濕式電除塵器運(yùn)行存在問(wèn)題分析及解決策略

2011年7月29日，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布的《火電廠(chǎng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)，要求現(xiàn)有火力發(fā)電廠(chǎng)從2014年7月1日必須執(zhí)行。在新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中，重點(diǎn)區(qū)燃煤鍋爐煙囪粉塵排放限值20mg/m3[1]。

三河電廠(chǎng)一期工程安裝2臺(tái)日本三菱重工350MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。每臺(tái)機(jī)組各配備2臺(tái)干式電除塵器，每臺(tái)電除塵均采用雙室兩通道五電場(chǎng)臥式布置，2012年6月份，性能試驗(yàn)測(cè)得脫硫出口粉塵排放濃度為27~29mg/Nm3，無(wú)法達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的排放要求。

為實(shí)現(xiàn)機(jī)組粉塵排放濃度降低到≤5mg/Nm3以下“近零排放”目標(biāo)，2014年4月，1#機(jī)組利用檢修機(jī)會(huì)，在干式電除塵器前加裝低溫省煤器、干式電除塵器高頻電源升級(jí)改造、脫硫吸收塔除霧器改造、加裝濕式電除塵器，實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠(chǎng)粉塵“近零排放”的目標(biāo)。

1濕式電除塵器簡(jiǎn)介

1.1濕式電除塵器原理

濕式電除塵器是一種用來(lái)處理含微量粉塵和微顆粒的新除塵設(shè)備，與干式電除塵器的除塵基本原理相同，要經(jīng)歷荷電、收集和清灰3個(gè)階段。濕式電除塵器靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)到集塵板/管，沉集在極板上的粉塵可以通過(guò)水將其沖洗下來(lái)。濕式清灰可以避免已捕集粉塵的再飛揚(yáng)，達(dá)到很高的除塵效率。濕式電除塵器可有效收集微細(xì)顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機(jī)污染物(多環(huán)芳烴、二惡英)等。使用濕式電除塵器后含濕煙氣中的粉塵排放可達(dá)5mg/Nm3以下。

1.2柔性布濕式電除塵簡(jiǎn)介

三河電廠(chǎng)1#機(jī)組改造采用山東大學(xué)能源環(huán)境公司柔性布濕式電除塵技術(shù)，布置在脫硫吸收塔后，采用立式布置，煙氣從下向上流經(jīng)電場(chǎng)段，從頂部雙出口匯入FRP煙道，排入煙囪或冷卻水塔。柔性布低溫耐酸腐蝕性能優(yōu)異，完全適用于陽(yáng)極收集液的酸性環(huán)境，無(wú)需連續(xù)沖洗的中性水施以保護(hù);定期沖洗，采用“自沖刷”水力沖灰方式，正常運(yùn)行時(shí)水耗近乎為0t/h，正常運(yùn)行電壓穩(wěn)定在40~50kV。

采用柔性布濕式電除塵器后，機(jī)組出口粉塵濃度小于5mg/Nm3，濕式電除塵器效率達(dá)80%以上，達(dá)到了近零排放的標(biāo)準(zhǔn)。

1.3濕式電除塵器運(yùn)行

1.3.1濕式電除塵器投運(yùn)

濕式電除塵器投運(yùn)要求裝置入口煙氣溫度低于65℃，絕緣箱溫度維持在90℃~120℃，提前4h啟動(dòng)陰極沖洗及陽(yáng)極沖洗，使陽(yáng)極表面充分濕潤(rùn)，滿(mǎn)足投運(yùn)條件后高壓電源進(jìn)行“自檢”，合格后按下“高壓”按鈕，增加輸出電流值，直到電場(chǎng)本體上的電壓出現(xiàn)飽和或電場(chǎng)即將出現(xiàn)二次電源波動(dòng)為止。

1.3.2濕式電除塵器停運(yùn)

濕式電除塵器停運(yùn)采用切斷高壓電源，停電加熱器;開(kāi)啟陰陽(yáng)極沖洗裝置，檢查集液槽水質(zhì)合格后停止沖洗。當(dāng)鍋爐滅火后，如果進(jìn)行自然通風(fēng)冷卻或強(qiáng)制通風(fēng)冷卻，濕式電除塵器要投入運(yùn)行，降低粉塵排放，陰陽(yáng)極必須進(jìn)行連續(xù)沖洗，防止陰陽(yáng)極結(jié)垢或陽(yáng)極布溫度高損壞。

