浅谈静电除尘器在煤泥锅炉的首次应用.pdf

煤矿现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 浅谈静电除尘器在煤泥锅炉的首次应用 山东华聚能源股份有 限公司 赵建飞 陆幼璋 摘要东滩热电厂第一次在煤泥锅炉上使用静电除尘器， 经过几年的运行， 取得了满意的除尘效果， 也积累了一些实践经验。 关键词煤泥锅炉 第一次使用静电电除尘器经验总结 兖矿集团东滩热电厂于 1 9 9 7年投产 ，锅炉是国内首台 7 5 t ／ h 煤泥循环流化床锅炉， 为了满足环保要求， 第一次为煤泥 锅炉选配了静电除尘器。经过几年的使用、 摸索， 取得了满意 的效果 。 1 煤泥锅炉的特点 1 ． 1 煤泥的特性 煤泥是东滩热电厂的主燃料 ， 是洗煤厂工业水经过沉淀、 压滤脱水后的副产品， 水分大、 粒度小、 灰份高。煤泥煤质情况 如下 煤种 煤泥 3 5 ． 4 1 2 ． 3 7 7 ． 4 8 0 ． 6 3 0 ． 8 1 2 8 ．3 0 2 5 4 1 ．5 5 1 ． 2 煤泥锅炉的特点 由于煤泥煤质的特殊性， 煤泥锅炉具有烟气量大、 烟气含 湿量高、 燃烧控制滞后、 烟尘颗粒细的特点。传统的旋风除尘 器和水膜除尘器， 在 3 5 t ／ h煤泥锅炉上使用效果不理想。 1 ． 2 ． 1 锅炉烟气参数 锅炉处理烟气量≤1 8 0 0 0 0 m ／ h 烟气含湿量 5 - 7 ％ 含尘浓度 4 5 g ／ m 1 ． 2 ． 2 粉 尘指 标 比电阻 1 4 0 C时 6 ． 7 1 0 9 Qo c m 粉尘真密度2 ． 5 7 m 1 ． 2 - 3粉尘分散度 重量百分数 粒度 5 0 u m 重量 ％ 1 2 ． 0 1 3 ．0 1 9 ．0 1 1 ． 0 9 ．0 5 ． 0 3 1 , 0 强烈的电风， 电流密度可达 0 ． 4 ， 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≥6 0 k V， 保证了 电除尘器的高效运行。 2 ． 2 设置阻流加导流型气流分布装置 由于烟气量大， 采用两层阻流加导流型气流分布板， 孔径 大于 8 5 m l ／ l ， 开孔率为 4 5 ％， 阻力较小不会堵孔； 在多孔板两 边设置有导流作用的折边， 增加气流分布板的刚性， 确保在强 烈的涡流作用下， 也不会像一般平板那样产生撕裂。 2 ． 3 增设迷 宫型的槽形板 由于煤泥循环流化床锅炉粉尘比电阻高、 含湿量偏大， 为 防止引起反电晕， 除选择高压低电流运行外， 在第三电场的出 口增设横置迷宫型槽形板， 既有利于气流分布， 还能对逸出电 场的荷电粉尘进行再捕集。 2 ． 4 采取防止阳极板、 阴极线粘灰的技术措施 适当增加振打力、 改进振打结构， 选择最佳振打加速度和 振打周期， 使振打力分布均匀。既保证有效清灰 ， 又防止振打 力过大引起的二次飞扬 ，确保极线和极板表面的灰尘以片状 下滑并剥离极板。 2 , 5 采用户外高压供电 高压整流变压器工作电压在 6 0 ～ 7 2 k V，为减少高压电缆 造成的故障， 将整流变压器安装户外， 近距离向阴极供电。 在壳体两侧、 灰斗内等有关部位设阻流板 ， 尽可能地减少 气流短路， 使烟气通过电场。 采用倾角大于5 5 o 的较大卸灰角， 并在灰斗一侧增加振动 电机 ， 防止灰斗蓬灰搭桥； 做好灰斗和落灰管的保温， 保证灰 斗中灰的温度高于烟气露点 2 0 C， 使灰具有良好的流动性， 防 止灰尘结露粘结而产生堵灰。 