電力系統(tǒng)電除塵器現(xiàn)狀分析

電力系統(tǒng)電除塵器現(xiàn)狀分析
電除塵器是一種高效除塵器。電除塵器在中國的應(yīng)用始于20世紀(jì)30年代，隨著工業(yè)化水平的提高和電除塵技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)出現(xiàn)了以蘭州電力修造廠、上海冶金礦山機(jī)械廠、宣化冶金環(huán)保設(shè)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(shè)備廠、龍巖凈化設(shè)備廠為代表的電源及控制設(shè)備制造廠以及其它電除塵器配套生產(chǎn)廠家。尤其龍巖凈化設(shè)備廠，在生產(chǎn)電源及控制設(shè)備的基礎(chǔ)上，引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，發(fā)展為電除塵器綜合性制造廠。同時國內(nèi)電力、冶金等行業(yè)都有從事電除塵技術(shù)研究的科研單位，如西安熱工研究所、南京電力環(huán)保研究所等。電除塵器從研究、設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試和性能測試，已能完全由國內(nèi)力量完成，這極大地推動和促進(jìn)了電除塵器在中國的應(yīng)用和發(fā)展。當(dāng)前電除塵器在電力、冶金、化工、建材等行業(yè)的應(yīng)用十分廣泛。電能質(zhì)量分析儀| 多功能測試儀| 電容表| 電力分析儀| 諧波分析儀
電除塵器在四川電力行業(yè)的應(yīng)用始于1990年。首先是江油發(fā)電廠將3號爐原多管旋風(fēng)除塵器改為電除塵器。隨后河門口發(fā)電廠、重慶發(fā)電廠、華鎣山發(fā)電廠、白馬發(fā)電廠、豆壩發(fā)電廠也先后將多管旋風(fēng)除塵器或文丘里水膜除塵器改為電除塵器。黃桷莊發(fā)電廠、華能成都熱電廠、江油發(fā)電廠、高壩發(fā)電廠等新建、擴(kuò)建或改建機(jī)組鍋爐全部配套電除塵器。電除塵器在火力發(fā)電廠的廣泛應(yīng)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(hù)環(huán)境和提高電力行業(yè)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(wěn)定運行，電除塵器的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運行管理和維護(hù)都必須正確合理，其中一個或多個環(huán)節(jié)欠缺，勢必對電除塵器性能產(chǎn)生影響。運行中的電除塵器少數(shù)處于良好狀態(tài)，多數(shù)存在這樣或那樣的問題。今天有責(zé)任也有能力發(fā)現(xiàn)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(fā)電廠各電除塵器，白馬電廠23號爐電除塵器，豆壩發(fā)電廠各電除塵器，華釜山發(fā)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(dá)到或超過電除塵器設(shè)計制造時除塵效率的保證指標(biāo)。黃桷莊發(fā)電廠電除塵器經(jīng)大修改造和調(diào)整試驗后，目前除塵效率高于99％，超過電除塵器原設(shè)計指標(biāo)。白馬電廠新投產(chǎn)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(biāo)。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(shè)計指標(biāo)，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(dǎo)致多數(shù)電除塵器除塵效率不高的因素很多，而諸多因素又相互關(guān)聯(lián)，在此只能分別敘述。
2.1 電除塵器選型冒進(jìn)
現(xiàn)有的電除塵器多在幾年前建成投產(chǎn)，受當(dāng)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(jìn)。當(dāng)時有兩種主要認(rèn)識：一是認(rèn)為電除塵器既然是一種高效除塵器，它的除塵效率遠(yuǎn)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(huán)境保護(hù)的投資大，經(jīng)濟(jì)效益低，甚至只有不斷的投入而無絲毫的產(chǎn)出，因而對環(huán)境保護(hù)的投資是被動的。把電除塵器視為應(yīng)付地方環(huán)境保護(hù)部的有利工具。在這兩種思想指導(dǎo)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(shù)少，無一不是三電場。四川火力發(fā)電廠燃煤熱值低，灰分高，煙氣含塵濃度高，有的超過40g／m3，遠(yuǎn)高于華東地區(qū)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(qū)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(fā)生故障，對除塵效率的影響很大。
2.2 電除塵器本體安裝調(diào)試欠佳及驗收不嚴(yán)
電除塵器安裝調(diào)試是十分重要的環(huán)節(jié)，要由具備相當(dāng)經(jīng)驗的隊伍承擔(dān)，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靠、振打力傳遞良好，同極距和異極距滿足要求。某發(fā)電廠200 MW機(jī)組電除塵器由某電力建設(shè)安裝公司安裝，不但安裝質(zhì)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(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計指標(biāo)。后經(jīng)電除塵器制造廠的安裝隊伍進(jìn)行調(diào)整、修復(fù)、更換后，除塵效率高于設(shè)計指標(biāo)。