2濕式電除塵器運(yùn)行存在問(wèn)題分析

2.1機(jī)組啟動(dòng)燃油影響陽(yáng)極導(dǎo)電性塵排放濃度超標(biāo)時(shí)間。

1#機(jī)組采用微油點(diǎn)火方式啟動(dòng)，由于柔性布濕式電除塵器加裝在脫硫吸收塔后面，沒(méi)有煙氣旁路，機(jī)組啟動(dòng)投油過(guò)程，煙氣必須經(jīng)過(guò)柔性布濕式電除塵器，煙氣中含有不完全燃燒的燃油霧滴對(duì)陽(yáng)極柔性布造成污染，影響柔性布陽(yáng)極導(dǎo)電性，對(duì)除塵效果不利。

柔性布濕式電除塵器陽(yáng)極采用非金屬材料柔性布，廠(chǎng)家要求柔性布運(yùn)行時(shí)不能與油接觸，會(huì)影響其導(dǎo)電性，當(dāng)柔性布上附著有油時(shí)，柔性布不容易被水浸濕，由于油的導(dǎo)電性比水弱，尤其在啟動(dòng)初期投油，油層阻礙柔性布潤(rùn)濕，煙氣流過(guò)柔性布時(shí)會(huì)使柔性布變干變脆，影響柔性布?jí)勖蛯?dǎo)電性。啟動(dòng)初期，柔性布通過(guò)陽(yáng)極沖洗裝置使柔性布表面充分濕潤(rùn)，使其具有良好的導(dǎo)電性，運(yùn)行中主要由煙氣攜帶脫硫吸收塔中的水汽凝結(jié)來(lái)潤(rùn)濕柔性布，滿(mǎn)足其導(dǎo)電性。

如果啟動(dòng)初期，電場(chǎng)電壓電流按照正常標(biāo)準(zhǔn)投入，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)造成柔性布上集聚的油層較厚，影響柔性布的導(dǎo)電性，當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)柔性布上油清洗不徹底，電場(chǎng)陽(yáng)極無(wú)法建立正常電壓電流，嚴(yán)重影響濕式除塵器的除塵效率。

2.2電場(chǎng)投運(yùn)邏輯條件不合理

柔性布濕式電除塵器投運(yùn)條件之一，“啟動(dòng)陰陽(yáng)極沖洗程序滿(mǎn)足4h”要求。這種投運(yùn)邏輯條件適用機(jī)組啟動(dòng)初期投入濕式電除塵器時(shí)，充分潤(rùn)濕陽(yáng)極柔性布表面，使柔性布表面形成穩(wěn)定的水膜，令其具有良好的導(dǎo)電性，并防止柔性布濕潤(rùn)度不良被高溫?zé)煔鈸p壞。

雖然此條件能夠滿(mǎn)足保護(hù)柔性布的要求，但沒(méi)有考慮到現(xiàn)在更高的環(huán)保排放時(shí)間控制要求，濕式電除塵器在裝置正常運(yùn)行一段時(shí)間后，再次啟動(dòng)需要啟動(dòng)陰陽(yáng)極沖洗程序4h，必須先降低電場(chǎng)電壓，防止沖洗時(shí)水流量大導(dǎo)致電場(chǎng)火花率高引起二次電壓低保護(hù)動(dòng)作，電場(chǎng)跳閘，結(jié)果延長(zhǎng)4h跳閘電場(chǎng)啟動(dòng)時(shí)間和其他運(yùn)行電場(chǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間，造成粉塵排放濃度超標(biāo)時(shí)間長(zhǎng)4h。

因此，濕式電除塵器電場(chǎng)投運(yùn)，必須滿(mǎn)足沖洗程序啟動(dòng)4h的邏輯條件不合理，不適合正常運(yùn)行時(shí)因故短時(shí)停運(yùn)濕式電除塵器或電場(chǎng)跳閘后再次啟動(dòng)。濕式電除塵器投入運(yùn)行后，進(jìn)入濕式電除塵器的煙氣為脫硫塔出來(lái)的濕煙氣，正常運(yùn)行中濕煙氣凝結(jié)的水霧能夠維持柔性布的濕度，在柔性布表面形成穩(wěn)定的水膜。

因此，在濕式電除塵器運(yùn)行后需要短時(shí)停運(yùn)后再次啟動(dòng)時(shí)不需要進(jìn)行水沖洗4h，可以直接啟動(dòng)，不影響柔性布的安全運(yùn)行，同時(shí)減少電場(chǎng)的停運(yùn)時(shí)間，保證濕式電除塵器的除塵效率，降低粉塵排放濃度超標(biāo)時(shí)間。

