火电厂影响电除尘器性能的主要因素

火电厂影响电除尘器性能的主要因素蒙骝福建龙净环保股份有限公司2019/8/171排烟温度的影响2煤粉细度的影响3空气预热器漏风的影响4负电性气体的影响5煤/灰参数的影响2019/8/176V-I特性曲线的运用（故障诊断）7电源选型和电气参数的影响8振打清灰的影响9堵灰、输灰的影响2019/8/17一、排烟温度的影响：1、排烟温度升高，使烟气量增大，电场风速提高，而除尘效率呈指数关系下降。从看，v↑,η呈指数关系下降。式中v—电场风速，s—异极距，l—电场长度。svlωehsnvhωeQAωeωfeη12ln21112019/8/17例1：内蒙某电厂20万kW机组干法脱硫电除尘器，其部分设计参数为：一级电除尘器截面积为336m2，排烟温度T＝132℃，电场风速V＝1.07m/s，烟气量Q＝1252334m3/h，一级电除尘器效率η＝90%，一级电除尘器比集尘面积f＝26m2/m3/s。二级电除尘器截面积为364m2，排烟温度T＝75℃（不脱硫时T＝130℃），电场风速V＝0.88m/s，烟气量Q＝1159200m3/h，二级电除尘器比集尘面积f＝93.89m2/m3/s，2019/8/17要求在脱硫和不脱硫两种工况下，排放浓度小于50mg/Nm3。该电除尘器刚投运时排放浓度高达700～900mg/Nm3，经查，其主要原因之一是排烟温度过高，T＝170～190℃，烟气量增大到Q＝1550000～1650000m3/h，由于排烟温度增加50℃，加上系统漏风，烟气量增加30%多，电场风速提高到V1＝1.364m/s、V2＝1.26m/s，使得除尘效率下降，排放浓度大大增加。2019/8/17※一般排烟温度升高10℃，烟气量增加2.5%。2、排烟温度升高，使电场击穿电压下降，除尘效率下降。温度升高10℃，电场击穿电压下降3%。经验公式：式中：Tt＝上升温度＋273oK，T0＝273oK03861.200)(TTttTTUU击2019/8/17用上式计算例1，排烟温度升高50℃，电场击穿电压下降19.6%。由于排烟温度升高了50℃，所以该电除尘器实际运行的二次电压只有31～43kV，大大低于一般应该达到的二次电压55kV以上，因此电除尘器的效率大大下降，排放浓度大大增加。※注：当该系统的脱硫塔喷水时，排烟温度下降到132℃，二次电压上升到41～53kV。2019/8/17例2：广东某电厂60万kW电除尘器，有一段时期因锅炉结焦，使排烟温度升高到160℃以上，除尘效率下降，烟囱冒烟。后增加几台吹灰器，又掺烧部分其它煤，使排烟温度下降到122～135℃，因此电除尘器的效率提高，排放浓度下降到27mg/Nm3。2019/8/17例3：福建某电厂13.5万kW（循环硫化床锅炉）电除尘器，由于煤的挥发分很低，Vdaf＝3.8%，煤很难燃，排烟温度经常在160～180℃（设计排烟温度139℃），电除尘器实际运行的二次电压只有40kV左右，除尘效率下降，烟囱冒烟。※注：省煤器爆管漏水时二次电压上升到60kV。2019/8/173、排烟温度升高，使粉尘比电阻增大，易形成反电晕，除尘效率下降。以上几个例子的电除尘器，当排烟温度在150℃左右时，粉尘的比电阻最高，电除尘器的后面几个电场都出现过反电晕现象，或者低电压、大电流，造成除尘效率下降。2019/8/172019/8/17从锅炉系统看，造成排烟温度升高的因素有：※煤粉变粗、煤的挥发分变低、煤的水分增大、炉结渣等都会使排烟温度升高；※一、二次风配风不当，使火焰中心上移，导致排烟温度升高；※对流受热面堵灰、换热器减少亦可使排烟温度升高。2019/8/17磨煤细度一般用R90（烟煤、无烟煤）和R200（褐煤）表示，褐煤的可燃性好，一般磨煤细度的设计值为R200＝20%。烟煤、无烟煤R90越小，则煤粉越细，煤燃烧越完全，Cfh越少，反之。Cfh能降低粉尘比电阻，但Cfh超过10%后，会造成碳粉的反弹和二次扬尘，除尘效率下降。