(广东惠州平海发电厂有限公司 广东惠州 516363)
摘要: 本文主要通过试验和理论分析，研究广东惠州平海电厂有限公司静电除尘器在运行过程中，退出烟冷器导致粉尘排放超标问题原因和防范措施。并通过试验，充分利用烟冷器和静电除尘器的配合，在烟冷器运行或退出时，及时调整静电除尘器电控运行方式和烟冷器退出方式，从而保证粉尘达标排放。
关键词：烟冷器 供电方式 退出方式 粉尘排放
Experimental study on the effect of smoke cooler exit mode on dust emission of electrostatic precipitator
XU Zhichang1,GAO Zhiyuan1,JIANG Xiangnan2,HE Deming1,WANG Zhanhui2,
LUO Qiang1 JIN Liwei1
1 Guangdong Huizhou Pinghai Power Station CO.,LTD., Guangdong Huizhou 516363
2 Fujian Longking Co ., Ltd., Fujian Longyan 364000
Abstract: This article mainly through the experiment and the theory analysis, studies Guangdong Huizhou flat Sea Power Plant Co., Ltd. electrostatic precipitator in the operation process, exits the smoke cooler causes the dust discharge excess problem cause and the precaution measure. And through the test, make full use of the smoke cooler and electrostatic precipitator, in the smoke cooler operation or exit, timely adjustment of electrostatic precipitator electronic control operation mode and smoke cooler exit mode, so as to ensure that the dust discharge standards.
Key words: smoke cooler；supply electricity; withdraw from; dust discharge
一 前言
广东惠州平海发电厂有限公司拥有两台1000MW超超临界燃煤机组，1、2号机组均配有福建龙净环保公司的高效静电除尘器设备，除尘效率不低于99.65%。2014年北京博奇公司针对1号机组进行了烟冷器改造，2017年福建龙净环保公司针对2号机组进行烟冷器改造。改造完成后改造指标均达到预期效果，设备运行正常。
2018年4月，2号机组静电除尘器2A11电场故障退出，当汽机做性能试验要求退出烟冷器时，静电除尘器后烟尘排放瞬间升高并超标。
二 现场试验工作
针对上述粉尘排放超标问题，电厂专门组织成立试验小组，对1、2号机组进行了多次现场试验，进行研究与分析。
2.1试验过程设备状态
①1、2号机组烟冷器出口烟温不低于85℃运行，进口凝结水温度不低于70℃运行；
②1号机组静电除尘器1B31电场故障无法投入，2号机组电除尘2A11电场故障无法投入；
2.2试验要求及防控措施
①烟囱出口烟尘浓度按小时均值不超过10mg/Nm3控制，节能优化系统烟尘小时均值数据不超过8mg/Nm3；
②烟冷器退出试验时，密切监视烟冷器进口凝结水压力不超过2.5MPa；
③试验期间静电除尘器电场退出节能模式，维持正常出力运行；
