电除尘器阳极板与阴极线粘灰故障处理及防范对策

2019-05-08申加旭邱亚林崔海波耿向瑾

通信电源技术 2019年4期

申加旭，陈红，邱亚林，崔海波，耿向瑾

（云南电力试验研究院（集团）有限公司，云南昆明 650217）

0 引言

电除尘器广泛应用于烟气处理，具有处理流量大、能耗较低、阻力损失较小及维护方便等优势[1-2]。但是电除尘器运行中，阳极板与阴极线容易粘灰，从而诱发反电晕现象，导致除尘效率下降。国内频发电除尘器极板和极线粘灰问题。例如，大唐三门峡发电有限公司二期630 MW机组电除尘器在长期运行后，出现阴极线和阳极板严重积灰、积垢等问题[3]。郑州裕中能源公司二期1 000 MW #4机组在运行期出现极板和极线粘灰现象，导致除尘器运行电流低，除尘效率下降[4]。

云南某燃煤电厂在2018年7月-8月对#2炉电除尘器进行C级检修，检修初期发现阳极板和阴极线粘灰严重。通过现场调研和故障分析，总结了一套切实可行的防范对策。

1 设备概述

1.1 锅炉本体

该电厂#2锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的HG-1025/17.5-L.HM37型循环流化床锅炉。采用循环流化床燃烧技术，循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。锅炉主要由单炉膛、4台高温绝热旋风分离器、4台回料阀、4台外置式换热器、尾部对流烟道、4台冷渣器及1台回转式空预器等部分组成。循环流化床燃烧用风分级送入燃烧室，以降低NOX生成量，除从布风板送入的一次风外，还从燃烧室下部锥段分二层不同高度引入二次风。脱硫剂采用石灰石，以气力输送方式分四点送入回料阀斜腿，分四路进入炉膛。

1.2 静电除尘器

配置两台双室五电场静电除尘器，采用福建龙净环保设备有限公司生产的2BE334/2-5型静电除尘器。静电除尘器的结构包括电气部分和机械部分，电气部分主要由高压直流供电装置（包括其控制系统）和低压控制系统组成。机械部分主要由阳极系统、阴极系统、阴阳极系统振打装置、保温箱、气流均布装置、壳体及灰斗等组成。

2 粘灰故障介绍

2.1 阳极板粘灰故障

一电场和二电场的阳极板和阴极线粘灰严重，属干松灰。一电场和二电场阳极板粘灰厚度大部分为2～3 mm，少部分为5～6 mm，经压缩空气吹扫后，极板粘灰均被吹掉，如图1所示。

图1 阳极板吹灰前后对比

2.2 阴极线粘灰故障

三电场、四电场及五电场的阴极线裹灰严重，且灰团较硬。正常阴极线的粘灰较松软，经振打后，大部分能自行掉落。但检修发现，三电场、四电场及五电场的阴极线芒刺头裹灰达10～15 mm，质地坚硬，属致密灰，且阴极线芒刺头粘灰通过振打不能清除，如图2和图3所示。

图2 阴极线裹灰

图3 阴极线芒刺头粘灰

3 故障原因分析

3.1 煤样、灰样成分分析

#2炉开展修前试验之前，对入炉煤和石灰石成份进行分析，300 MW工况的实验日期为2018年3月29日，225 MW工况的实验日期为2018年4月24日，160 MW工况的实验日期为2018年4月25日，结果如表1和表2所示。常规电除尘器难以达到理想除尘效果。当比电阻过大时，粉尘无法释放电荷，不仅造成清灰困难，而且会在粉尘层增加一个附加电位，使电场场强下降，迁移速度减缓，电除尘器电流大幅增大，电压降低，进而造成粉尘二次扬尘严重，除尘效果显著恶化。

表1 试验入炉煤分析

表2 石灰石成分分析

由表2和表3可知，灰中氧化钙（CaO）含量最高。投入石灰石脱硫后，比电阻随CaO含量增加而迅速上升，如图4所示，对除尘效果影响较大。

对燃烧后的灰样成分进行分析。其中，设计煤质为小龙潭煤矿，校核煤质一为小龙潭坑，校核煤质二为布沼坝坑，结果如表3所示。

3.2 高比电阻粉尘影响分析

反电晕是指沉积在收尘极表面上的高比电阻粉尘层产生的局部放电现象。电除尘器最适合的粉尘比电阻范围为104～1 010 Ω·cm，当粉尘比电阻超过临界值1 010 Ω·cm后，电除尘器的性能随粉尘比电阻的增高而下降[5]。当粉尘比电阻超过1 012 Ω·cm时，采用