2 电除尘设计采取的措施 3 运行 中影响除尘效率的几个重要因素 针对煤泥及煤泥锅炉的具体特点，为确保首台静电除尘 器的除尘效果， 在 3 5 ／ h煤泥锅炉进行了小型工业性试验， 并在 电除尘设计上采取了针对性的措施。 静电除尘器极间距采用 4 0 0 m m宽间距技术， 确保最佳电 风速度， 并可以有效的遏止高比电阻引起的反电晕现象， 防止 因高含尘量而引起电晕封闭。 2 ． 1 采用 “ C ” 型收尘板和 B S管型芒刺电晕线 阳极板采用 “ C ” 型收尘板， 由于板面有沟槽， 易于吸附粉 尘； 阳极板两旁设折边能增加极板的刚性 ， 作为防风沟还可以 防止粉尘的二次飞扬；并且使振打加速度传递 良好，易于清 灰； 单位集尘面积的重量轻 ， 在高温和振打作用下 ， 抗变形能 力强。 B S管型芒刺线与电晕极小框架采用固接方式，使极线永 远不会脱落， 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， “ B s ” 线主要依靠芒刺尖端放电， 有十分 76 为防止在电除尘在制造、 安装、 调试环节出现问题， 影响 除尘效率， 除尘器的制造、 安装选择了专业队伍 ， 确保了电除 尘的长期可靠运行， 经过近十年的使用， 除尘效果令人满意。 但是 ， 影响除尘效率的因素很多， 对一些影响电除尘效率的重 要因素需要重视。 3 ． 1 振打装置的影响 振打装置灵活、 锤头和振打砧可靠接触， 是保证除尘效率 的必要条件 ， 振打周期和振打时间要系统的考虑， 一般系统振 打原则是 1 避免同一电场的阴、 阳极振打同时工作； 2 前后级电场的振打间断时间要有区别； 3 同一时刻避免前后级阳极振打和分布板同时工作； 4 应用最小公倍数设计前后电场的占空比 即振打时 间与间断时间之比 ， 确保自动持续循环。 电除尘器的振打制度基本上按照制造厂的推荐，振打时 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 间一般在现场根据电除尘本体振打轴的运转周期 T 确定， 一 般振打时间取 T的 1 ～ 3倍，而间断时间取振打时间的n 倍 数， 振打周期就是二者之和， 即阴、 阳极在一个周期内振打 1 ～ 3 次， 由于前后电场收尘和积灰的程度不同， 一般根据占空比来 控制周期。以单室三电场除尘器为例， 各电场振打时间／ 间断 时间的占空比一般设定如下 一 电场阴极占空比1 1 ， 阳极占空比 1 3 。 二电场阴极占空比1 3 ， 阳极占空比 1 5 。 三电场阴极占空比1 5 ， 阳极占空比 1 l 1 。 为了确保除尘效果， 电除尘投产以后， 需要根据实际运行 效果， 适当的调整振打时间， 确定正确的振打制度。振打过频， 收集在阳极板上的粉尘不能成块状落人灰斗， 二次飞扬严重， 尤其末级电场的二次飞扬， 将大大降低除尘效率； 反之 ， 振打 间隔时间过长 ， 阳极板上积灰太厚， 使空间电场 电压下降， 二 次电流降低 ， 电晕功率减小， 除尘效率下降 ； 阳极板严重积灰 甚至形成反电晕，使已经被收集在阳极板上的粉尘再次进入 气流。如果比电阻过高发生反电晕现象， 为保持清洁的板线， 克服反电晕 ， 可与高压电源连锁， 实现定时断电振打或定时降 压振打， 以改善高压电源的运行特性。 另外 ， 为防止电晕极振打装置的电瓷轴断裂， 在振打减速 机和电瓷轴之间要安装保险片，投运初期保险片的选择比较 保守， 保险片经常断裂， 影响振打效果 ， 可以逐片增加保险片 的数量 ， 确定出合理的保险片数量， 确保振打装置可靠运行。 