影響電除塵器運行參數的主要原因及對策
摘要：本文通過對影響電除塵運行參數的常見原因分析并結合神頭第一發電廠三期電除塵（#5——#8電除塵）多年來運行參數的實際狀況和常見故障探討，找出當前影響神一三期電除塵運行參數的主要原因：電場部分極板極絲腐蝕、變形、間距改變；振大強度不夠；高壓電纜老化；本體磨損漏風；升壓變容量不足等并提出相應的對策：更換部分極板極絲及老化的高壓電纜；全部采用寬間距、雙側振打改造；徹底消除漏風；合理調整燃燒、降低排煙溫度等，以達到三期電除塵運行參數最佳、除塵效率最佳的目的。
關鍵詞：參數原因分析對策
1.概述：
電除塵器一般是利用直流負高壓使氣體電離、產生電暈放電，進而使粉塵荷電，并在強電場力的作用下，將粉塵從氣體中分離出來的除塵裝置，其特點是除塵效率高，普遍在99%以上，設計效率最高可達99.99%，一般能保證除塵器出口含塵濃度為50—100毫克/米3阻力損失小，一般為49—196Pa，因而風機的耗電量少，按每小時處理1000m3煙氣量計算，電能消耗約為0.2—0.8KW/h,處理煙氣量大，對煙氣濃度的適應性較好，運行費用低。但其一次性投入與鋼材消耗量大，占地面積大，對制造、安裝和操作水平要求較高，對煙氣溫度變化較敏感，應用范圍受粉塵比電阻的限制，據資料記載：電除塵器最適合的比電阻范圍為104—5×1010(Ω·cm)，若在此范圍外，則需采取一定的技術措施。
神一三期四臺電除塵器是由捷克的機械部分和東德的電氣部分組成，由于設計、制造、安裝、均存在不合理因素，投運以來，運行參數一直不佳，從未達到設計參數，經過工程技術人員和有關專家的多次研究探討，又經過機械、電控系統的技術改造，雖然有所好轉，但仍未達到額定運行參數值。特別是近幾年來，隨著設備的老化，運行參數一直不穩，經常出現：二次電壓低甚至接近為零或升至較低電壓便發生閃絡；二次電流升不起維持在低電流運行或二次電流不穩定急劇擺動等現象。根據我們多年的運行、檢修經驗和技術分析，對影響我廠三期電除塵器運行參數的原因及對策作以下探討。
2.影響運行參數的原因分析：
2.1反電暈對運行參數的影響：
電除塵器最適合的粉塵比電阻范圍為104—5×1010(Ω·cm)，而我廠粉塵比電阻經測試為1011—1013(Ω·cm)，超過此臨界值則為高比電阻粉塵。所謂反電暈就是指沉積在收塵極表面上的高比電阻粉塵層所產生的局部放電現象。當粉塵比電阻超過臨界值1010(Ω·cm)，后，電除塵器的性能就隨著比電阻的增高而下降。比電阻超過1012(Ω·cm)，，采用常規電除塵器就難以達到理想的效果。這是因為：若沉積在收塵極上的粉塵是良導體，則不會干擾正常的電暈放電，當如果是高比電阻粉塵，則電荷不易釋放。隨著沉積在收塵極上的粉塵層增厚，釋放電荷更加困難。此時一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋放，其表面仍有與電暈極相同的極性，便排斥后來的荷電粉塵。另一方面由于粉塵層電荷釋放緩慢，于是在粉塵間形成較大的電位梯度。當粉塵層中的電場強度大于其臨界值時，就在粉塵層的孔隙間產生局部擊穿，產生與電暈極極性相反的正離子，所產生的正離子便向電暈極運動，中和電暈區帶負電的粒子。其結果是電流大幅度增大，電壓降低。運行參數及為不穩，電除塵性能顯著惡化。
電除塵器的性能超過臨界值1010(Ω·cm)，后隨著比電阻的增高而下降也可根據歐姆定理來論證：電流通過具有一定電阻的粉塵的電壓降為
△U=j*Rs=j*póR(V)
其中：j——粉塵層中的電流密度（A/cm）
óR——粉塵層厚度（cm）
p——比電阻(Ω·cm)，
作用于電極之間的電壓為
Ug=U-△U=U-jpóR(v)
U——電除塵器外加電壓