④若试验时静电除尘器其它电场发生故障，引起烟尘超标，需立即终止试验，恢复正常运行，必要时进行降负荷处理。
2.3试验过程以及数据统计
对2号机组烟冷器进行模块整体退出试验、逐个模块拉长时间退出试验和针对2A11故障无法投入情况下单独退出A1烟冷器模块试验。
对1号机组进行了A侧整体退出试验，B侧整体退出试验，针对2B31故障无法投入情况下单独退出B3烟冷器模块试验。
试验数据如下：
①2号机组烟冷器退出试验数据（煤种采用热值在5000大卡/公斤以上的神华煤）
②1号机组烟冷器退出试验数据（煤种采用热值在5000大卡/公斤以上的神华煤）
2.4试验结果
①试验期间在烟冷器运行条件下，进行了煤种切换，确定燃用高灰分煤种对试验结果没有明显的影响；
②1、2号机组烟冷器全部整体退出后，烟囱出口烟尘升高且超标；
③分别单独退出1号机组静电除尘器1B31故障电场对应烟冷器模块，2号机静电电除尘2A11故障电场对应的烟冷器模块，烟尘上升且超标；
④分别单独退出静电除尘器非故障电场对应的烟冷器模块，烟尘略有上升但不超标。
⑤机组负荷小于800MW，退出烟冷器模块，烟尘有上升趋势但能维持不超标。
2.5试验结论
当静电除尘器任一通道第一电场故障无法投运且机组负荷大于800MW时，若发生烟冷器故障退出运行，烟尘排放浓度将无法满足环保排放要求。
三 结果分析
1、静电除尘器的供电方式的影响
静电除尘器收尘的基本过程：a)建立电场，产生电晕，通过电晕放电，使电晕极附近的气体电离，产生大量的正、负离子，并使其附着在尘粒上来实现尘粒荷电。b)在电场力作用下，荷电尘粒向收尘极运动，实现收尘。c)通过振打实现清灰和排灰，达到除尘目的。
静电除尘器常规供电是全能供电，即不间断供电，在除尘余量有达标的情况下，可采用间歇供电方式，达到节能的目的。间歇供电即间断供电，粉尘无法实现永恒荷电，静电除尘器间歇式运行，除尘效率相应降低。
2、烟冷器退出方式影响
当静电除尘器运行正常，单独模块拉长时间退出，粉尘排放不超标。当静电除尘器第一电场故障，无论采取何种退出方式，粉尘排放均超标。
所以静电除尘器第一电场故障是粉尘排放超标的主要因素。
退出烟冷器，烟气温度增高，烟气量瞬间增大，原本吸附在管排上的浮灰会被再次吹起，烟冷器和静电除尘器本体出现“拉灰”现象，也是造成静电除尘器短时间内超负荷，导致排放超标的重要原因。
3、静电除尘器第一电场故障的主要原因
首先，烟冷器投运后，入口浓度增加，空间电荷增多，容易行程电晕封闭，导致静电除尘器开路，降低除尘效率。
其次，静电除尘器前设置有脱硝设备，脱硝设备经常会出现氨排放超标问题（尤其是低负荷运行时），氨逃逸后，氨离子会聚集在阴极线放电针尖位置，导致阴极线肥大，无法正常荷电，从而导致电除尘器开路，降低电除尘效率。这也是静电除尘器一电场经常故障退出的原因。
气体中常会含一些被电离的分子和自由电子，在一个极不均匀的电场施加一定电压时，靠近曲率大的电极附近强电场区，自由电子获得足够的能量，它和气体分子碰撞而产生新的正离子和电子，而新生的电子立刻又参与到碰撞游离中去，使得游离过程加强，生成更多的正离子和电子，这样，由于电子行程上新生成的电子不断参加碰撞游离，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形成电子崩，迁移率大的电子集中在电子崩的头部迅速向阳极方向发展，而正离子则留在电子崩尾部加速撞击阴极使其释放出达到自持放电所必需的二次电子，这样，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕。
电晕的行程过程图
电晕空间电荷对静电除尘器电场有很大的影响，静电除尘器阴阳极之间在外施电压下产生电晕后，在电晕区和电晕外区都有空间电荷的存在。第一，这些空间电荷使得电场分布畸变，导致负极性击穿电压高于正击穿电压。第二，使电晕电流受到自身空间电荷的影响，并使电场、外区空间电荷、电晕电流三者互相处于平衡状态。因此，对于不同性质的烟气和粉尘，由于各种空间电荷对电场影响的程度不同，电晕发生后所产生的效果亦不同。
