淺談工業(yè)鍋爐除塵器的設(shè)計(jì)、安裝、操作與除塵效率

劉會令

（國能懷安熱電有限公司，河北 張家口 075000）

1 說明

靜電除塵器是工業(yè)鍋爐環(huán)保、安全和發(fā)電必不可少的設(shè)備。良好的管理和良好的使用靜電除塵器不僅是為了滿足除塵，環(huán)保和排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，而且還可以確保企業(yè)的安全生產(chǎn)。安裝除塵設(shè)備占機(jī)組總投資的4%，費(fèi)用高。針對體積大、零件多的特殊機(jī)電一體化大型電除塵設(shè)備，必須進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)格的管理，并對它的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)行等合理規(guī)劃[1]。

2 除塵器工作原理

圖1 靜電除塵器說明

靜電除塵器正極由不同幾何形狀的金屬板制成，叫集塵電極。靜電除塵收塵空間的主要結(jié)構(gòu)是陽極板也稱收塵極及陰極線也稱電暈極，陰極線接直流高壓電源的輸出，負(fù)高壓，陽極板接地，與大地導(dǎo)通，陽極板排和陰極線相間排列（如圖1）。形成電場，并施加電壓以在兩極之間產(chǎn)生極不均勻的電場強(qiáng)度。電場強(qiáng)度在陰極線附近最高，因?yàn)樵摼€很薄并且有刺。隨著施加電壓的增加，整個(gè)電除塵的電場強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)陰極線周圍的場強(qiáng)增加到15-30kv左右時(shí)，陰極線周圍的氣體電離并電暈放電。帶負(fù)電的負(fù)離子由于電場力的作用而不斷向正極板移動(dòng)，從而具有集塵條件。粉塵的荷電，荷電粉塵在收塵電場中受電場力的作用向收塵極板移動(dòng)，到達(dá)陽極板表面后，所帶負(fù)電荷釋放并沉積其上，陽極板表面的粉塵積聚，通過陽極機(jī)械振打等方式，大量灰片落入灰斗，除塵后凈化煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入煙囪排出。

沉積在陰極線上的灰塵量比積聚在陽極板上的灰塵量少得多。敲打和清洗后，陰極線被清洗，并保持良好的放電性能[2，3]。

3 除塵器的設(shè)計(jì)

3.1 多依奇公式是設(shè)計(jì)靜電除塵器的根本

式中：η---電除塵除塵效率（%）。

Q---需處理煙氣流量（m3/s）。

ω---荷電塵粒有效驅(qū)進(jìn)速度（m/s）。

A---集塵總面積（m2）。

3.2 靜電除塵器裕量問題

靜電除塵器的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮一定的余量，否則由于煤質(zhì)問題，煙氣量會增加，達(dá)不到必要的排放標(biāo)準(zhǔn)。如某廠2×660MW機(jī)組建成后，因電除塵器毫無裕量，通流面積小，造成冒黑煙，盡管經(jīng)過多次改造，仍達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，最后推到重建，造成極大經(jīng)濟(jì)損失。

再如某公司新建2×600MW機(jī)組，對照電除塵技術(shù)協(xié)議與圖紙時(shí)，發(fā)現(xiàn)圖紙上雖然標(biāo)的都是508型，但陽極板數(shù)比技術(shù)協(xié)議上少。直到7月中旬電除塵小框架就位，通道數(shù)少了，才敢下定論，電除塵肯定比設(shè)計(jì)小了，現(xiàn)場安裝的與設(shè)計(jì)嚴(yán)重偏離。

經(jīng)核算一臺電除塵器陽極板少304塊，一、二電場陰極芒刺線少288根，三、四電場陰極螺旋線少1824根，陽極板高度降低0.5m。這樣就造成一臺電除塵少了4個(gè)通道，收塵面積由協(xié)議上的45756m2變?yōu)楝F(xiàn)在的39913m2，減少了5843m2，有效斷面積由508m2變成470m2，煙氣流速提高，造成除塵效率無法保證。

（1）現(xiàn)將某企業(yè)的靜電除塵器的技術(shù)協(xié)議與實(shí)際供貨的情況進(jìn)行對比：（一臺靜電除塵器）。

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（2）廠家制作偷工減料：設(shè)計(jì)的根本依據(jù)是每臺除塵器入口煙氣量（設(shè)計(jì)煤種的煙氣量為415.9m3/s），設(shè)計(jì)的第一步要考慮儲備系數(shù)1.1（即在415.9m3/s基礎(chǔ)上乘以1.1，再經(jīng)過溫度校核得到煙氣量為467.9m3/s），電除塵廠家投標(biāo)書是按1.1倍做的，可能由于投標(biāo)與制作根本不是一回事，并未按1.1倍制做，為創(chuàng)利潤而是按415.9m3/s制作。

