電力系統電除塵器現狀分析
摘要：電除塵器是一種高效除塵器，在中國的應用始于20世紀30年代。當前，電除塵器在電力、冶金、化工、建材等行業的應用十分廣泛。要保持電除塵器長期高效、穩定運行，電除塵器的設計、制造、安裝、調試、運行管理和維護都必須正確合理。
關鍵詞：電力系統,電除塵器
電除塵器是一種高效除塵器。電除塵器在中國的應用始于20世紀30年代，隨著工業化水平的提高和電除塵技術的發展，國內出現了以蘭州電力修造廠、上海冶金礦山機械廠、宣化冶金環保設備廠為代表的電除塵器本體制造廠；以大連電子研究所、全華電子設備廠、龍巖凈化設備廠為代表的電源及控制設備制造廠以及其它電除塵器配套生產廠家。尤其龍巖凈化設備廠，在生產電源及控制設備的基礎上，引進技術和設備，發展為電除塵器綜合性制造廠。同時國內電力、冶金等行業都有從事電除塵技術研究的科研單位，如西安熱工研究所、南京電力環保研究所等。電除塵器從研究、設計、制造、安裝、調試和性能測試，已能完全由國內力量完成，這極大地推動和促進了電除塵器在中國的應用和發展。當前電除塵器在電力、冶金、化工、建材等行業的應用十分廣泛。
電除塵器在四川電力行業的應用始于1990年。首先是江油發電廠將3號爐原多管旋風除塵器改為電除塵器。隨后河門口發電廠、重慶發電廠、華鎣山發電廠、白馬發電廠、豆壩發電廠也先后將多管旋風除塵器或文丘里水膜除塵器改為電除塵器。黃桷莊發電廠、華能成都熱電廠、江油發電廠、高壩發電廠等新建、擴建或改建機組鍋爐全部配套電除塵器。電除塵器在火力發電廠的廣泛應用，使除塵效率得到顯著提高，煙塵排放濃度和排放量大大降低，這對保護環境和提高電力行業形象起了不可替代的作用。
但是，一切事物都是一分為二的。要保持電除塵器長期高效、穩定運行，電除塵器的設計、制造、安裝、調試、運行管理和維護都必須正確合理，其中一個或多個環節欠缺，勢必對電除塵器性能產生影響。運行中的電除塵器少數處于良好狀態，多數存在這樣或那樣的問題。今天有責任也有能力發現和修正從電除塵器運行中暴露出來的不足，使之長期高效率、低能耗運行。
1 電除塵器運行狀況
電除塵器運行狀況差異很大。1999年前，運行狀況比較好的有重慶發電廠各電除塵器，白馬電廠23號爐電除塵器，豆壩發電廠各電除塵器，華釜山發電廠各電除塵器，珞磺電廠各電除塵器，它們的除塵效率幾乎都保持在99％以上，達到或超過電除塵器設計制造時除塵效率的保證指標。黃桷莊發電廠電除塵器經大修改造和調整試驗后，目前除塵效率高于99％，超過電除塵器原設計指標。白馬電廠新投產的22號爐電除塵器，驗收試驗時除塵效率高于99.3％的保證指標。嘉陵成都熱電廠各電除塵器驗收試驗時，除塵效率超過99.5％。其它電除塵器除塵效率都低于設計指標，有的甚至只略高于90％，還不及文丘里水膜除塵器。
2 影響電除塵器除塵效率的因素
導致多數電除塵器除塵效率不高的因素很多，而諸多因素又相互關聯，在此只能分別敘述。
2.1 電除塵器選型冒進
現有的電除塵器多在幾年前建成投產，受當時各種因素的影響和條件的限制，電除塵器選型普遍比較冒進。當時有兩種主要認識：一是認為電除塵器既然是一種高效除塵器，它的除塵效率遠高于其它形式的除塵器，只要有了它，煙塵污染就消除了；二是環境保護的投資大，經濟效益低，甚至只有不斷的投入而無絲毫的產出，因而對環境保護的投資是被動的。把電除塵器視為應付地方環境保護部的有利工具。在這兩種思想指導下，為盡量減少對電除塵器的投資，電除塵器通流面積選得小，煙氣在電場中的流速高；電除塵器電場數少，無一不是三電場。四川火力發電廠燃煤熱值低，灰分高，煙氣含塵濃度高，有的超過40g／m3，遠高于華東地區普遍15 g／m3的含塵濃度。在兩種迥然不同的前提下，華東地區電除塵器幾乎全為四電場。對三電場電除塵器，一旦某電場發生故障，對除塵效率的影響很大。
2.2 電除塵器本體安裝調試欠佳及驗收不嚴