電除塵器的驗收目前是薄弱環(huán)節(jié)。土建及機(jī)械安裝部分由現(xiàn)場監(jiān)理負(fù)責(zé)，但往往對此部分驗收較差。電除塵器投產(chǎn)前，只有嘉陵成都熱電廠進(jìn)行氣流分布驗收試驗，其余均未進(jìn)行氣流分布和振打驗收試驗，只進(jìn)行了冷態(tài)伏安特性試驗。
2.3 運行參數(shù)偏離設(shè)計值
運行參數(shù)偏離設(shè)計值的原因是多方面的，如設(shè)計時資料提供不準(zhǔn)，鍋爐負(fù)荷變化，鍋爐健康狀況，燃煤變化等。
2.3.1 設(shè)計基礎(chǔ)資料不準(zhǔn)
電除塵器制造廠在接受訂單后，都會根據(jù)現(xiàn)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(shù)設(shè)計制作模型電除塵器，對氣流分布進(jìn)行模擬和調(diào)整，并在模擬電除塵器上，用與實機(jī)相同的極配形式，向電場供電進(jìn)行收塵試驗。對不能進(jìn)行模擬的振打系統(tǒng)，則用實機(jī)的極線框架、陽極板排及框架，與實機(jī)相同的振打方式進(jìn)行振打試驗并確定振打錘大小。電除塵器制造廠根據(jù)現(xiàn)場提供的參數(shù)所設(shè)計制造的電除塵器一般不存在大的缺陷，因而發(fā)電廠向電除塵器制造廠提供基本參數(shù)的準(zhǔn)確度就尤顯重要。某發(fā)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(yīng)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(shè)計值98％下降到96.3％，煙塵排放量增加約一倍。
2.3.2 鍋爐負(fù)荷變化
健康狀態(tài)良好的鍋爐在正常負(fù)荷下，煙氣流量、排煙溫度、煙氣含塵濃度等參數(shù)值與電除塵器設(shè)計的參數(shù)值相差不大，電除塵器能很好地正常運行。當(dāng)鍋爐向小機(jī)組供汽或母管制機(jī)組鍋爐多向母管供汽而超額定負(fù)荷運行時，煙氣流量增大，排煙溫度升高，煙氣實際流量進(jìn)一步增加，同時鍋爐超負(fù)荷運行用風(fēng)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(fù)荷在低到某程度時，為使燃燒穩(wěn)定，部分發(fā)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(xiàn)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(dǎo)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(jīng)濟(jì)向市場經(jīng)濟(jì)過渡，發(fā)電廠燃煤采購更具自主性，因此節(jié)約了燃煤采購成本，但也帶來負(fù)面影響。雖然以相同的成本所購買燃煤總發(fā)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(guān)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(shè)計值，甚至使原設(shè)計極配形式不適用。煙氣含塵濃度增加，還加速均風(fēng)設(shè)施磨損。煤質(zhì)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(tài)不良
鍋爐空氣預(yù)熱器堵灰，排煙溫度升高，實際煙氣流量增加；空氣預(yù)熱器泄漏，煙氣過�？諝庀禂�(shù)增大，煙氣量增加。二者都使電除塵器內(nèi)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(dǎo)致極板腐蝕。
爐內(nèi)水、汽泄漏，將增加煙氣濕度，雖然在極短時間內(nèi)因煙氣被調(diào)質(zhì)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(yán)重積灰，尤其泄漏量大時，極板甚至結(jié)垢。
2.4 供電控制不佳
電除塵器直流高壓由380 V交流經(jīng)可控硅整流變壓器供給�？刂铺匦阅壳皫缀醪捎门R界火花或恒定火花頻率，控制參數(shù)是二次電壓極大值或二次電壓極大值出現(xiàn)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(dǎo)通角或可控硅在一定時間內(nèi)的開關(guān)比實現(xiàn)。為使電場獲得最大的電暈功率，就二次電壓而言，應(yīng)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(diào)整應(yīng)通過變壓器抽頭實現(xiàn)，而小范圍調(diào)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(dǎo)通角或開關(guān)比應(yīng)盡可能大。這一點，個別發(fā)電廠因?qū)�控制特性和控制方式、可控硅調(diào)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(yè)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(yáng)嚴(yán)重，尤其末級電場的二次飛揚(yáng)，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(yán)重積灰甚至形成反電暈，使已經(jīng)被收集在陽極板上的粉塵再次進(jìn)入氣流。
大多數(shù)發(fā)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(diào)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(dāng)?shù)脑囼灧椒ú拍芡瓿伞?