3 ．2 锅炉的影响 1 锅炉投柴油助燃的影响。在点火、 扬火或锅炉负荷在 低到某程度时， 锅炉需要投入柴油助燃， 烟气中会出现大量粘 稠物 投入柴油时 ， 造成极线和极板清灰困难， 久而久之， 阴 极线肥大， 阳极板积灰， 导致在额定二次电压下二次电流明显 下降， 除尘效率显著降低。 2 燃烧工况不好， 烟尘含碳量高。锅炉燃烧不充分 、 烟 尘含碳量高， 不仅降低锅炉热效率、 增加排烟黑度， 还影响除 尘效率。 实验表明 飞灰中含炭量低于 6 ％时， 含炭量的多少对 飞灰比电阻影响不显著；当飞灰中含炭量超过 6 ％而小于 8 ％ 时， 飞灰比电阻急剧下降； 含炭量进一步增加 ， 对飞灰比电阻 的影响又不明显了。 比电阻值在 1 0 6 ～ 1 0 1 1 Qo e m之间， 除尘效 果最佳， 飞灰比电阻于除尘效率的关系如下图 ’ ∞ 。 羹 1 1o ． 1 l O 1 0 。 1O 1 O “ } t 电阻 c m 图 1 比电阻与除尘效率的关 系图 为了降低粉尘含碳量， 要适当的增加过剩空气量， 对于每 台锅炉和煤种， 都有一个最佳的炉膛出口氧量值， 这往往需要 在 日常工作中摸索， 如果炉膛过剩空气量太多， 烟气量增大， 会导致除尘效率降低。 3 锅炉负荷变化。锅炉在正常情况下， 烟气流量 、 排烟 温度、烟气含尘浓度等参数值与电除尘器设计的参数值相差 不大， 电除尘器能很好地正常运行。当锅炉出现超额定负荷运 行时 ， 烟气流量增大， 排烟温度升高 ， 烟气实际流量进一步增 加， 同时锅炉超负荷运行用风量增加往往低于给煤量增加 ， 烟 气含尘浓度也增加。这些都会使电除尘器运行工况恶化、 超载 运行、 除尘效率降低。 4 锅炉健康状态不良。锅炉空气预热器堵灰， 排烟温度 升高， 实际烟气流量会增加； 同样， 空气预热器泄漏 ， 烟气过剩 空气系数增大， 烟气量也会增加。二者都使电除尘器内烟气流 速上升， 后者还使烟气温度场不均匀， 局部烟气温度过低， 使 其通过的电场局部积灰， 甚至导致极板腐蚀。现有的煤泥锅炉 全部采用为炉顶给料，炉顶有三个直径 5 0 0 ra m的落料 口， 漏 风量很大， 进行必要的给料改造， 减少漏风量， 也能提高除尘 效率。 另外 ， 炉内水 、 汽泄漏， 将增加烟气湿度， 虽然在极短时间 内因烟气被调质而降低了煤灰比电阻， 除尘效率会升高， 但时 间稍长， 电除尘器将严重积灰， 尤其泄漏量大时 ， 极板甚至结 垢。 3 ． 3 保温的影响 由于煤泥锅炉烟气含湿量大， 必须进行可靠的保温 ， 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， 防止局部结露， 造成粘灰或钢结构腐蚀。同样， 绝缘 子结露、 粘灰也会产生爬电击穿 ， 为防止绝缘子结露、 粘灰， 应 做好绝缘子室和阴极振打保温箱的密封、 保温， 安装远红外线 管状电加热器， 用数字温度控制仪自动控制， 既保证温度高于 烟气露点， 又不浪费电能。 3 ． 4 除灰 系统的影响 在运行中， 由于灰斗加热、 保温不良、 插板门漏风， 或采用 水力冲灰时潮气沿落灰管上升， 都会使积灰吸潮结块， 引发灰 斗堵塞、 排灰不畅等故障， 影响电除尘器性能， 甚至造成电场 停止运行。在采用气力除灰时， 输灰管堵塞， 也会造成电除尘 器电场内积灰、 搭桥短路， 高压供电保护动作， 电场退出运行。 