4 具體核算

4.1 按照標(biāo)書上508m2型電除塵，核算出的效率

已知：每臺除塵器入口煙氣量467.9m3/s；入口含塵濃度21.31g/Nm3；漏風(fēng)率α為2%。

（1）通道數(shù)：41×2。

（2）同極距：0.4m。

（3）陽極板高度：15.5m；寬度：0.48m（設(shè)計(jì)中一般按0.5m計(jì)算）。

（4）一排陽極板塊數(shù)：9（一電場）+9（二電場）+9（三電場）+9（四電場）=36。

（5）一臺電除塵陽極板總數(shù)：（通道數(shù)+2）*36=84*36=3024塊。

（6）有效斷面積：通道數(shù)*同極距*極板高度＝41×2×0.4×15.5=508.4m2≈508m2。

（8）總收塵面積：通道數(shù)*一排陽極板塊數(shù)*一塊陽極板面積*2=（41*2）*36*（15.5*0.5）*2=45756m2。

以上推算及結(jié)論與廠家標(biāo)書完全一致，說明我們的算法是正確的。

4.2 按照以上算法，目前470m2型電除塵，核算出的效率

已知：每臺除塵器入口煙氣量467.9m3/s；入口含塵濃度21.31g/Nm3；漏風(fēng)率α為2%

（1）通道數(shù)：39*2。

（2）同極距：0.4m。

（3）陽極板高度：15.05m；寬度：0.48m（設(shè)計(jì)中一般按0.5m計(jì)算）。

（4）一排陽極板塊數(shù)：9（一電場）+9（二電場）+8（三電場）+8（四電場）=34。

（5）一臺電除塵陽極板總數(shù)：（通道數(shù)+2）*34=80*34=2720塊。

（6）有效斷面積：通道數(shù)*同極距*極板高度＝39×2×0.4×15.05=469.56m2≈470m2。

（8）總收塵面積：通道數(shù)*一排陽極板塊數(shù)*一塊陽極板面積*2=（39*2）*34*（15.05*0.5）*2=39913m2。

5 造成的后果

顯而易見，某公司現(xiàn)在安裝的電除塵不是標(biāo)書簽訂的508型，而是470型，通流面積、集塵面積全都被縮小，設(shè)計(jì)裕量已被吃掉，設(shè)計(jì)除塵效率僅為99.68%，出口含塵濃度為原來的2倍多，將給引風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)帶來一系列影響。

（1）吸風(fēng)機(jī)葉片磨損嚴(yán)重，而兩臺軸流風(fēng)機(jī)更換全部葉片，需要48萬元。

（2）脫硫生產(chǎn)的石膏品質(zhì)下降，影響正常經(jīng)營。

（3）因環(huán)保不達(dá)標(biāo)有可能造成機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)。

（4）隨著環(huán)保達(dá)標(biāo)排放要求越來越嚴(yán)，某公司的兩臺機(jī)組安裝的4臺電除塵，除塵效率無法達(dá)到要求，進(jìn)行電除塵改造，有四電場增加為五電場，費(fèi)用巨大，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重，并且由于通流面積縮水，風(fēng)速高，效果并不是太理想。

6 靜電除塵器的安裝

靜電除塵的安裝極為重要，電除塵安裝后基本就位，缺陷很難處理，因此安裝過程的監(jiān)督極為重要。如某企業(yè)2×600MW機(jī)組168試運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的塵中固定軸承與活動(dòng)軸承全部松動(dòng)，振打軸移位，原來應(yīng)該全部焊接塵中軸承沒有焊接。某企業(yè)2×300MW機(jī)組，由于安裝質(zhì)量問題，造成陽極板從梳形板中脫出，造成除塵效率大大降低，引風(fēng)機(jī)葉輪磨損嚴(yán)重，數(shù)次更換，機(jī)組出力受阻，經(jīng)濟(jì)損失巨大。某公司2×300MW機(jī)組，安裝陰極線時(shí)，不及彈簧墊圈，造成機(jī)組運(yùn)行過程中陰極線短線，整個(gè)電場不能投運(yùn)，除塵效率降低，引風(fēng)機(jī)葉片磨損。還有異極間距的調(diào)整極為重要，調(diào)整均勻整個(gè)電場放電，除塵效率高，調(diào)整質(zhì)量差，部分放電，除塵效率不會高，例如某公司某公司2×50MW機(jī)組，電除塵改造后，發(fā)現(xiàn)電場異極間距多數(shù)超標(biāo)，后下大工夫逐一細(xì)致調(diào)整，投運(yùn)后，因調(diào)整質(zhì)量高，運(yùn)行效果極為理想。還有，有的工業(yè)鍋爐安裝時(shí)不注重監(jiān)管，人為平抬陽極板，造成彎曲，安裝陽極板后，電場極間距不均勻，也會造成效率受到影響。當(dāng)然，靜電除塵安裝問題很多，這里不能逐一列舉[14]。

7 靜電除塵器的使用

（1）同制造廠家交流溝通后，認(rèn)為運(yùn)行人員要根據(jù)機(jī)組負(fù)荷變化，適時(shí)靜電除塵調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，保證除塵器的使用周期，保證除塵效率。

（2）靜電除塵器運(yùn)行時(shí)，要防止進(jìn)冷風(fēng)，造成極板變形，極間距大小不均，除塵效率降低，損壞靜電除塵器。

（3）發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)處理，提高工業(yè)鍋爐的運(yùn)行除塵水平。

8 結(jié)束語

設(shè)計(jì)，安裝，操作和使用是確保靜電動(dòng)除塵效率的關(guān)鍵。