2.6 運行監(jiān)督不力
對運行中的電除塵器普遍監(jiān)督不力。有效的監(jiān)督，必需有效的監(jiān)督制度和完善的監(jiān)督儀表。發(fā)電廠都有各自的電除塵器運行監(jiān)督制度，但監(jiān)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(dǎo)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靠性的要求則更高。而事實上，現(xiàn)有儀表多數(shù)為早期產(chǎn)品，受技術(shù)、元器件質(zhì)量、工藝水平等限制，恰恰在適用性及可靠性上存在差距。儀表的不足，固然需要改進(jìn)、完善、更換，但現(xiàn)實前提下，只有充分發(fā)揮人的作用予以彌補(bǔ)。
某發(fā)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(fā)現(xiàn)。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(fā)現(xiàn)問題。
某發(fā)電廠發(fā)生電除塵器電場內(nèi)積灰搭橋短路，高壓供電保護(hù)動作，電場退出運行的故障頻次高�；叶窚囟鹊汀⒒椅挥嫻收�、卸灰機(jī)故障、爐內(nèi)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(fā)現(xiàn)問題，在高壓供電保護(hù)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(hù)失靈時避免或減小供電設(shè)施的損失。
2.7 故障診斷不準(zhǔn)
電除塵器運行過程中出現(xiàn)故障難免。避免故障的發(fā)生固然重要，但故障發(fā)生后準(zhǔn)確判斷故障類型和故障部位并正確處理同樣重要。
某發(fā)電廠電除塵器健康狀況良好，運行參數(shù)及振打制度等正常，從電暈功率看，除塵效果應(yīng)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(huán)境監(jiān)測站的測試報告也證明除塵效果差。出現(xiàn)這一不易理解的情況，在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)是有關(guān)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(yáng)起，因槽型板收塵能力有限，揚(yáng)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(dá)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(fā)電機(jī)組四大主設(shè)備之一，但出于電除塵器性能、健康水平與并不直接威脅機(jī)組發(fā)電，加之目前地方環(huán)保部門對發(fā)電廠環(huán)保設(shè)施的運行監(jiān)督不力，電除塵器在發(fā)電廠建設(shè)和生產(chǎn)過程中往往被忽視。某發(fā)電廠進(jìn)口機(jī)組，對發(fā)電機(jī)、變壓器、汽輪機(jī)、鍋爐及其主要輔機(jī)都有索賠條款，而唯獨電除塵器沒有，這說明對環(huán)境保護(hù)不重視。
電除塵器雖然不如鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)復(fù)雜，但其設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)要求高，建立專業(yè)化的管理機(jī)構(gòu)是電除塵器持久穩(wěn)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(fā)電廠應(yīng)建立專業(yè)化的除灰（塵）車間（分場），配備得力的車間干部、技術(shù)人員和適宜的班組技術(shù)力量。局屬裝有電除塵器的火力發(fā)電廠早期多數(shù)有此建制，部分發(fā)電廠則將電除塵器按專業(yè)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(wěn)定和高效運行不利。
隨著環(huán)境保護(hù)要求日趨嚴(yán)格，環(huán)保執(zhí)法必然加強(qiáng)，國家不是限時治理了灰渣下河這一老大難污染嗎？當(dāng)煙塵排放不能滿足環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)時，“一票否決”將使發(fā)電廠十分被動。