電除塵器安裝調試是十分重要的環節，要由具備相當經驗的隊伍承擔，才能使極線平面和極板平面平整，極板與極板框架的連接可*、振打力傳遞良好，同極距和異極距滿足要求。某發電廠200 MW機組電除塵器由某電力建設安裝公司安裝，不但安裝質量低劣，并且在安裝過程中大量陰極線和陽極板變形乃至損壞而又未予以更換，致使電除塵器投運時除塵效率遠遠低于設計指標。后經電除塵器制造廠的安裝隊伍進行調整、修復、更換后，除塵效率高于設計指標。
電除塵器的驗收目前是薄弱環節。土建及機械安裝部分由現場監理負責，但往往對此部分驗收較差。電除塵器投產前，只有嘉陵成都熱電廠進行氣流分布驗收試驗，其余均未進行氣流分布和振打驗收試驗，只進行了冷態伏安特性試驗。
2.3 運行參數偏離設計值
運行參數偏離設計值的原因是多方面的，如設計時資料提供不準，鍋爐負荷變化，鍋爐健康狀況，燃煤變化等。
2.3.1 設計基礎資料不準
電除塵器制造廠在接受訂單后，都會根據現場場地情況、鍋爐煙氣流量、煙氣溫度和壓力、煙氣含塵濃度、煙塵比電阻、煙氣溫度、燃煤含硫量等參數設計制作模型電除塵器，對氣流分布進行模擬和調整，并在模擬電除塵器上，用與實機相同的極配形式，向電場供電進行收塵試驗。對不能進行模擬的振打系統，則用實機的極線框架、陽極板排及框架，與實機相同的振打方式進行振打試驗并確定振打錘大小。電除塵器制造廠根據現場提供的參數所設計制造的電除塵器一般不存在大的缺陷，因而發電廠向電除塵器制造廠提供基本參數的準確度就尤顯重要。某發電廠除塵器改造時提供給電除塵器制造廠的最大實際煙氣量為42萬m3／h，而其實際煙氣量應在50萬m3／h左右。這一偏差，就使電除塵器在其它一切狀況均正常時，除塵效率由設計值98％下降到96.3％，煙塵排放量增加約一倍。
2.3.2 鍋爐負荷變化
健康狀態良好的鍋爐在正常負荷下，煙氣流量、排煙溫度、煙氣含塵濃度等參數值與電除塵器設計的參數值相差不大，電除塵器能很好地正常運行。當鍋爐向小機組供汽或母管制機組鍋爐多向母管供汽而超額定負荷運行時，煙氣流量增大，排煙溫度升高，煙氣實際流量進一步增加，同時鍋爐超負荷運行用風量增加往往低于給粉量增加，煙氣含塵濃度也增加。這些都使得電除塵器運行工況惡化甚至使電除塵器超載運行，除塵效率降低。
鍋爐負荷在低到某程度時，為使燃燒穩定，部分發電廠投加重油或天然氣助燃。這使煙氣溫度增加，煙氣中出現大量粘稠物（重油助燃時），電除塵器極線和極板清灰困難，久而久之，陰極線肥大，陽極板積灰，導致在額定二次電壓下二次電流明顯下降，除塵效率顯著降低。
2.3.3 燃煤變化
隨計劃經濟向市場經濟過渡，發電廠燃煤采購更具自主性，因此節約了燃煤采購成本，但也帶來負面影響。雖然以相同的成本所購買燃煤總發熱量有所增加，但燃煤熱值低、灰分高，對輸煤、制粉、除塵、輸灰、貯灰等都不利。低熱值燃煤使鍋爐實際燃煤量增加，而燃煤熱值與灰分呈反比例關系，這意味著燃煤量增加10％，灰量增加20％。如果燃煤量增加50％，灰量將增加125％。這不但使電除塵器處理煙氣含塵濃度超過設計值，甚至使原設計極配形式不適用。煙氣含塵濃度增加，還加速均風設施磨損。煤質的變化，若使煤灰比電阻升高，塵粒趨極速度降低，對除塵更加不利。
2.3.4 鍋爐健康狀態不良
鍋爐空氣預熱器堵灰，排煙溫度升高，實際煙氣流量增加；空氣預熱器泄漏，煙氣過？諝庀禂翟龃螅瑹煔饬吭黾。二者都使電除塵器內煙氣流速上升，后者還使煙氣溫度場不均勻，局部煙氣溫度過低，使其通過的電場局部積灰，甚至導致極板腐蝕。
爐內水、汽泄漏，將增加煙氣濕度，雖然在極短時間內因煙氣被調質而降低了煤灰比電阻，除塵效率會升高，但時間稍長，電除塵器將嚴重積灰，尤其泄漏量大時，極板甚至結垢。
2.4 供電控制不佳
電除塵器直流高壓由380 V交流經可控硅整流變壓器供給。控制特性目前幾乎采用臨界火花或恒定火花頻率，控制參數是二次電壓極大值或二次電壓極大值出現的頻次，對電壓的控制則通過控制可控硅在交流每半波的導通角或可控硅在一定時間內的開關比實現。為使電場獲得最大的電暈功率，就二次電壓而言，應使其平均值最高。顯然這需要提高非極大值時的電壓，因而，對電壓大范圍的調整應通過變壓器抽頭實現，而小范圍調整由可控硅完成。也就是說，要獲得最高平均電壓，可控硅的導通角或開關比應盡可能大。這一點，個別發電廠因對控制特性和控制方式、可控硅調壓原理的理解尚存在偏頗而被忽視。
