火電廠靜電除塵器防板結(jié)及解決對策探討

內(nèi)蒙古大板發(fā)電有限責任公司 楊占海 尚志強 孫海波 王術(shù)力

1 設備介紹

內(nèi)蒙古大板發(fā)電廠2×600MW 燃煤空冷發(fā)電機組鍋爐為北京B&W 公司按美國B&W的RBC系列鍋爐技術(shù)標準，結(jié)合本工程燃用的煤質(zhì)特性和自然條件，進行性能、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的亞臨界參數(shù)RBC鍋爐。

每臺爐配兩臺由福建龍凈提供的雙室四電場靜電除塵器。目前為達到超低排放改造要求，同時脫硝所采用的催化劑，隨著使用壽命的衰減，氨逃逸不斷增大，硫酸氫氨的凝結(jié)溫度區(qū)間為147～200℃，當環(huán)境溫度在這個范圍內(nèi)時硫酸氫氨很容易凝結(jié)，沾染灰分，導致溫度較低的后部煙氣處理設備電除塵器陽極板、陰極線結(jié)垢，從而降低電除塵器除塵效率，最終影響煙囪粉塵排放的指標[1]。

2 改造技術(shù)

2.1 電除塵器防板結(jié)技術(shù)

針對性的解決極板板結(jié)與極線封閉兩個難題，采用鏡面不銹鋼，使含有硫酸氫氨的灰附著在極板表面的附著力降低。極線采用短時加熱氣化，輔助振打的方案解決極線封閉的問題，此項技術(shù)在國內(nèi)屬于首例。通過提高極線表面溫度蒸發(fā)氣化陰極附著的硫酸氫氨，從而提高振打的效果。

此項技術(shù)的主要難點在于高壓與低壓在同一裝置的自動切換。并且達到電流均衡加熱的效果。收塵極板改制為光潔度較高的鏡面不銹鋼，首次應用火電行業(yè)。為達到整個陰極框架中陰極線的加熱均勻性，在實驗室進行了陰極系統(tǒng)加熱試驗，以保證陰極框架的穩(wěn)定性[2]。

2.2 陰極線加熱試驗

本次試驗測試內(nèi)容為試驗一測量螺旋線加熱絲和鐵鎳鋁加熱絲加熱至150℃時加熱絲兩端的電壓、電流。試驗硬件配置見表1。

表1 試驗硬件配置

電焊機通電后分別將電焊機的輸出線接到加熱絲的兩端，加熱絲的長度大約3m，然后使用手持測溫成像儀進行測溫，如果溫度未能升至150℃時可以適當調(diào)整電焊機的輸出電流，當加熱絲的溫度加熱至150℃時測量加熱絲兩端的電壓，并記錄測量值[3]。

加熱絲加熱至150℃時電流電壓參數(shù)見表2。

表2 加熱150℃時電流電壓參數(shù)

根據(jù)測試5m長的鐵鎳鋁加熱絲的阻值為1.4Ω，5m 長的螺旋線加熱絲的阻值為0.6Ω，相同長度的加熱絲鐵鎳鋁加熱絲的阻值要比螺旋線加熱絲的阻值大。當這兩種加熱絲都加熱至150℃時測得鐵鎳鋁加熱絲的電壓為DC 31V，電流為電焊機顯示電流18A，螺旋線加熱絲的電壓為DC 24.2V，電流為電焊機顯示電流20A。經(jīng)過計算得出3m 鐵鎳鋁加熱絲功率為558W，3m 長螺旋線加熱絲功率為480W。單排小框架加熱電氣參數(shù)是電阻為0.7Ω，功率為34317W，電流為221.4A。

2.3 加熱電源選型理論計算依據(jù)

螺旋加熱絲連接如圖1所示，計算加熱絲的總電阻、計算加熱絲加熱至150℃時總電流以及總功率，U+，U-的電壓假設為120V，每一排的電壓平均分為DC 24V，經(jīng)測量一根3m的螺旋線加熱絲電阻為0.6Ω，R1—R50每根的長度為3m。

