燃煤锅炉电除尘器的技术改造与分析

学术论文 2018-05-15 10:06:34
  一、概述 
   
  随着社会进步和经济的发展,国家对环保要求日益提高,原除尘系统由于存在种种问题,已不能满足使用要求。要保持电除尘器在燃煤锅炉中长期高效、稳定的运行,电除尘器必须在设计、制造、安装、调试、运行管理和维护等各方面进行技术改造,使之正确合理。现以西柏坡电厂2#炉原配电除尘器的成功改造,说明原有的不能达到要求的电除尘器,采取有效措施加以先进的技术改造,使其设计合理,可以大大提高效率,满足排放要求。 
   
  二、设备原始条件 
   
  1.所配机组容量:300MW 
  2.锅炉最大连续蒸发b/x: 1025/h 
  3.飞灰比电阻: 
   
  1.燃煤变化使运行参数偏离设计值 
  燃煤热值与灰分呈反比例关系,燃煤量增加10%,灰量增加20%,燃煤量增加50%,灰量将增加125%。西柏坡煤质变化,使电除尘器处理烟气含尘浓度超过设计值,使烟气量大大增加(原设计为952920m3/h,目前电除尘器运行值为993300m3/h),数据见下表。烟气量和含尘浓度的增加,导致原设计极配形式不适用,加速设备内部设施磨损,使煤灰比电阻升高,尘粒趋极速度降低,降低了除尘效率。 
  2. 极配方式不合理 
  原极配方式为GS3―750对螺旋线,螺旋线放电性能差,又由于振打效果不好,使线肥大,放电性能更加不理想,特别是对第一电场,第一电场粉尘浓度大,要求线的放电性能好,产生更多的电荷,使粉尘荷电充分,提高除尘效率,所以螺旋线用在第一电场效果不好,它比较适用于粉尘细,浓度低的后面电场。 
  3.振打清灰效果差 
  (1)原电除尘器阴极振打方式为顶部传动侧部振打,由于顶部传动较为复杂,传动部位磨损较为严重,已无法正常传动。 
  (2)振打轴出现弯曲和卡轴现象,收尘极振打位置偏离中心,振打锤脱落严重,有1/3以上的振打装置不能正常工作。 
  (3)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,导致二次扬尘。 
  4.供电控制不佳 
  为使电场获得最大的电晕功率,就二次电压而言,应使其平均值最高。显然这需要提高非极大值时的电压,因而,对电压大范围的调整应通过变压器抽头实现,而小范围调整由可控硅完成。也就是说,要获得最高平均电压,可控硅的导通角或开关比应尽可能大。这一点,原设备没有做好。 
  综上所述,燃煤的变化,处理烟气量的增大,环保排放要求的提高,使得后续系统负荷加大,是导致目前电除尘器不能正常运行的起因;电除尘器的效收尘面积小,阴极线选择不当,供电控制不佳及设备维修不及时,是导致目前电除尘器效率低的主要原因;加上振打效果差,主要零部件运行状况不良,使得电除尘器难以满足目前工况的要求。因此,2#炉电除尘器的改造,着眼点应放在整台电除尘器上,单独改造某个设备不能从根本上解决问题。 
   
  四、改造方案的选择与论证 
   
  1.改造方案选择: 
  原电除尘器为300MW发电机组成1025t/h的燃煤锅炉烟气除尘设计的,根据现场条件,保留原除尘器,在原除尘器进风口处各增加一个电场,在原除尘器右侧增加一台除尘器。因为场地限制,进风口改为下进气方式。为保持一致性,新旧电除尘器的阴极振打设计为侧部挠臂锤振打方式。 
  2.电场数与有效断面的确定 
  根据要求,电除尘器保证效率99.8%,对于大型燃煤发电机组来说,电除尘器的可靠性具有十分重要的意义。电除尘器发生故障,有的电场不能投入运行,除尘效率下降,造成风机的严重磨损,会导致整个机组被迫停运,因此为保证大型机组的安全运行,必须使电除尘器的可靠性达到与主机相同或更高的水平。根据除尘器效率99.8%的要求,在一定的制造使用技术水平下,提高电除尘器的可靠性最有效的办法是增加电场数,而国内大型机组过去一般都配三电场电除尘器,有一个电场发生故障对除尘效率影响比例较大,会使风机磨损严重,使机组不能正常运行。采用四电场除尘器,一个电场发生故障对整体效率影响比三电场小的多,不至于使风机磨损,这样四电场电除尘器的可靠性水平可以与主机相匹配,更好地保证了除尘效率。 
   
