鍋爐啟機(jī)煙塵超標(biāo)分析與應(yīng)對(duì)策略

李濟(jì)琛，王小虎，于 偉，劉井嵐

（1.華電電力科學(xué)研究院有限公司，浙江杭州 310000；2.山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，山東濟(jì)南 250013）

0 引言

靜電除塵器是目前燃煤發(fā)電必備的煙塵處理設(shè)施，主要由陰極系統(tǒng)和陽極板組成，其中陽極板接地、陰極線布置在兩列陽極板中間。靜電除塵器工作的物理過程十分復(fù)雜，通常分為煙氣電離、粉塵荷電、顆粒捕集和清灰4 個(gè)過程。

隨著燃煤機(jī)組深度調(diào)峰帶來的負(fù)荷快速變化以及煤質(zhì)變化的影響，近年來靜電除塵器頻繁出現(xiàn)除塵效率下降的情況，導(dǎo)致機(jī)組總排口煙塵排放超標(biāo)。本文以某電廠1 號(hào)機(jī)組啟動(dòng)期間煙塵超標(biāo)為例，闡述影響靜電除塵器除塵效率的因素及解決方案。

1 問題

某機(jī)組鍋爐均為上海鍋爐廠制造，為亞臨界、中間一次再熱、控制循環(huán)汽包鍋爐。配備SCR 脫硝、靜電除塵（雙室四電場(chǎng)）、石灰石-石膏濕法脫硫及濕式靜電除塵器等環(huán)保設(shè)施。

9 月15—16 日，該機(jī)組冷態(tài)啟機(jī)過程中凈煙氣煙塵出現(xiàn)長時(shí)間超標(biāo)情況，過程如下：第一階段（16 日3：00 前），煙塵實(shí)測(cè)值為4～6 mg/Nm3；第二階段（16 日3：00—8：00），煙塵實(shí)測(cè)值為8～9 mg/Nm3；第三階段（16 日8：00—10：20），煙塵實(shí)測(cè)值逐步上升并維持在20 mg/Nm3左右；第四階段（16 日10：20 之后），煙塵實(shí)測(cè)值逐步下降最終達(dá)標(biāo)。煙塵濃度曲線如圖1 所示。

圖1 啟機(jī)過程的煙塵濃度曲線

2 故障排查

2.1 靜電除塵器運(yùn)行情況檢查

靜電除塵器作為降低煙塵的主要設(shè)備，其運(yùn)行參數(shù)情況決定了煙塵排放。為尋找煙塵超標(biāo)原因，首先調(diào)閱1 號(hào)機(jī)組煙塵超標(biāo)時(shí)段靜電除塵器各個(gè)電場(chǎng)運(yùn)行參數(shù)記錄，發(fā)現(xiàn)在啟機(jī)階段靜電除塵器存在控制參數(shù)無法調(diào)整、部分電場(chǎng)未投入或出力不足的情況。

具體表現(xiàn)為：啟機(jī)階段B1 通道的B11 電場(chǎng)和B13 電場(chǎng)故障未投運(yùn)；B14 電場(chǎng)U2為29～38 kV，I2為41～62 mA，由其額定二次電壓及二次電流（分別為7 kV、1000 mA）可以判定為不出力狀態(tài)；B12 電場(chǎng)于9 月16日3：10 自行掉落，9：57 自行恢復(fù)。綜上可以初步判斷，9 月16 日3：10—9：57 期間B1 通道基本上處于不工作狀態(tài)，該通道所流經(jīng)的煙氣未經(jīng)除塵處理。電場(chǎng)運(yùn)行情況如圖2 所示。

圖2 靜電除塵器電場(chǎng)運(yùn)行情況

2.2 鍋爐啟機(jī)爐側(cè)動(dòng)作檢查情況

由于煙氣中的煙塵來源于鍋爐燃燒，鍋爐燃燒煤量決定了煙氣中煙塵的濃度，查閱該機(jī)組啟機(jī)階段鍋爐燃燒情況如下：

9 月15 日19：40 投入助燃油，9 月15 日20：00—9 月16 日8：00 給煤量為12～20 t/h；9 月16 日8：00—9：30 給煤量為44～56 t/h，9：30 給煤量132 t/h、建料位，9：36 助燃油退出，10：30 后給煤量112 t/h，之后維持在83～95 t/h。

3 原因分析

（1）第一階段（9 月16 日3：00 前）超標(biāo)原因：該時(shí)段內(nèi)，靜電除塵器B1 通道只有B12 一個(gè)電場(chǎng)運(yùn)行，由于鍋爐啟動(dòng)階段投油，且電除塵參數(shù)無法調(diào)整，導(dǎo)致含油煙塵迅速包裹極線，并且油煙使粉塵比電阻增高，均降低了除塵器的除塵效率[1]。由于鍋爐啟機(jī)階段投油助燃，未燃盡的燃油會(huì)隨煙氣進(jìn)入電除塵器設(shè)備、粘附于煙塵上，形成黏性較強(qiáng)的含油煙塵，在靜電場(chǎng)的作用下粘附于極板、極線。由于含有煙塵粘附力強(qiáng)，靜電除塵器不易將其振打脫落，隨著粘附于極板極線的含油煙塵增加，極線的放電能力下降，導(dǎo)致該電場(chǎng)收塵能力下降[2]。由于該階段給煤量低、除塵器入口煙塵濃度低，經(jīng)后端脫硫、濕除協(xié)同除塵，故煙塵實(shí)測(cè)值略微偏高（4～6 mg/Nm3）。