關(guān)于螺旋線加熱絲總電阻計算，R1—R10 的等效電阻為：

1/R=1/R1+1/R2+…1/R9+1/R10

R=0.06Ω

同理得出R11—R20、R21—R30、R31—R40和R41—R50的等效電阻都為0.06Ω，所以其串聯(lián)起來總電阻為0.3Ω。

關(guān)于螺旋線加熱絲總電流計算，每一根螺旋線加熱絲的電阻為0.6Ω，R1—R10 的等效電阻為0.06，R1—R50 的總電阻為0.3Ω。U+，U-的電壓設為DC 120V，則螺旋線加熱絲如圖1 排列時U+，U-的總電流為：

I=U/R=120/0.3=400A

關(guān)于螺旋線加熱絲總功率計算，一共50 根3m的螺旋線加熱絲同時加熱則總功率為：

P=UI=120×400=48000W

鐵鎳鋁加熱絲如圖1 連接時，計算加熱絲的總電阻、計算加熱絲加熱至150℃時總電流以及總功率，U+，U-的電壓假設為DC 155V，每一排的電壓平均分為31V，經(jīng)測量一根3m 的螺旋線加熱絲電阻為1.4Ω，R1-R50每根的長度為3m。

關(guān)于螺旋線加熱絲總電阻計算，R1—R10 的等效電阻為：

1/R=1/R1+1/R2+…1/R9+1/R10

R=0.14Ω

同理得出R11—R20、R21—R30、R31—R40和R41—R50的等效電阻都為0.14Ω，所以其串聯(lián)起來總電阻為：

R總=0.14×5=0.7Ω

關(guān)于螺旋線加熱絲總電流計算，每一根鐵鎳鋁加熱絲的電阻為1.4Ω，R1—R10 的等效電阻為0.14），R1—R50的總電阻為0.7Ω，U+，U-的電壓設為DC 155V，則鐵鎳鋁加熱絲如圖1 排列時U+，U-的總電流為：

I=U/R=155/0.7≈221.4A

關(guān)于螺旋線加熱絲總功率計算，一共50 根3m的鐵鎳鋁加熱絲同時加熱，總功率為：

P=UI=155×221.4=34317W

采用螺旋線加熱絲加熱電源需選型為輸出電流至少為400A，功率為4.8kW 以上，采用鐵鎳鋁加熱絲加熱電源需選型為輸出電流至少為221.4A，功率為3.4317kW以上。

3 改造方案

3.1 施工范圍

本次改造部位確定為右一電場靠近電除塵殼體邊緣，1號機組靜電電除塵器（一室第一電場的八分之一電場，即4個通道，4排陽極、3排陰極小框架）的防板結(jié)改造研究技術(shù)包括電除塵器部分極線，極板的升級更換，電器設備的安裝及電纜敷設，改造完成后對改造部分電場整體調(diào)試及試運。

3.2 施工方案

一是振打裝置拆除，陽極系統(tǒng)振打三排極板設一個振打點，陰極系統(tǒng)振打8 個小框架設一個振打點，按照改造需求，需要保護性拆除B12 室右側(cè)2個陽極振打裝置，后續(xù)恢復利用。

二是頂蓋板拆除，頂蓋板拆除前人員做好高空防墜落措施，作業(yè)人員安全帶懸掛牢靠，切割前將滅火器放置動火區(qū)域，將頂蓋板分塊拆除，利用吊車逐一拆除放置在地面。

三是陰、陽極板拆除，根據(jù)圖紙及施工范圍，改造部位陽極拆除一個小框架（包含3排極板），用吊車懸掛并受力，脫離大梁，拆除定位耙，從除塵器殼體內(nèi)部吊放在地面。陰極框架吊裝前將吊鉤懸掛牢固，陰極小框架懸吊梁斷開位置為距離懸吊桿中心100mm 處，陰極小框架切割前將吊車懸掛并受力，待切割后吊至地面。陽極、陰極小框架拆除如圖2所示。