  因此我们根据现场条件采用四电场,在原有的基础上增加板面积10701m2,可有效地提高电除尘器的收尘效率。电场风速由原来的1.342m/S降为1.03m/s,烟气在电场中停留时间由10s增加到17.5s。 
  计算电除尘有效断面积为: 
  F=Q/V=993300/3600/1.03=267.8m2 
  3.有效驱进速度的选择 
  有效驱进速度是电除尘器设计的一个重要参数,其数值的大小直接决定了除尘器效率的大小,该参数理论计算较为复杂与实际数值差较大,它受烟气性质、粉尘性质、极配方式等多种因素的影响。我们经过综合分析,根据煤种及飞灰比电阻(见表)值比较高,再综合煤种与飞灰的其他特性,同时参照其他电厂电除尘器参数,驱进速度取为6.42cm/s,是稳妥可靠的,且留有一定的裕度。 
  4.极配方式的选择 
  电晕线是除尘器的关键零部件,它在很大程度上决定了电除尘器的除尘效率和运行的安全可靠性。西柏坡电厂2#炉电除尘器配置的螺旋线,它的特点是起晕电压较高,放电性能差,使用时容易因吸附粉尘而肥大,从而失去放电性能,也因线较细在火花放电时容易被烧断,使电除尘器效率急剧下降,因此它只适用于含尘浓度低粉尘细且比电阻高的情况。 
  本次改造新增电除尘器及新加电场均采用目前国内最成熟可靠的极配方式―C形板对BS线;这种线是我厂经多次试验和工业使用成功的新型管状芒刺线。这种新型管状芒刺线不仅保留了RS线的所有优点,放电性能强,刚度、强度好,且克服了RS管状芒刺线的电晕死区和板电流密度分布不太均匀的缺点,利于清灰,防止二次扬尘效果好,而且不会发生断线故障。 
  阳极板上电流密度的均匀性程度可以用相对均方根差σr来评价,σr愈小,电流密度分布愈均匀。在同极间距为400mm时,在相同的试验条件下,RS线的σ=0.516,星形线的σ=0.473,而BS线σ=0.245,这对提高阳极板的有效利用率和防止反电晕的产生效果十分明显。由于它主要靠芒刺尖端放电,有十分强烈的电风,在高含尘量条件下,由于电风的存在,扰乱了电晕区周围高浓度粉尘形成的气流场,从而不容易产生电晕封闭现象,提高电除尘器运行的可靠性和收尘效率。 
  综上所述,根据电除尘器工作时粉尘的浓度不同,应选取不同的电晕线。2#炉电除尘器进口烟气量增大,第一电场粉尘浓度较高,容易发生电晕封闭,应选用BS管状芒刺线;而改造第二、三、四电场由于烟气含粉尘浓度低于第一电场,需尽可能提高运行电压,加速带电粉尘的运动,即提高驱进速度;同时为节约资金,利用原有设备中可利用部分,第二、三、四、电场选用原有的螺旋线是可行的;而新增加的电除尘器从设备制造和维护方便出发,全部采用BS管状芒刺线。经这样改造后,从极配方式确保电除尘器能高效除尘,达到环保要求。 
  4.5 阴、阳极振打装置的改造 
  原电除尘器阴极振打方式为顶部传动侧部振打,由于顶部传动较为复杂,传动部位较易磨损,维修困难,成本较高,因此新加电除尘器及新加电场部分选择侧部传动绕臂锤振打。经过多年的运行经验与设计改进,使用成熟可靠的振打机构技术,其特点为: 
  4.5.1 可有效地防止窜轴现象,同时,尘中轴承不易磨损,既提高了传动精度,又大幅度提高了使用寿命。 
  4.5.2 联轴器可以消化各段轴的热膨胀量和安装误差,同时也可消除由于轴的不同心度带来的不利影响。 
  4.5.3 根据振打实验结果合理选取振打锤重量,确保足够的振打力。 
  4.5.4为使振打机构运行安全可靠, 
  设有安全报警装置。 
  5 改造后设备主要技术参数 
  见后表 
  6 效果分析 
  本次改造,采用先进技术和有效措施,确保设备改造后的稳定可靠运行,提高收尘效率,满足了排放要求。为了节约投资,在原有系统场地条件下进行改造,对原电除尘器不做大的改动,尽量利用原有系统中可利用的部分,原有排风机和烟囱仍能满足系统的运行要求。 
  改造后除尘器面积扩大了80%,从而提高了除尘器的烟尘捕集率,配合先进的控制设备,使设备在各方面都有较大的提高,延长了除尘器的使用寿命。经过两年多的运行,效果良好,同时还减少了故障率及维修、保养的工作量,提高了除尘器系统的作业率,大大改善了周围环境的质量。
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