确保除灰系统的正常运行 ，做好除尘器灰斗和落灰管的 保温 ， 实现灰斗加热和振打装置的可靠运行， 可以有效防止结 露、 粘灰和灰斗堵灰， 另外， 还可以在灰斗增设捅灰孔， 用以清 除灰斗喉部的积灰。 3 ． 5 运行 、 维护不 当造成的影响 静电除尘器作为重要的环保设备， 必须严格按规程操作， 加强运行监督和日常维护， 提高运行管理水平。 3 ． 5 ． 1 严格启 、 停机操作 启动时， 应在除尘器投入使用前 4小时， 启动保温箱内的 电加热器 ， 对绝缘套管进行加热， 确保升压正常； 在除尘器投 入使用前半小时， 打开放灰阀、 启动锁气器卸灰， 启动各振打 装置， 使其连续运行， 确保无积灰。 停机时，电除尘应在停机后继续开动各振打机构和排灰 输灰装置 3 0分钟， 使除尘器内积灰彻底排出。 3 ． 5 ． 2 加强运行监督 、 提 高运行水平 加强设备巡检， 并充分发挥烟气在线监视系统的作用， 勤 观察 、 勤调整， 根据锅炉运行工况、 煤质变化情况， 及时整火花 闪络频率， 保持电除尘高效运行。根据试验测试， 火花频率 4 0 次 ／ m i n ，效率为 9 9 ． 2 1 ％，火花频 率 1 2 0次 ／ n fi n ，效率 为 9 9 ． 1 4 ％ 。 3 ． 5 ． 3 加 强 日常维护、 提高故障处理能力 定期润滑旋转部位、 检查保温及传动装置情况， 停机时检 7 7 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 加 电源 盎流检 式漏 电保护 在石 夕锌 中的 应用厦配合 鹤壁煤业集团公司二矿 原志坤李顺明 摘要针对附加电源直流检测式漏电继电器的工作原理， 对电网电容电流的补偿及在应用中的配合 进行分 析。 关键词检漏继电器 动作值 电容电流的补偿应用中的配合 附加电源直流检测式漏电继电器在煤矿井下使用多年， 由于动作值整定简单，数值固定而且能反应电网对地的绝缘 状况， 它保护全面， 它的保护范围几乎能覆盖整个低压供电单 元，唯一不能保护的是一段数米长的井下动力变压器低压侧 至总开关的电缆， 此外这种保护无动作死区， 故障跳闸不受故 障类型 对称的或不对称 和发生的时间、 地点的影响。 1 保护原理 电网若发生漏电故障，最容易检测到的是电网各相对地 绝缘电阻的下降 ， 可以在三相电网中附加一独立的直流电流， 使之作用于三相电网与大地之间，这样在三相对地的绝缘电 阻上将有一直流电流通过，该电流的大小的变化直接反应了 电网对地绝缘电阻的变化， 有效地检测和利用该电流， 就可以 构成附加电源直流检测式漏电保护。 2 动作值得整定 作为直流检测型的漏电保护装置，它的动作值应能直接 反映电网对地的绝缘状态，所以不能以Z J 的动作电流 I d z 来 作为动作值， 而必须以r ∑的整定一定要满足人身处点电流 I m a ≤3 0 mA的条件， 根据戴维南定理推出I m a的表达式即 u a U a I ma R ma Z i - j x c r ～3 3 R m a - j x e r 一3 3在不考 虑 电容 C 0 的情况下有 u a I ma r R m a一3 代入 I ma 3 0 m A， U a 3 8 0 V ， R m a 1 0 0 0 n， 可以算得 r 3 5 k n， 这说明对于 6 6 0 V电网各相对地的实际绝缘水平必须保证在 3 5 k f l以上 ， 如果低于此值 ， 则发生人身触电时就非常危险 ， 据此可以决定单相漏电时保护装置动作电阻的整定值即 R d z 1 1 1 ． 6 k n 。 