由上式可看出：如果粉塵比電阻不太高，則沉積在收塵極上的粉塵層中的電壓降對空間電壓Ug的影響可或略不計。但是隨著比電阻的升高，若超過臨界值1010(Ω·cm)，后，則粉塵層中的電壓△U變得很大，達到一定程度致使粉塵層局部擊穿，并產生火花放電，即通常所說的反電暈現象。
概括地說，反電暈對電流—電壓特性最明顯的影響是：
a).降低火花放電電壓，使二次電壓降低；
b).形成穩定的反電暈陷口而發生電流的突變或非連續性，使運行參數及為不穩；
c).最大電暈電流大為增加，在即將發生火花放電時，二次電流為正常電流值的好幾倍。
防止和減弱反電暈的措施是[3]：設法降低粉塵比電阻，使粉塵層不被擊穿。主要方法有以下幾種：
對煙氣進行調質處理。（其中有：增濕處理；化學調質處理）
采用高溫電除塵器。
采用寬間距電除塵器。
4)采用高壓脈沖供電系統，是徹底消除反電暈，解決高比電阻粉塵不易捕集的最有效的手段。其簡單原理是在直流電壓的基礎上跌加作用時間很短的脈沖電壓。直流電壓為臨界起暈電壓，脈沖電壓使氣體電離產生電暈電流。這種供電方式，可在不降低電場電壓的情況下，通過改變脈沖電壓的頻率和寬度來控制電暈電流。使沉集在收塵極上粉塵層的電暈電流密度和比電阻的乘積永遠低于粉塵層的擊穿電壓，從而徹底避免反電暈現象。同時還將使電除塵器的能耗大幅度地下降，具有很大的經濟效益。美國、日本、丹麥等國早已成功運行并已證實了實際的使用效果。是我國電除塵的發展、應用方向。
神一除塵器的粉塵比電阻經環保設備廠測試為1011—1013(Ω·cm)，，是高比電阻粉塵，不利于收塵，運行中電場內經常發生反電暈現象，由于頻繁的放電，嚴重影響運行參數的升高。根據這種狀況并結合解決我廠除塵器的其他問題，前幾年#5、#8電除塵器進行了寬間距改造，同極距由300mm加到400mm,運行電壓由30KV升到45KV左右，同時又采用了高壓微機控制，運行參數有所提高，在很大程度上防止和減弱了反電暈現象，但仍未完全消除。#6、#7電除塵器一直未改造，隨著設備的老化，不僅反電暈現象時有發生，而且還暴露出電暈線肥大和陽極板粉塵堆積的情況，嚴重影響運行參數的穩定和提高，有待于今后作全面的改造。
2.2電暈線肥大和陽極板粉塵堆積對運行參數的影響：
電暈線越細，產生的電暈越強烈，但因在電暈極周圍的離子區有少量的粉塵粒子獲得正電荷，便向負極性的電暈極運動并沉積在電暈線上，若粉塵的粘附性很強，不容易振打下來，于是電暈線的粉塵越集越多，即電暈線變粗，大大地降低電暈放電效果，這就是電暈線肥大；粘附性很強的粉塵有時還會在陽極板上堆積起來。以上兩種情況都會使運行參數明顯降低。其產生的原因主要有以下幾方面：
1）除塵器低負荷或停止運行時電除塵的溫度低與露點，水或硫酸凝結在塵粒之間及塵粒與電極之間，使其表面溶解，當除塵器再次運行時，溶解的物質凝固或結晶，產生大的附著力。
2）由于粉塵的性質而粘附，探索使用合適的煤種加以解決。
3）部分極板、極絲腐蝕嚴重，吸附在表面上的粉塵振打不易清除，雖然利用停爐機會更換部分陰極絲，但腐蝕的陽極板需等到大修才可更換。
4）漏風使冷空氣從檢查門、煙道、伸縮節、絕緣套管等處進入電場，不僅會增加煙氣處理量，而且會由于溫度下降出現冷凝水，引起電暈極結灰肥大、絕緣套管爬電和腐蝕等后果。
5）振打強度不夠或振打故障，造成電暈線肥大和陽極板粉塵堆積，影響電流電壓的升高。我們在日常實踐中發現：當電流電壓明顯降低，經調整微機不起作用時，暫停電場幾分鐘（振打繼續運行）重新投入后電流電壓明顯升高，而過幾分鐘后運行參數又返回原來狀態，充分說明振打強度不夠。98年針對陽極振打兩電場共用一套易發生犯卡的問題對#6電除塵器進行雙側振打改造后，經過長期的運行觀察我們發現不僅犯卡故障明顯減少，而且電暈線肥大和陽極板粉塵堆積的情況也得以大幅度改善。
