浅谈静电除尘器在煤泥锅炉的首次应用.pdf

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煤矿现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 浅谈静电除尘器在煤泥锅炉的首次应用 山东华聚能源股份有 限公司 赵建飞 陆幼璋 摘要东滩热电厂第一次在煤泥锅炉上使用静电除尘器, 经过几年的运行, 取得了满意的除尘效果, 也积累了一些实践经验。 关键词煤泥锅炉 第一次使用静电电除尘器经验总结 兖矿集团东滩热电厂于 1 9 9 7年投产 ,锅炉是国内首台 7 5 t / h 煤泥循环流化床锅炉, 为了满足环保要求, 第一次为煤泥 锅炉选配了静电除尘器。经过几年的使用、 摸索, 取得了满意 的效果 。 1 煤泥锅炉的特点 1 . 1 煤泥的特性 煤泥是东滩热电厂的主燃料 , 是洗煤厂工业水经过沉淀、 压滤脱水后的副产品, 水分大、 粒度小、 灰份高。煤泥煤质情况 如下 煤种 煤泥 3 5 . 4 1 2 . 3 7 7 . 4 8 0 . 6 3 0 . 8 1 2 8 .3 0 2 5 4 1 .5 5 1 . 2 煤泥锅炉的特点 由于煤泥煤质的特殊性, 煤泥锅炉具有烟气量大、 烟气含 湿量高、 燃烧控制滞后、 烟尘颗粒细的特点。传统的旋风除尘 器和水膜除尘器, 在 3 5 t / h煤泥锅炉上使用效果不理想。 1 . 2 . 1 锅炉烟气参数 锅炉处理烟气量≤1 8 0 0 0 0 m / h 烟气含湿量 5 - 7 % 含尘浓度 4 5 g / m 1 . 2 . 2 粉 尘指 标 比电阻 1 4 0 C时 6 . 7 1 0 9 Qo c m 粉尘真密度2 . 5 7 m 1 . 2 - 3粉尘分散度 重量百分数 粒度 5 0 u m 重量 % 1 2 . 0 1 3 .0 1 9 .0 1 1 . 0 9 .0 5 . 0 3 1 , 0 强烈的电风, 电流密度可达 0 . 4 , 在高含尘量条件下, 不会产生 电晕封闭, 在实际运行中可持续保持运行电压≥6 0 k V, 保证了 电除尘器的高效运行。 2 . 2 设置阻流加导流型气流分布装置 由于烟气量大, 采用两层阻流加导流型气流分布板, 孔径 大于 8 5 m l / l , 开孔率为 4 5 %, 阻力较小不会堵孔; 在多孔板两 边设置有导流作用的折边, 增加气流分布板的刚性, 确保在强 烈的涡流作用下, 也不会像一般平板那样产生撕裂。 2 . 3 增设迷 宫型的槽形板 由于煤泥循环流化床锅炉粉尘比电阻高、 含湿量偏大, 为 防止引起反电晕, 除选择高压低电流运行外, 在第三电场的出 口增设横置迷宫型槽形板, 既有利于气流分布, 还能对逸出电 场的荷电粉尘进行再捕集。 2 . 4 采取防止阳极板、 阴极线粘灰的技术措施 适当增加振打力、 改进振打结构, 选择最佳振打加速度和 振打周期, 使振打力分布均匀。既保证有效清灰 , 又防止振打 力过大引起的二次飞扬 ,确保极线和极板表面的灰尘以片状 下滑并剥离极板。 2 , 5 采用户外高压供电 高压整流变压器工作电压在 6 0 ~ 7 2 k V,为减少高压电缆 造成的故障, 将整流变压器安装户外, 近距离向阴极供电。 在壳体两侧、 灰斗内等有关部位设阻流板 , 尽可能地减少 气流短路, 使烟气通过电场。 采用倾角大于5 5 o 的较大卸灰角, 并在灰斗一侧增加振动 电机 , 防止灰斗蓬灰搭桥; 做好灰斗和落灰管的保温, 保证灰 斗中灰的温度高于烟气露点 2 0 C, 使灰具有良好的流动性, 防 止灰尘结露粘结而产生堵灰。 2 电除尘设计采取的措施 3 运行 中影响除尘效率的几个重要因素 针对煤泥及煤泥锅炉的具体特点,为确保首台静电除尘 器的除尘效果, 在 3 5 / h煤泥锅炉进行了小型工业性试验, 并在 电除尘设计上采取了针对性的措施。 静电除尘器极间距采用 4 0 0 m m宽间距技术, 确保最佳电 风速度, 并可以有效的遏止高比电阻引起的反电晕现象, 防止 因高含尘量而引起电晕封闭。 2 . 1 采用 “ C ” 型收尘板和 B S管型芒刺电晕线 阳极板采用 “ C ” 型收尘板, 由于板面有沟槽, 易于吸附粉 尘; 阳极板两旁设折边能增加极板的刚性 , 作为防风沟还可以 防止粉尘的二次飞扬;并且使振打加速度传递 良好,易于清 灰; 单位集尘面积的重量轻 , 在高温和振打作用下 , 抗变形能 力强。 