图4 灰中氧化钙含量对比电阻的影响

脱硫剂采用石灰石，石灰石氧化钙含量高，进一步加剧灰中氧化钙的含量，对除尘器造成不利影响，如表4所示。实验机组负荷均为300 MW，允许排放浓度均为不大于50 mg/Nm3。

表3 灰成分分析

3.3 投运低压省煤器影响分析

2011年该电厂为降低锅炉排烟温度，在电除尘入口布置了低压省煤器[6]。低压省煤器受热面安装于空预器出口至电除尘入口的四个上行竖直烟道内，分甲乙两侧对称布置，四个烟道内各布置一组受热面，如图5所示。

机组电负荷162 MW时，低压省煤器入口烟温为105.95～129.19 ℃，低压省煤器出口烟温为113.74～117.78 ℃（即除尘器进口烟温），除尘器出口烟温为108～117 ℃，如图6所示。

图5 低压省煤器布置图

表4 除尘器除尘效率实测分析

由表1可知，烟气酸露点温度为131～135 ℃。当烟气温度低于酸露点温度时，硫酸蒸汽（SO3）结露呈液态，腐蚀除尘器设备。投用低压省煤器后，电除尘器运行期间入口烟温较低。BE型电除尘器的入口烟温要求为130 ℃以上，但机组运行中入口烟温多为100～120 ℃。虽然烟温低可升高干灰比电阻，提高除尘效率，但也会导致火化率增多，四电场和五电场灰斗内干灰流动性[7]。检修期间发现如下问题：（1）三电场#3、#4灰斗下料口出现严重的干灰板结现象；（2）四电场各仓泵灰斗下料口有局部板结现象；（3）五电场#3、#4灰斗积灰较多，灰较潮。

3.4 脱硝系统影响分析

脱硝装置未投用前，一电场和二电场的阳极板基本无粘灰现象，2015年投用后，一电场和二电场的阳极板粘灰逐年增多。2018年机组负荷较高，粘灰严重，导致一电场和二电场的阳极板粘灰严重，三电场、四电场及五电场的阴极线裹灰严重。通过对#2炉进行C级检修发现，有四个喷嘴损坏，损坏比例为16.67%（共计24套喷嘴），如图7所示。

当机组电负荷294 MW时，#2炉尿素流量为0.674 6 t/h，按喷嘴损坏比例计算，有0.11 t/h液氨不经过喷嘴雾化，直接喷入分离器；当机组电负荷197 MW时，#2炉尿素流量0.189 t/h，有0.03 t/h液氨不经过喷嘴雾化，直接进入分离器反应。氨气量分布不均，氨逃逸量增大。多余的氨与烟气中的硫化物发生反应，当氨逃逸不严重时生成NH4HSO4，当氨逃逸严重生成（NH4）2SO4，化学反应式为：

图6 162 MW时除尘器进出口烟温

图7 尿素溶液喷射系统（喷嘴）

生成的NH4HSO4在200 ℃以上呈液态，具有强腐蚀性和强黏性。NH4HSO4易与烟气中粉尘粘合，提高细微颗粒的凝并能力，降低烟尘表面比电阻值。当NH4HSO4少量时，有助于提高电除尘器的除尘效率。由于NH4HSO4的强粘性，如果大量的NH4HSO4与灰尘结合后黏附在电除尘器的极板或极线上，将极难掉落或振打下来，严重时导致电流降低，设备腐蚀。

分析五电场阳极板和阴极线的送检灰样发现，#2炉五电场阴极线渣样中亚硫酸铵含量为0.08%，硫酸铵含量为45.71%；#2炉五电场阳极板渣样中亚硫酸铵含量为0.08%，硫酸铵含量为0%。硫酸铵在400 ℃以上时为固体粉末，提高了进入静电除尘烟气的粉尘浓度，加重了电除尘器的工作负荷。其他条件不变的情况下，静电除尘器需缩短清灰周期，否则当烟气湿度增加时，灰尘易粘结在阴极线和阳极板上。尤其是低压省煤器投运期间，由于排烟温度的降低，灰尘更易粘结，从而引起除尘器供电异常，效率下降[8-9]。