2.3電暈閉塞對運行參數的影響：
當含塵氣體通過電場空間時，粉塵粒子與其中的游離離子碰撞而荷電，于是在電除塵器內便出現兩種形式的電荷——離子電荷和粒子電荷。故電暈電流一方面是由于氣體離子的運動而形成，另一方面是由粉塵粒子運動而形成，但是粉塵粒子大小和質量都比氣體離子大的多，所以氣體離子的運動速度為粉塵離子的數百倍（氣體離子的平均速度為60-100m/s,而粉塵離子的速度小于60m/s）這樣，由粉塵離子所形成的電暈電流僅占總電暈電流的1-2%，隨著煙氣中含塵濃度的增加，粉塵離子的數量也增多，以致由于粉塵離子形成的電暈電流雖不大，但形成的空間電荷卻很大，接近于氣體離子所形成的空間電荷，嚴重抑制電暈電流的產生，使塵粒不能獲得足夠的電荷，以致二次電流大幅度的下降，若含塵濃度太大時，可能使電流趨于零，使運行參數明顯下降、收塵效果明顯惡化，這種現象稱為電暈閉塞。其產生的原因主要有以下幾方面：
1）煙氣含塵濃度大。據我們多年的觀察發現：三期電除塵有時由于煤質的不同含塵濃度大時，電除塵的電流電壓都受到不同程度的影響，（特別是一、二次電流下降尤為明顯）下灰斗量很大，收塵效果惡化；同樣工況的電除塵器，不作高壓微機電控系統和振打微機電控系統的任何調整，有時電流電壓很高，下灰斗量正常，說明煙氣含塵濃度對電除塵的運行參數影響很大。
2）煙氣流速（電場風速）增加，也會在不同程度上產生電暈閉塞現象。三期電除塵器設計的煙氣流速為1.159m/s,若煙氣流速超過此參數，則必然會影響到運行中電流電壓的升高。電除塵器是負壓運行，當本體的聯結處密封不嚴而漏風時，冷空氣就會從外部進入電場，使通過電除塵器的煙氣流速增大，則在每一單位時間內停留在電場中的煙塵量增大，因而會在不同程度上產生電暈閉塞現象，使運行參數惡化。
為減小煙氣含塵濃度大的影響，前幾年利用大修將三期電除塵的電暈線由鋸齒線改為適于捕集高濃度粉塵的芒刺線，改造后電暈閉塞現象明顯減少；但隨著近年來除塵器本體的老化，除塵器到大修周期因其他原因而未能及時安排大修，漏風增多未能徹底治理，導致電暈閉塞現象又有所增加，運行中二次電流有時明顯下降，甚至使電流趨于零。
2.4鍋爐排煙溫度和壓力對運行參數的影響：
煙氣的溫度和壓力影響電暈始發電壓，起暈時電暈極表面的電場強度、電暈極附近的空間電荷密度和分子離子的有效遷移率等，溫度和壓力對電除塵器性能的某些影響可以通過煙氣密度ò的變化來分析。
ò=ò0*T0/T*P/P0 （kg/m3）
ò0——煙氣在T0和P0時的密度（kg/m3）
T0——標準狀態的溫度（273k）
P0——標準狀態的大氣壓（101325pa）
T——煙氣的實際溫度（k）
P——煙氣的實際壓力(pa)
由上式可知：參數ò隨溫度的升高和壓力的降低而減小，當ò降低時，電暈始發電壓，起暈時電暈極表面的電場強度和火花放電電壓等都要降低，致使二次電壓升不起來。這是因為：當ò減小時離子的有效遷移率由于和中性分子碰撞次數減少而增大，因為在外加電壓一定的情況下，這將導致電暈極附近的空間電荷密度減小和收塵極的平均電流增大。電暈極附近的空間電荷密度減小，導致在電暈極表面以較低的電場強度獲得一定的電暈電流，于是當ò減小時，為了在陽極板上保持一定的平均電暈電流密度，則外加電壓必須降低，致使運行參數降低。
神一三期鍋爐排煙溫度最高可達到180℃左右，而電除塵器的最佳運行溫度是140℃—150℃，在這種高溫下運行將直接影響電除塵的二次電壓和二次電流的升高。而煙氣壓力經過以前的測試影響不大，所以降低鍋爐排煙溫度有利于提高電除塵的運行參數。
2.5.高壓短路對運行參數的影響：
高壓短路直接影響電除塵運行參數，發生高壓完全短路后，二次電流I2上升，二次電壓U2=0，相應的電場失去除塵作用，為防止短路電流燒毀電場或損壞整流變，必須緊停相應的控制柜，可見：高壓短路對電除塵運行參數影響最大。高壓短路時的現象和原因主要有以下幾方面：