（2）第二階段超標(biāo)原因：16 日3：10 左右，B1 通道的B12 電場(chǎng)突然自行掉落，使得B1 通道除塵效率為零，但此時(shí)給煤量低，依舊維持在12～20 t/h 的水平，故電除塵入口煙氣中的煙塵含量依然較低，且后通過端脫硫、濕除協(xié)同除塵，使得該階段凈煙塵實(shí)測(cè)值比上一階段略高（8～9 mg/Nm3）。

（3）第三階段凈煙塵上升原因：16 日8：00，給煤量上升至56 t/h，至10：20 前給煤量達(dá)到100 t/h 左右。隨著給煤量增加，煙氣量、煙塵濃度隨之增大，B1 通道此時(shí)無除塵能力，且其他通道受到含油煙塵的影響，除塵器整體效率偏低。后端脫硫、濕除無法承載高塵煙氣，且由于煙塵儀量程為20 mg/Nm3，使得該階段煙塵濃度實(shí)測(cè)值一直維持在20 mg/Nm3左右。由于氧量變化，造成了折算值的波動(dòng)。

（4）第四階段煙塵數(shù)值下降原因：16 日9：36 左右，鍋爐退出投油，9：57 左右B12 電場(chǎng)自行恢復(fù)，由于煙塵中不含燃油，煙塵比電阻下降，荷電能力上升，整個(gè)除塵器效率提高，B1 通道恢復(fù)部分除塵能力，凈煙塵濃度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在11：30 后煙塵達(dá)標(biāo)。

（5）B12 電場(chǎng)自行掉落及自行恢復(fù)原因分析：由于機(jī)組啟動(dòng)投油，除塵器入口煙溫低而油黏性大，煙塵持續(xù)對(duì)極板、極線及瓷瓶進(jìn)行包覆，造成短路、爬電。9：36后，隨著鍋爐投油退出，給煤量增加，入口煙溫及煙氣量增加。由于極板、極線及瓷瓶被高溫高塵煙氣沖刷，極板極線裹灰厚度減薄，短路、爬電故障消除，最終B12 電場(chǎng)于9：57 左右自行恢復(fù)。另外，由于電除塵長時(shí)間未投運(yùn)，電器元件受潮導(dǎo)致電場(chǎng)跳閘。隨著設(shè)備運(yùn)行、溫度升高，電器元件故障解除，電場(chǎng)自行恢復(fù)。

4 應(yīng)對(duì)策略

（1）由于鍋爐助燃投油量直接影響靜電除塵器運(yùn)行狀況，故可對(duì)投油系統(tǒng)進(jìn)行微油點(diǎn)火改造，使燃油充分燃燒。同時(shí)控制投油量，避免燃油進(jìn)入靜電除塵器。

（2）鍋爐啟機(jī)階段，由于煙氣量和煙塵濃度較低，在滿足煙塵排放的前提下，可只投運(yùn)靜電除塵器一、二電場(chǎng)，并且減少電場(chǎng)出力，降低含油煙塵在極板極線的粘附力。通過振打及含塵煙氣沖刷，將包覆在極板極線的飛灰剝落[3]。由于后端電場(chǎng)流經(jīng)煙氣的飛灰顆粒較小，煙氣沖刷能力有限，因此不建議啟機(jī)階段開啟后端電場(chǎng)。

（3）脫硝系統(tǒng)噴氨過量產(chǎn)生的硫酸氫銨進(jìn)入靜電除塵器也會(huì)產(chǎn)生黏性較大的飛灰。建議定期檢查噴氨格柵、脫硝催化劑堵塞情況，并且定期進(jìn)行噴氨調(diào)平試驗(yàn)，避免噴氨過量影響，靜電除塵器正常運(yùn)行。

（4）盡量啟機(jī)前24 h 投運(yùn)大梁加熱，提高靜電除塵器大梁夾層，特別是瓷瓶部位溫度，減少因低溫凝露造成的瓷瓶爬電、電場(chǎng)跳閘情況。日常運(yùn)行時(shí)要注意電除塵頂部高壓電源密封情況，避免因風(fēng)雨天氣導(dǎo)致的內(nèi)部短路。

（5）當(dāng)煙塵有略微超標(biāo)且電除塵無法調(diào)整時(shí)，可以考慮開啟脫硫漿液噴淋、增加濕除二次電流、開啟除霧器沖洗水等方式降塵。

（6）在機(jī)組大修期間，除完成極板極線清灰、極間距調(diào)整等工作外，要對(duì)瓷瓶進(jìn)行檢查，對(duì)其內(nèi)外表面進(jìn)行清理，并進(jìn)行耐壓測(cè)試，耐壓試驗(yàn)不合格的瓷瓶應(yīng)進(jìn)行更換。

5 結(jié)束語

當(dāng)前煙塵排放要求日趨嚴(yán)格，特別是啟機(jī)階段煙氣中氧量高，煙塵濃度折算值容易超標(biāo)。因此火力發(fā)電企業(yè)要特別注意機(jī)組啟機(jī)階段的煙塵排放情況。要從鍋爐運(yùn)行控制和啟機(jī)階段的靜電除塵器運(yùn)行策略兩方面對(duì)其優(yōu)化。另外，需要做好靜電除塵器的日常維護(hù)工作，保證各個(gè)電場(chǎng)可以正常穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)針對(duì)突發(fā)的煙塵超標(biāo)情況，做好相應(yīng)的應(yīng)急對(duì)策。