3 电容电流的补偿 减少电网对地电容对降低人身触电电流有重要意义， 单 纯地提高电网对地电阻到一定程度后，反而会使触电电流增 加， 所以必须调节零序电抗器线圈抽头， 对电网电容电流进行 补偿 ， 具体做法为 打开检漏继电器外盖 ， 在电源进线端子的 任何一相与地之间接入 0 ～ 5 0 0 m A的交流好安表和 1 k n电 阻 ， 然后送上电源， 逐渐调节零序电抗器抽头， 使毫安标的读 数达到最小为止，此时便达到了对电网电容电流的最佳静态 补偿。但是这种补偿是静态补偿， 电感电抗值调定后就不能随 电网对地电容的变化而变化，因而不能保证在整个生产过程 中都达到最佳的补偿状态。 4 直流检测在应用的配合 当一台变压器的低压侧有数台自动馈电开关时。不能在 每台自动馈电开关上都装设一台直流式漏电保护，否则不但 达不到选择性的目的， 反而因为几台检漏继电器并联运行， 使 每台检漏继电器的动作电阻值相应的降低， 由I R ∑ r ∑ ， 可以看出当E 、 I E是直流检测式保护的电源电压， I 是继电器 的动作电流值 和 R∑确定后 E I R∑ h∑定值， 如果两台检 漏继电器同时接入电网， 那么流过总绝缘电流 r ∑的电流便会 增大一倍 ， 欲使 2 I r E’ I r E， 则 r EI ．r ∑『 2 ， 亦即此时每台检 测继电器的动作电阻值降低一半， 不能保证安全的要求， 有时 还可能引起继电器误动作， 因此， 在同一个低压电网中， 只能 安置一台检漏继电器， 并将其安装在总的自动馈电开关上。 作 者 简 介 原志坤， 1 9 7 4年 出生 ， 男， 河南焦作人 ， 助理工程师 。 收稿 日期 2 0 0 6 2 8 查 、 维护、 调整振打装置， 清理绝缘 、 支撑 、 振打瓷瓶， 防止积灰 爬电、 影响除尘效率。定期检查电除尘壳体， 严格控制壳体的 漏风率， 漏入的冷风会使局部区域温度降低， 导致局部结露而 粘灰， 或造成极板、 极线形成温差而变形 ， 影响设备寿命和正 常的极间距， 降低电除尘器的运行电压。电除尘器运行中出现 故障是难免的， 发生故障后准确判断故障类型和故障部位， 及 时处理， 对保障除尘效率同样重要。 3 ．6 增加脱硫装置后带来的影响 为降低 S 0 2排放， 东滩热电厂增加了炉前脱硫装置， 即在 煤泥中掺入石灰石 C a C 0 3 ， 通过炉内燃烧实现固硫。 由于掺 入石灰石脱硫， 烟尘中钙的化合物大量增加， 使烟尘比电阻增 高， 并且增大了烟气的含尘量 ， 会影响除尘效率。今后需要提 高脱硫装置的运行管理， 根据煤泥含硫量、 石灰石纯度和颗粒 大小， 摸索合适的C a ／ S比例， 使煤泥和石灰石均匀配比入炉 ， 7 8 既保证脱硫效果， 又减少钙化合物的排放 ， 提高除尘效率。 结束语 由于从选型、设计到制造、安装采取了科学而谨慎的态 度，静电除尘器在煤泥锅炉的首次使用取得了成功。自 1 9 9 7 年第 一台静 电除尘器投 运以来 ，烟尘 排放浓度不 大于 1 5 0 mg ／ m ， 除尘效率在 9 9 ％以上， 除尘效果令人满意。但是， 在 电除尘运行 四 、 五年 以后 也暴露 出一定 的问题 ， 比如 入 口处 的分布均流板磨损特别快， 尾部腐蚀 比较明显， 这些问题需要 在今后的工作中， 通过优化锅炉运行 ， 提高炉内一、 二级分离 器效率， 改善电除尘材质和保温等方法， 予以解决。 参 考 文 献 静电除尘器， 黎在时编著， 冶金工业出版社． 收稿 日期 2 0 0 6 - 4 1 2 维普资讯