静电电除尘器中，电晕外区不仅有气体负离子形成的空间电荷，还有许多已荷电的粉尘粒子，由于粒子空间电荷的加入，电晕电流的变化受自身空间电荷影响的情况就要加剧。当电除尘器处理含尘浓度高、粉尘粒度细的烟气时，电晕外区的空间电荷就由气体的负离子和粉尘的负粒子组成，其总量比纯气体负离子大的多，而主要成分是负粒子。由于负粒子的迁移速度比负离子小的多，所以，对其电场的影响就比纯负离子的影响大的多，它使得电晕极附近的场强削弱的更厉害。当烟气中的含尘浓度高到一定程度时，甚至能把电晕极附近的场强减少到电晕的始发值，电晕电流大大降低，甚至会趋于零，这种现象称之为“电晕封闭”。
由于静电除尘器沿电场长度方向负粒子浓度是逐渐减少的，所以，在第一电场主要以负粒子空间电荷影响电场，而末电场则因随着尘粒被除去而主要以负离子影响电场，又由于负粒子的迁移速度比负离子小的多，所以一电场整个负空间电荷对电场的影响要比末电场大的多，这就是静电除尘器运行时一般一电场电晕电流小，而末电场电晕电流大的原因。
烟冷器投运后，静电除尘器进口烟气温度降低，烟气量减少，烟气浓度增加，从而导致电场空间电荷增多，引起电晕封闭，导致电场开路。
对含尘浓度大，易发生“电晕封闭”的静电除尘器，在设计上应采取较窄的极间距，采用放电强的芒刺线、鱼骨线等，使放电集中，增加电风影响。运行中要保证振打机构完好，使电晕线处于清洁状态，减少或防止“电晕封闭”现象的发生。
四 结论
1.当退出烟冷器或者静电除尘器第一电场故障导致粉尘超标时，必须取消间歇供电方式，改用常规供电方式，提高除尘效率。
2.退出烟冷器，烟气温度增高，烟气量增大，比积尘面积减少，静电除尘器运行电压降低（除尘效率和二次电压的平方成正比），除尘效率下降。
3.退出烟冷器，烟气温度增高，烟气量瞬间增大，原本吸附在管排上的浮灰会被再次吹起，烟冷器和静电除尘器本体出现“拉灰”现象，造成静电除尘器短时间内超负荷，易引起排放超标。
4.低温状态，粉尘浓度大，空间电荷多，容易出现电晕封闭，同时脱硝氨逃逸，导致大量氨离子进入电场，在阴极放电区聚集，前电场会出现电晕封闭，导致电场开路，使得静电除尘器除尘效率大大降低。
五 改进建议和措施
1.烟冷器是为了超低排放达标而增加的为静电除尘器提效、节能（减少供电煤耗）的设备，一般情况下烟冷器要随锅炉全负荷运行，随锅炉主体检修，除非换热管发生严重泄漏，导致灰斗堵灰，才可能单独退出烟冷器运行。当遇到紧急情况必须退出烟冷器或者烟冷器故障自动退出时，需紧急降负荷至800MW以下，看粉尘排放浓度再适时调整。人为手动退出需控制逐个模块退出，并且尽量拉长各模块退出时间，以降低对粉尘排放的影响。
2.当静电除尘器有个别电场故障不能投入运行，影响达标排放时，可采用常规供电方式，尽量提高运行电压来使静电除尘器提效。在达标有余量的前提下，静电除尘器的供电方式可调整为间歇供电方式。
3.为防止静电除尘器一电场开路，当出现电晕封闭情况时，除了控制减少投氨量外，需要高负荷运行时采用轮流将一电场停电（约半小时），使大颗粒粉尘对一电场进行冲刷，减少一电场阴极线肥大现象。或停机时用高压水（消防水）对一电场进行冲洗，解决一电场阴极线粘灰问题。
参考文献:
【1】原永涛 林国鑫等 《火力发电厂电除尘器技术》 化学工业出版社
【2】唐国山 《工业电除尘器应用技术》 化学工业出版社
【3】廖增安 蒙骝 郭俊等 《第四届科技大会论文集》
基金项目：
作者简介：徐之昌（1972年8月），男，毕业于西安交通大学 硕士，工程师，主要从事火电厂热机专业技术管理工作。
论文作者:徐之昌,高志远
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：电场论文; 电晕论文; 静电除尘器论文; 粉尘论文; 电荷论文; 机组论文; 烟气论文; 《电力设备》2018年第32期论文;