2.5 振打清灰制度不合理
電力行業使用的電除塵器，無一不是采用振打方式清灰。在振打力度和均勻性都滿足要求時，振打制度是否合理，對電除塵器除塵效率影響極大。振打過頻，收集在陽極板上的粉塵不能成塊狀落入灰斗，二次飛揚嚴重，尤其末級電場的二次飛揚，將大大降低除塵效率。反之，振打間隔時間過長，陽極板上積灰太厚，使空間電場電壓下降，二次電流降低，電暈功率減小，除塵效率下降；陽極板嚴重積灰甚至形成反電暈，使已經被收集在陽極板上的粉塵再次進入氣流。
大多數發電廠沿用電除塵器制造廠所推薦的振打制度，個別電除塵器作了小調整，但也是摸著石頭過河。而事實上建立正確的振打制度，要遵從必需的程序，采用恰當的試驗方法才能完成。
2.6 運行監督不力
對運行中的電除塵器普遍監督不力。有效的監督，必需有效的監督制度和完善的監督儀表。發電廠都有各自的電除塵器運行監督制度，但監督儀表配備不完善，只有最基本的配置，如各電場一次、二次電壓及電流表，可控硅導通角指示表，灰斗溫度，灰斗灰位計等，除白馬電廠22號爐電除塵器配備了煙氣濁度儀外，其余均沒有配備煙氣濁度儀。一些儀表同時用于運行控制，因而對其適用性及可*性的要求則更高。而事實上，現有儀表多數為早期產品，受技術、元器件質量、工藝水平等限制，恰恰在適用性及可*性上存在差距。儀表的不足，固然需要改進、完善、更換，但現實前提下，只有充分發揮人的作用予以彌補。
某發電廠某臺電除塵器，運行中渾然不覺陽極振打錘完全脫落，到檢修時方被發現。事實上工作人員可以通過觀察各電場二次電壓、二次電流變化，各灰斗排灰量比例變化，煙囪出口煙色變化分析發現問題。
某發電廠發生電除塵器電場內積灰搭橋短路，高壓供電保護動作，電場退出運行的故障頻次高；叶窚囟鹊汀⒒椅挥嫻收稀⑿痘覚C故障、爐內水汽泄漏都是因素。故障人員可以通過二次電壓非正常下降、一次電流和二次電流不正常加大發現問題，在高壓供電保護尚為動作前采取措施，不但不致使電場長時退出運行，還會在短路保護失靈時避免或減小供電設施的損失。
2.7 故障診斷不準
電除塵器運行過程中出現故障難免。避免故障的發生固然重要，但故障發生后準確判斷故障類型和故障部位并正確處理同樣重要。
某發電廠電除塵器健康狀況良好，運行參數及振打制度等正常，從電暈功率看，除塵效果應很好，但僅觀察煙囪出口煙色便可判斷其除塵效率低，地方環境監測站的測試報告也證明除塵效果差。出現這一不易理解的情況，在現場發現是有關人員忽視了電除塵器末級電場與槽型板之間塵中走廊積灰。此處積灰埋沒了陽極板排振打砧。一方面，清灰振打時，振打錘下降到低位必然觸及積灰，使積灰揚起，因槽型板收塵能力有限，揚灰大部分被氣流帶出電除塵器，同時由于振打錘與振打砧之間存在積灰緩沖層，削弱了振打清灰效果；另一方面，氣流中的積灰只能達到一定高度，此時振打落向塵中走廊的粉塵被煙氣帶走。
2.8 重視和管理不夠
盡管電除塵器已是燃煤發電機組四大主設備之一，但出于電除塵器性能、健康水平與并不直接威脅機組發電，加之目前地方環保部門對發電廠環保設施的運行監督不力，電除塵器在發電廠建設和生產過程中往往被忽視。某發電廠進口機組，對發電機、變壓器、汽輪機、鍋爐及其主要輔機都有索賠條款，而唯獨電除塵器沒有，這說明對環境保護不重視。
電除塵器雖然不如鍋爐、汽輪機、發電機復雜，但其設備先進、技術要求高，建立專業化的管理機構是電除塵器持久穩定和高效運行的組織保證，能源部曾建議裝有電除塵器的發電廠應建立專業化的除灰（塵）車間（分場），配備得力的車間干部、技術人員和適宜的班組技術力量。局屬裝有電除塵器的火力發電廠早期多數有此建制，部分發電廠則將電除塵器按專業分別劃歸鍋爐車間和電氣車間兼管，而今，因減人增效將已有的建制撤銷，這無疑對保證電除塵器持久穩定和高效運行不利。
隨著環境保護要求日趨嚴格，環保執法必然加強，國家不是限時治理了灰渣下河這一老大難污染嗎？當煙塵排放不能滿足環境保護標準時，“一票否決”將使發電廠十分被動。
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