经验公式：经济的磨煤细度R90＝6＋0.7Vdaf%二、煤粉炉磨煤细度的影响：2019/8/17例1：湖北某电厂30万kW机组电除尘器，烧无烟煤，R90＝12%（设计值），而实际运行值为32%，使三次风带入的煤粉不能完全燃烧，大量的碳粉进入电除尘器，而常规电除尘器对低比电阻的碳粉是很难收集的，因此大量的碳粉进入引风机，造成风机严重磨损、动平衡失调，以致于投运286小时，引风机飞车。2019/8/17例2：目前部分13.5万kW以下（循环流化床锅炉）电除尘器，由于循环流化床锅炉实际运行时的循环倍率较低，Cfh达20%左右，造成碳粉的反弹和二次扬尘，除尘效率下降。2019/8/17200MW以上的大机组一般用回转式空气预热器，漏风率一般设计值为8～12%，但运行后容易增大，其结果使烟量增大，除尘效率下降。当空预器漏风率为8%时，空气预热器前的氧量一般为3.5～4.5%，大于此值则为系统的漏风率加大。三、回转式空气预热器漏风的影响：2019/8/17例1：河南某电厂30万kW机组电除尘器（进口机组），由于回转式空气预热器漏风率达40%，而且很难调小，除尘器电场风速达1.7m/s，因此除尘效率大大下降。例2：陕西某电厂30万kW机组电除尘器（进口机组），由于回转式空气预热器漏风和锅炉系统漏风使除尘器电场风速达1.9m/s，因此除尘效率很低。2019/8/17※国家标准中要求，对电除尘器考核试验时，电除尘器的排放浓度应折算为电除尘器出口氧量为6%的值，过剩空气系数。计算公式：而回转式空气预热器漏风率4.162121出入出22221OOO4.12019/8/17火电厂烟气中的负电性气体主要是SO2和H2O（水蒸汽），它们是形成稳定负电晕的必要条件。这是因为负电性气体形成的负空间电荷起着限制放电发展，使火花推迟发生，击穿电压高，电晕才稳定，才有高的除尘效率。四、烟气中负电性气体的影响：2019/8/17※几种气体击穿电压的对比空气SO2H2O（水蒸气）11.82.8※SO3的影响：一般烟气中的SO2约有1%会转换为SO3，而烟气中只要有8～10ppm的SO3，SO3＋H2O→H2SO4，在粉尘的表面形成酸膜，增加粉尘的表面电导，使粉尘的比电阻降到109～1010Ω·cm，电除尘器性能就会好。2019/8/17经验公式：mg/Nm3式中——烟气中SO2的浓度；Sar——煤的硫收到基成分；Qnet.ar——煤的低位发热值。SO2、SO3浓度的换算：ppmmg/Nm3SO212.857SO313.57100050.2arnetarsoQSC2SOC2019/8/17※烟气中H2O（水蒸汽，用表示）的影响：烟气中由三部分组成：煤中的水分；过剩空气带入的水分；氢燃烧生成的水分。除褐煤外，氢燃烧生成的水分要占烟煤、无烟煤燃烧后总水分的60～70%。因此要特别关注Har的多少。一般在9%以上时，粉尘的比电阻一般在109～1010Ω·cm，除尘性能好。计算公式：V0＝0.0888(Car＋0.375Sar)＋0.265Har－0.0333OarNm3/kgOHX2OHX2OHX2OHX22019/8/17V0——理论空气量（每公斤煤燃烧生成的烟气容积）——（每公斤煤燃烧生成的水蒸气体积）——炉膛出口过剩空气系数，一般取1.2。kgNmVMHVtarOH300161.00124.0111.02OHV2kgNmVNVSCVararargy300)1(1008.079.0)375.0(100866.12019/8/17Vgy——干烟气容积（每公斤煤燃烧生成）因为每公斤煤燃烧生成的烟气量为：，所以水蒸气占烟气的百分比为：OHgyyVVV2OHX2OHgrOHOHVVVX2222019/8/17例1：河南某电厂30万kW机组电除尘器投产后烟囱冒烟。经查，煤的Sar%变化很大是主要原因之一。