2.3濕式電除塵器不能進(jìn)行在線(xiàn)沖洗

廠(chǎng)家要求濕式電除塵器運(yùn)行中不進(jìn)行在線(xiàn)水沖洗，運(yùn)行中水膜自流能夠滿(mǎn)足將柔性布上的灰塵沖洗干凈的要求，電場(chǎng)電壓不受影響，當(dāng)運(yùn)行中進(jìn)行在線(xiàn)水沖洗時(shí)，水量大易造成電場(chǎng)火花率高，電場(chǎng)跳閘，影響粉塵排放指標(biāo)。柔性布濕式電除塵器中陽(yáng)極柔性布清灰方式是靠極板的全表面均勻水膜自流，攜帶有細(xì)灰顆粒的酸液靠重力作用進(jìn)入收集沉淀箱后進(jìn)入脫硫漿液系統(tǒng)。

濕式電除塵器投入運(yùn)行90d后，電場(chǎng)二次電壓降低了5kV，分析認(rèn)為陽(yáng)極柔性布不進(jìn)行高壓水沖洗，只依靠水膜自流沖洗柔性布上的灰塵，粉塵沖洗動(dòng)力不足，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)會(huì)造成陽(yáng)極柔性布表面聚集灰塵較多，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致陽(yáng)極導(dǎo)電性大幅降低，同時(shí)也會(huì)造成本體內(nèi)部沖洗噴嘴堵塞。因此，運(yùn)行中必須進(jìn)行在線(xiàn)水沖洗，增加沖洗水壓力和沖洗流量，及時(shí)去除柔性布表面灰塵，增強(qiáng)柔性布導(dǎo)電性，提高除塵效率。

2.4電場(chǎng)接線(xiàn)柱螺母松

2015年2月4日，濕式電除塵器3#電場(chǎng)接線(xiàn)柱過(guò)熱，發(fā)現(xiàn)接線(xiàn)柱螺母松，采取提高除塵器其他電場(chǎng)二次電壓和二次電流，停運(yùn)3#電場(chǎng)緊固螺母，期間出口粉塵排放濃度5.2mg/Nm3超標(biāo)。由于1#機(jī)組濕式電除塵器電場(chǎng)投運(yùn)邏輯進(jìn)行了修改，緊固接線(xiàn)柱螺母后，立即投入3#電場(chǎng)，恢復(fù)出口粉塵濃度至2.7mg/Nm3，與邏輯修改前處理電場(chǎng)跳閘相比粉塵超標(biāo)時(shí)間減少5h，并且排放濃度大幅降低。

2.5下雨導(dǎo)致絕緣箱溫度低

雨天發(fā)現(xiàn)1#電場(chǎng)絕緣箱溫度2點(diǎn)，2#電場(chǎng)絕緣箱溫度1點(diǎn)和2點(diǎn)低于80℃，電場(chǎng)絕緣箱溫度低易造成絕緣箱內(nèi)結(jié)露，發(fā)生設(shè)備短路跳閘事故。

通過(guò)就地檢查發(fā)現(xiàn)絕緣箱外層保溫密封不嚴(yán)，部分雨水進(jìn)入保溫層后通過(guò)絕緣子檢修孔進(jìn)入絕緣箱內(nèi)，造成電場(chǎng)部分絕緣箱溫度低，影響濕式電除塵器安全運(yùn)行。通過(guò)對(duì)保溫密封不嚴(yán)處進(jìn)行處理，增加絕緣子檢修孔外部高度，防止雨水進(jìn)入絕緣箱內(nèi)，加裝保溫罩密封，保溫罩內(nèi)加伴熱電纜，當(dāng)溫度低時(shí)投入加熱裝置，保證濕式電除塵器正常運(yùn)行，解決絕緣箱溫度低問(wèn)題。

3濕式電除塵器問(wèn)題解決策略

3.1降低柔性布上燃油附著量

機(jī)組啟動(dòng)采用微油點(diǎn)火方式，煙氣中含有不完全燃燒的燃油霧滴，會(huì)對(duì)陽(yáng)極柔性布造成污染，影響其導(dǎo)電性。為了降低粉塵的排放，減少燃油對(duì)濕式電除塵器造成污染，機(jī)組啟動(dòng)初期投入微油點(diǎn)火之前，先投入濕式電除塵器陰陽(yáng)極連續(xù)水沖洗，使陽(yáng)極表面充分濕潤(rùn)，將3個(gè)電場(chǎng)二次電壓調(diào)至27kV，減少聚集到陽(yáng)極柔性布上粉塵和燃油附著量，最大限度降低燃油對(duì)柔性布的影響，同時(shí)控制機(jī)組啟動(dòng)燃油量，維持燃油母管壓力在0.55~0.6MPa，微油燃油量維持0.6~0.7t/h，當(dāng)油流量高時(shí)，檢查調(diào)整油槍噴頭鎖孔，杜絕大油槍閥門(mén)不嚴(yán)漏油對(duì)濕式電除塵器的影響。隨著鍋爐負(fù)荷增加，及時(shí)退出微油點(diǎn)火方式，停運(yùn)濕式電除塵器連續(xù)沖洗，逐漸提高二次電壓至正常值，控制電場(chǎng)火花率，完成機(jī)組啟動(dòng)要求，實(shí)現(xiàn)濕式除塵器隨機(jī)組同步啟動(dòng)，解決了機(jī)組啟動(dòng)用油影響柔性布導(dǎo)電性問(wèn)題。