圖2 陽極、陰極小框架拆除

四是陰極線安裝，本次更換6 排陰極小框架，制作新型框架及極線。重新設置陰極吊點，原吊點位置不動。安裝陰極線前將陰極吊梁安裝完成并保證同極距偏差不大于5mm。陰極框架，檢查無誤后進行安裝。陰極線安裝固定于陰極吊梁，等陰極框架調(diào)整平整后，懸掛陰極線，陰極線懸掛保證所有陰極線的緊張緊力在設計范圍，具體張緊力的大下以陰極線線體繃直稍加吃緊為合格，注意不宜過緊。

五是高壓進線裝置安裝，高壓進線裝置的安裝須結(jié)合高壓電氣設備的安裝、調(diào)試，參照高壓靜電除塵用整流設備使用說明書和電除塵設備調(diào)試指南。安裝應按技術(shù)要求進行，開關(guān)箱安裝應牢固可靠、操作靈活，行程滿足要求。安裝時注意變壓器就位時底座必須與保溫箱加強槽鋼對應。開關(guān)箱分配準確到位，觸點接觸點良好。安裝完畢后須再次檢查各連接點是否可靠，并清除所有異物。

高頻電源安裝完成后將底座與頂板焊接固定，高頻電源與隔離開關(guān)柜接觸法蘭密封嚴密。頂板封閉前檢查高壓引線與陰極吊桿連接牢固，并保證高壓引線與殼體的安全距離大于等于300mm，高頻電源擺放位置等頂蓋板恢復后就近于穿墻瓷瓶位置。

高電流加熱電源不同于高頻電源，其采用定制規(guī)格銅排作為引線，穿過保溫層及頂蓋板均采用穿墻瓷軸，保溫層外側(cè)設置保溫箱，以便保證人員安全及瓷軸加熱，銅排與陰極吊梁采用螺栓連接。

六是電控設備安裝，本次試驗項目所有設備控制均在除塵器就地控制柜集中控制，控制箱預留Modbus 485 通訊接口。可實現(xiàn)DCS 遠程監(jiān)控。就地控制柜控制器采用PLC 控制，主要控制設備有低壓1 臺加熱電源、1臺高頻電源、3 電動高壓隔離開關(guān)柜（自研發(fā)）、2只電磁振打器、2只加熱圈。

本次電除塵器防板結(jié)試驗就地控制柜總電源引自1 號爐0.4kv 除塵PC 配電室1BFC04B01 備用間隔框架開關(guān)柜，需對其柜內(nèi)二次綜保裝置進行定值調(diào)整，需更換CT 互感器。1BFC04B01 斷路器控制方式采用就地分合閘，僅作為供電，所有設備啟停監(jiān)測均在就地控制柜完成，同時在DCS監(jiān)測。就地控制柜配置就地LCD顯示屏，可在就地實時控制。

4 預期改造效果

穩(wěn)定保持電除塵器的除塵效率。通過投運氣化加熱系統(tǒng)，可延長電除塵器的檢修及維護周期，減少維護成本。增強電除塵器應對脫硝催化劑的壽命衰減的影響。提高電除塵器效率，降低脫硫入口粉塵濃度，間接提高脫硫效率。徹底解決極線極板結(jié)垢問題，降低維護成本。

5 結(jié)語

隨著燃煤機組SCR 脫硝系統(tǒng)的運行時間增長，脫硝催化劑投入時間過長導致氨逃逸嚴重，導致電除塵器板結(jié)的情況日加嚴重。通過對電除塵器進行防板結(jié)改造，可以有效的解決陽極板、陰極線板結(jié)的情況，延長陽極板、陰極線的使用壽命，保證電除塵器的除塵效率。