设计煤种的Sar%＝1.88%，设计除尘效率为99.6%，而实际运行燃烧煤的Sar%＝0.6%以下，实测除尘效率为99.15%，未达标。经计算，设计煤种的Sar%＝1.88%，烟气中的SO3有11.89ppm，比集尘面积f＝75m2/m3/s。而实际运行燃烧煤的Sar%＝0.6%，烟气中的SO3只有5.27ppm，因此，所需比集尘面积应达到f＝2019/8/17100m2/m3/s以上时，才能满足设计除尘效率为99.6%的要求。※注：该机组电除尘器实际运行，当机组负荷在24万kW以下时，烟囱基本看不到烟，但随着机组负荷的再增大，烟囱就能看到冒烟，这说明，实际运行燃烧煤的Sar%变低，原设计电除尘器的比集尘面积小了，不能满足实际运行燃烧煤的Sar%变低对电除尘器比集尘面积的要求。2019/8/17例2：对电除尘器性能影响很大，尤其当Sar%小于0.5%以下时，对电除尘器性能影响是第一位的。如：淮北煤、淮南煤的Sar%都在0.5%左右，其它化学成分也相近，但淮北煤的＝7.5%，而淮南煤的＝9.5%，因此淮南煤比淮北煤好除尘得多。若两种煤都要求除尘效率为99.8%，对淮北煤，所需比集尘面积应为f＝135m2/m3/s，而对淮南煤只需f＝98m2/m3/s就行。OHX2OHX2OHX2OHX22019/8/17电除尘器对不同的煤、灰性质和烟气特性表现得很敏感，同一容量机组的电除尘器，由于煤种不同、工况不同，除尘的难易程度差别很大。1、煤技术参数的影响对电除尘器影响较大的有Car、Sar、Mt、Har、Aar以及煤工业分析中的挥发份Vdaf和低位发热值Qnet.ar等。五、煤、灰参数的影响：2019/8/17Car：煤含碳量越高，发热量就越高，燃尽也较困难，飞灰中含碳量也较高。应注意无烟煤的飞灰可燃物导致粉尘低比电阻而造成除尘效率的下降。另外，从的计算公式可知，煤含碳量越高，烟气中就越低。Sar：Sar＞3%为高硫煤，Sar＝1～2%为中硫煤，Sar＜1%为低硫煤。煤的含硫量对飞灰比电阻有较大的影响。煤中硫在燃烧时产生SO2，一般情况下，大约SO2有0.5～1%氧化成SO3，它增强飞灰的表面电导，使飞灰比电阻OHX2OHX22019/8/17下降。Sar＜1%的低硫煤，因SO3少，所以飞灰比电阻高，易发生反电晕。Mt：水份有利于飞灰吸附而降低粉尘表面电阻（SO3＋H2O＝H2SO4）。另外，水分可以抓住电子形成重离子，使电子的迁移速度迅速下降，从而提高间隙的击穿电压。还有，水份高使荷电容易，使空间电荷的作用加大。总之，水份高，则击穿电压高，粉尘比电阻下降，除尘效率提高。2019/8/17Har：Har高，则H2O高（2H2＋O2＝2H2O），H2和H2O是1比9的关系。Aar：粉尘荷电后，使电场中的空间电荷增多，电晕电流受自身空间电荷的影响因此而加剧。当电除尘器处理粉尘浓度高，或粉尘粒度细（比表面积大，，d越小，则s越大），空间电荷影响越大。电场电晕外区dddS66322019/8/17的空间电荷由气体的负离子和粉尘的负粒子组成，由于负粒子的迁移速度比负离子小的多（近千倍），对其电场的影响比负离子就大的多，它使电晕极附近的场强削弱的更厉害，严重时会造成电晕封闭。对火电厂而言，一般含尘浓度＞30g/m3，或者粉尘比较细时（如液态排渣炉粉尘、循环流化床锅炉在高倍循环倍率运行的粉尘），要考虑防止电晕封闭的发生。含尘浓度的经验公式：g/Nm321)1.0(.arnetarQAC2019/8/17Vdaf：挥发分高的煤易燃烧，反之，挥发分少的着火难，也不容易完全燃烧。挥发分含量是对煤进行分类的重要依据。一般，Vdaf＜8%的为无烟煤，Vdaf＝8～15%为贫煤，Vdaf＝15～40%为烟煤，Vdaf＞40%为褐煤。Qnet.ar：由于各种煤的发热量差别很大，对于一定额定出力的锅炉而言，烧较低发热量的煤，就意味着要多烧煤。这样，在额定出力情况下，煤中各化学成分的实烧质量百分数和煤元素分析中的质量百分数会不同。因此2019/8/17常