1）運行中的電除塵器當二次電流I2上升，二次電壓U2下降（有時U2=0）就有高壓短路的重大嫌疑；當I2.U2的變化值不大，則是由于煙氣條件發生了變化，導致負荷加重，導致外部回路的壓降降低，或是由于整變變二次輸出抽頭位置不合適以及電場絕緣降低的原因，此時應從電場本體上查出絕緣降低的原因，調整鍋爐運行工況，或改變整流變的二次抽頭位置。
2）當U2下降較大，二次電流表、二次電壓表反向大幅度擺動時，即二次電壓表瞬間下降至零值，而二次電流表瞬時大幅度上升時，此時多是由于電場本體內部陰極線或陽極板斷裂或開焊，異極距在煙氣流動條件下時大時小，甚至短路（此時I2至表頭，U2=0）整流變噪聲忽大忽小，溫升較高，從設備安全角度應緊停高壓柜運行，待停爐后處理電除塵本體。
3）I2較正常值偏大，U2=0表針無擺動，其原因大多是：
（1）電場內極板、極線完全短路或積灰短路、高壓電纜對地擊穿。
（2）電場或陰極絕緣瓷瓶嚴重受潮或進水絕緣降低甚至到0、進水使陰極絕吊桿在運行中放電而碳化完全失去絕緣作用，造成高壓短路。高壓瓷瓶破裂。
（3）變壓器故障。
神一三期電除塵由于部分設備的老化，在運行中經常出現電場絕緣低、甚至為零或高壓電纜老化對地擊穿的現象，嚴重影響電除塵運行中的電流電壓參數，急需利用大修進行部分設備的更換。
2.6微機控制柜的運行環境及電除塵器升壓變容量不足對運行參數的影響：
微機控制柜的周圍環境好壞直接影響到微機內部電控元件能否正確的執行和反饋控制，若電控元件集灰太多，勢必會影響散熱引起溫度升高，從而誤發信號、嚴重影響運行中的電流電壓參數。三期電除塵由于投產安裝時配電室密封不嚴，在電除塵運行時大量的灰塵進入配電室內，嚴重影響微機控制系統的正確動作，雖然加強了定期的清掃，但遠遠不能滿足微機運行的需要。目前，除#5電除塵配電室經大修改造環境有明顯改善外，#6、#7、#8電除塵配電室的環境在運行中仍很惡劣，急需徹底整改密封。
電除塵器的升壓變對運行參數影響很大，由于神一電除塵器的機械部分由捷克制造，而電控柜和升壓變由東德制造，設計時沒有進行嚴密的配套計算，電除塵器的收塵面積太大，相當于國產30萬機組電除塵器的收塵面積，升壓變的容量較小。而升壓變容量足夠大時，負載變化對其輸出電壓影響很小，反之升壓變容量不足則負載變化對其參數影響就大，由于設計時升壓變與本體容量不配套，升壓變的容量較小，所以，當電流上升時，變壓器本身整流硅堆、阻尼電阻及高壓電纜壓降很大，從而降低了電場的電壓，使電場電壓和電流都不能升高，參數達不到額定的要求。
解決辦法是：加寬極距，減少收塵面積，（#5、#8電除塵器以實施）但此方法同樣受變壓器最高允許電壓的限制，電壓達到額定的55KV時，變壓器已經過流。故根本解決辦法是更換大容量的升壓變壓器。
3.結論：
通過以上分析可知影響當前神一三期電除塵運行參數的主要原因有：
塵比電阻大。排煙溫度高。
部分極板、極絲腐蝕、變形、間距改變。
振大強度不夠。
高壓電纜老化；本體磨損漏風；部分保溫箱漏風、漏雨、保溫不足。
升壓變容量不足，運行參數達不到額定值。
配電室密封不嚴，微機運行環境差。
4.措施與對策：
針對目前的情況應采取的措施及長遠對策為：
選擇合適煤種并合理燃燒、降低排煙溫度。
利用大修機會，更換腐蝕、變形的極板、極絲及不合格的高壓電纜、徹底消除漏風、投入保溫箱加熱。徹底解決#6、#7、#8配電室密封不嚴問題。
全部采用寬間距、雙側振打改造（#5、#8已采用寬間距、#6已采用雙側振打）。
更換大容量的升壓變壓器或采用高壓脈沖供電電源。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
