低于50～200g（g＝9.8m/s²），对于放电极框架振打加速度不得小于400～500g（g＝9.8m/s²）。显然必须的振打加速度与粉尘的性质和烟气的条件有关，对于粘性大、潮湿、易结露的粉尘应采取较大的加速度值。

天津石化热电厂除尘振打装置由微机程控运行，由于大部分程控程序不能正常运行，从每次电除尘器大、小修时进入内部仔细检查来看，极板和极线都有不同程度的积灰现象，特别是二期两台电除尘器在2003年锅炉掺烧瓦斯气后，极板极线的积灰尤为严重。而且由于振打装置的振打周期及振打强度较小变动与烟尘的多变性不符，同时维护保养跟不上，设备的机械缺陷也影响振打效果。以上因素都会不同程度地影响电除尘器的除尘效率。

1.3.4  电除尘器自身及输灰系统的影响

电除尘器内部结构因素往往与烟尘性质、操作因素一起对除尘效率产生影响。电除尘器工作条件比较恶劣，受到热胀冷缩、烟气冲刷、生锈腐蚀等不利影响，有的电除尘器异极间距大小已经发生变化，不在放电极距之内，这一点在电除尘器大、小修后进行空载升压试验时可以反映出来，闪络电压经常有达不到规定电压的现象，有的甚至电压升不起来。电除尘器经过长时间的运行，部分放电极变形，由于投油枪烧油导致极板、极线上油污、粘灰严重，使除尘效果严重下降。

除尘器本体外壳对除尘效率的影响主要表现在漏风上，有可能漏风的地方包括：人孔门、灰斗、振打装置处。漏风对电除尘的影响是全方位的，如容易引起二次飞扬、低温结露、发生电极腐蚀、绝缘部件爬电、造成冷热不均使物件变形、局部积灰、烟气流速不均等，其最直接的影响是增加了烟气的处理量。从除尘效率公式 （式中：η—除尘效率，A—极板面积，ω—有效驱进速度，Q—烟气量），可知当Q增大时，η下降。

另外，当输灰系统出灰不畅，进料阀故障，可引起灰斗满灰，最终使电场短路跳闸。常发生短路还会使极板、极线使用寿命下降。还有因电除尘器灰斗加热不够引起结露腐蚀、变形、积灰的情况也不少。

1.3.5  运行调整的影响

电除尘器的运行监视和调整，相对较少，因为大多数参数只是除尘器性能的反映，不能调整。但是可以通过一些参数来反映除尘效率，及时发现存在的问题。最重要的参数是电场V－I特性，通过V－I特性一般可以看出该电除尘器的运行状况。一台多电场的运行良好的电除尘器，其一般具有以下规律：

（1）从前电场到后电场，火花率逐步下降，如一电场火花率为100次/min，则末级电场为10～20次/min，或者更少。

（2）    电晕电流逐步上升，至末级电场电流能够接近或达到额定电流，但一电场电流至少达到额定值的35％左右（0.5A），电压高低则要视烟气及粉尘情况而定，但末级电场电压一般 相关热词搜索： 热电厂 对策 石化 电除尘