3.2修改電場(chǎng)投入邏輯

濕式電除塵器運(yùn)行中，發(fā)生出口粉塵排放濃度緩慢上升超過(guò)5mg/Nm3，檢查發(fā)現(xiàn)濕式電除塵器1#電場(chǎng)跳閘，跳閘報(bào)警首出為二次電壓低，跳閘原因?yàn)槎坞娏黠@示波動(dòng)較大，電場(chǎng)中存在放電現(xiàn)象，由于二次電流偏差值設(shè)定偏小，造成接觸器反復(fù)吸合釋放，PLC檢測(cè)到異常，觸發(fā)急停指令，從而引起跳閘。

1#電場(chǎng)異常處理好進(jìn)行電場(chǎng)投運(yùn)，根據(jù)電場(chǎng)投運(yùn)邏輯要求，降低2#、3#電場(chǎng)二次電壓到30kV以下，啟動(dòng)沖洗程序沖洗4h后，啟動(dòng)濕式電除塵器1#電場(chǎng)，提高1#、2#、3#電場(chǎng)二次電壓至正常值，設(shè)置二次電流為1450mA、1400mA、1400mA后，濕式除塵器投運(yùn)正常，期間粉塵排放濃度達(dá)到13mg/Nm3超標(biāo)。

處理過(guò)程造成粉塵排放濃度高、時(shí)間長(zhǎng)的主要原因是：跳閘電場(chǎng)投運(yùn)時(shí)，需要降低正常運(yùn)行電場(chǎng)電壓，啟動(dòng)沖洗程序進(jìn)行4h沖洗后，再投入跳閘電場(chǎng)，期間造成粉塵排放濃度高，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。分析電場(chǎng)投運(yùn)邏輯發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)必須啟動(dòng)沖洗程序4h后投入條件不合理，對(duì)濕式電除塵器啟動(dòng)控制邏輯進(jìn)行優(yōu)化，取消1#機(jī)組濕式電除塵器電場(chǎng)投運(yùn)前滿(mǎn)足沖洗程序4h條件，電場(chǎng)已經(jīng)在陽(yáng)極布表面形成了穩(wěn)定的水膜，具有良好的導(dǎo)電性，再次投入電場(chǎng)，不會(huì)影響柔性布的安全性。修改電場(chǎng)投入邏輯后避免了運(yùn)行中電場(chǎng)再次啟動(dòng)，必須降低其他運(yùn)行電場(chǎng)電壓，啟動(dòng)沖洗程序4h，使粉塵排放濃度超標(biāo)時(shí)間減少4h。

3.3實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)水沖洗

濕式電除塵器投運(yùn)90d，電場(chǎng)二次電壓降低5kV，為了提高濕式除塵器除塵效率，避免濕式電除塵器長(zhǎng)期運(yùn)行造成內(nèi)部沖洗噴嘴堵塞，于2014年12月18日和2015年3月10日進(jìn)行1#機(jī)組濕式電除塵器陰陽(yáng)極全面水沖洗試驗(yàn)。

濕式電除塵器在線(xiàn)沖洗分為陰極沖洗和陽(yáng)極沖洗，機(jī)組運(yùn)行中在線(xiàn)沖洗時(shí)如果鍋爐負(fù)荷高，會(huì)造成煙氣量大，煙氣中粉塵含量多，如果保持濕式電除塵器電場(chǎng)二次電壓，雖然對(duì)控制粉塵排放濃度有利，但由于沖洗水增加會(huì)增加電場(chǎng)火法率，電場(chǎng)跳閘風(fēng)險(xiǎn)增加。

沖洗水流量大對(duì)煙氣中的粉塵收集有利，對(duì)電場(chǎng)沖洗效果好，但沖洗水量過(guò)多，又容易引起電場(chǎng)火花率增多，容易造成電場(chǎng)陰陽(yáng)極短路跳閘。經(jīng)過(guò)分析研究，確定試驗(yàn)方案，機(jī)組在低負(fù)荷情況下進(jìn)行，負(fù)荷低于250MW，先降低3個(gè)電場(chǎng)二次電壓至25~30kV，控制沖洗水流量，觀察電場(chǎng)二次電壓，當(dāng)沖洗過(guò)程電壓升高至29kV時(shí)，適當(dāng)降低二次電流，保持電場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定。

在線(xiàn)沖洗過(guò)程中，當(dāng)二次電壓5s之內(nèi)波動(dòng)幅度超過(guò)20kV時(shí)，延時(shí)2s，自動(dòng)切斷在線(xiàn)沖洗，防止電場(chǎng)跳閘。對(duì)兩次電場(chǎng)沖洗過(guò)程進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在低負(fù)荷穩(wěn)定情況下，二次電壓和沖洗水流量采用低電壓高流量比高電壓低流量沖洗效果好，陰陽(yáng)極表面沖洗干凈，沖洗過(guò)程粉塵排放濃度低，設(shè)備安全穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)沖洗的目的。

2015年3月，機(jī)組停機(jī)期間對(duì)濕式電除塵器陰陽(yáng)極進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)表面結(jié)垢現(xiàn)象。因此，定期在線(xiàn)沖洗采用低負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，低二次電壓，高沖洗水流量的方法，按照陽(yáng)極沖洗兩周一次，陰極沖洗每月一次進(jìn)行。1#機(jī)組濕式電除塵器陰陽(yáng)極兩次沖洗水流量和二次電壓變化對(duì)粉塵排放濃度的影響，見(jiàn)表1。

沖洗的直觀感覺(jué)非常明顯，沖洗過(guò)程中，沖洗水非常臟，1#機(jī)組濕式電除塵器正常運(yùn)行中的集液水清澈，1#機(jī)組濕式電除塵器沖洗過(guò)程中的沖洗水渾濁。濕式電除塵器沖洗之后，在相同的二次電流設(shè)置情況下，二次電壓提高了。1#機(jī)組濕式電除塵器沖洗前后二次電壓和二次電流進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表2。

從表2中可以看出，1#機(jī)組濕式電除塵器運(yùn)行以來(lái)，二次電壓下降明顯;沖洗后，二次電壓升高了。

粉塵排放未見(jiàn)明顯變化，1#機(jī)組濕式電除塵器沖洗前后粉塵對(duì)比，見(jiàn)表3。

1#機(jī)組濕式電除塵器沖洗后提高二次電壓，除塵效率應(yīng)該提高，出口粉塵排放濃度應(yīng)該降低，但是實(shí)際的粉塵濃度變化數(shù)據(jù)并不明顯，分析原因?yàn)?#濕式電除塵器二次電壓在一個(gè)范圍內(nèi)柔性布導(dǎo)電性對(duì)粉塵排放效果影響大，根據(jù)這一現(xiàn)象，在實(shí)際運(yùn)行中采用降低二次電壓的方法，二次電壓從原來(lái)44kV調(diào)整到38kV，滿(mǎn)足環(huán)保排放要求，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能目的。

4結(jié)束語(yǔ)

(1)通過(guò)對(duì)燃油影響濕式電除塵器陽(yáng)極柔性布導(dǎo)電性的分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，得出機(jī)組啟動(dòng)前降低電場(chǎng)二次電壓至27kV，投入濕式電除塵器連續(xù)水沖洗，減少聚集到陽(yáng)極柔性布上粉塵和燃油霧滴附著量，能夠解決了機(jī)組啟動(dòng)時(shí)燃油影響陽(yáng)極柔性布導(dǎo)電性問(wèn)題。

(2)在處理運(yùn)行電場(chǎng)跳閘過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)投運(yùn)邏輯不合理，采用去除“啟動(dòng)沖洗程序4h”邏輯后，解決了電場(chǎng)再次投運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)，粉塵排放超標(biāo)問(wèn)題。

(3)通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，確定在機(jī)組負(fù)荷低于250MW穩(wěn)定工況下，采用低二次電壓、高沖洗水流量的方法進(jìn)行在線(xiàn)水沖洗，成功解決濕式除塵器投運(yùn)90d不能在線(xiàn)水沖洗，造成二次電壓降低問(wèn)題，并且火花率低，沖洗效果好，環(huán)保排放不超標(biāo)。

(4)三河電廠(chǎng)350MW機(jī)組加裝柔性布濕式電除塵器，實(shí)現(xiàn)了燃煤機(jī)組粉塵排放濃度不大于5mg/Nm3近零排放目標(biāo)。