B S管型芒刺线与电晕极小框架采用固接方式,使极线永 远不会脱落, 具有坚固耐用 、 不断线 、 起晕电压低 、 放电强烈 、 电流密度大等优点, “ B s ” 线主要依靠芒刺尖端放电, 有十分 76 为防止在电除尘在制造、 安装、 调试环节出现问题, 影响 除尘效率, 除尘器的制造、 安装选择了专业队伍 , 确保了电除 尘的长期可靠运行, 经过近十年的使用, 除尘效果令人满意。 但是 , 影响除尘效率的因素很多, 对一些影响电除尘效率的重 要因素需要重视。 3 . 1 振打装置的影响 振打装置灵活、 锤头和振打砧可靠接触, 是保证除尘效率 的必要条件 , 振打周期和振打时间要系统的考虑, 一般系统振 打原则是 1 避免同一电场的阴、 阳极振打同时工作; 2 前后级电场的振打间断时间要有区别; 3 同一时刻避免前后级阳极振打和分布板同时工作; 4 应用最小公倍数设计前后电场的占空比 即振打时 间与间断时间之比 , 确保自动持续循环。 电除尘器的振打制度基本上按照制造厂的推荐,振打时 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 间一般在现场根据电除尘本体振打轴的运转周期 T 确定, 一 般振打时间取 T的 1 ~ 3倍,而间断时间取振打时间的n 倍 数, 振打周期就是二者之和, 即阴、 阳极在一个周期内振打 1 ~ 3 次, 由于前后电场收尘和积灰的程度不同, 一般根据占空比来 控制周期。以单室三电场除尘器为例, 各电场振打时间/ 间断 时间的占空比一般设定如下 一 电场阴极占空比1 1 , 阳极占空比 1 3 。 二电场阴极占空比1 3 , 阳极占空比 1 5 。 三电场阴极占空比1 5 , 阳极占空比 1 l 1 。 为了确保除尘效果, 电除尘投产以后, 需要根据实际运行 效果, 适当的调整振打时间, 确定正确的振打制度。振打过频, 收集在阳极板上的粉尘不能成块状落人灰斗, 二次飞扬严重, 尤其末级电场的二次飞扬, 将大大降低除尘效率; 反之 , 振打 间隔时间过长 , 阳极板上积灰太厚, 使空间电场 电压下降, 二 次电流降低 , 电晕功率减小, 除尘效率下降 ; 阳极板严重积灰 甚至形成反电晕,使已经被收集在阳极板上的粉尘再次进入 气流。如果比电阻过高发生反电晕现象, 为保持清洁的板线, 克服反电晕 , 可与高压电源连锁, 实现定时断电振打或定时降 压振打, 以改善高压电源的运行特性。 另外 , 为防止电晕极振打装置的电瓷轴断裂, 在振打减速 机和电瓷轴之间要安装保险片,投运初期保险片的选择比较 保守, 保险片经常断裂, 影响振打效果 , 可以逐片增加保险片 的数量 , 确定出合理的保险片数量, 确保振打装置可靠运行。 3 .2 锅炉的影响 1 锅炉投柴油助燃的影响。在点火、 扬火或锅炉负荷在 低到某程度时, 锅炉需要投入柴油助燃, 烟气中会出现大量粘 稠物 投入柴油时 , 造成极线和极板清灰困难, 久而久之, 阴 极线肥大, 阳极板积灰, 导致在额定二次电压下二次电流明显 下降, 除尘效率显著降低。 2 燃烧工况不好, 烟尘含碳量高。锅炉燃烧不充分 、 烟 尘含碳量高, 不仅降低锅炉热效率、 增加排烟黑度, 还影响除 尘效率。 实验表明 飞灰中含炭量低于 6 %时, 含炭量的多少对 飞灰比电阻影响不显著;当飞灰中含炭量超过 6 %而小于 8 % 时, 飞灰比电阻急剧下降; 含炭量进一步增加 , 对飞灰比电阻 的影响又不明显了。 比电阻值在 1 0 6 ~ 1 0 1 1 Qo e m之间, 除尘效 果最佳, 飞灰比电阻于除尘效率的关系如下图 ’ ∞ 。 羹 1 1o . 1 l O 1 0 。 1O 1 O “ } t 电阻 c m 图 1 比电阻与除尘效率的关 系图 为了降低粉尘含碳量, 要适当的增加过剩空气量, 对于每 台锅炉和煤种, 都有一个最佳的炉膛出口氧量值, 这往往需要 在 日常工作中摸索, 如果炉膛过剩空气量太多, 烟气量增大, 会导致除尘效率降低。 3 锅炉负荷变化。锅炉在正常情况下, 烟气流量 、 排烟 温度、烟气含尘浓度等参数值与电除尘器设计的参数值相差 不大, 电除尘器能很好地正常运行。当锅炉出现超额定负荷运 行时 , 烟气流量增大, 排烟温度升高 , 烟气实际流量进一步增 加, 同时锅炉超负荷运行用风量增加往往低于给煤量增加 , 烟 气含尘浓度也增加。这些都会使电除尘器运行工况恶化、 超载 运行、 除尘效率降低。 4 锅炉健康状态不良。锅炉空气预热器堵灰, 排烟温度 升高, 实际烟气流量会增加; 同样, 空气预热器泄漏 , 烟气过剩 空气系数增大, 烟气量也会增加。二者都使电除尘器内烟气流 速上升, 后者还使烟气温度场不均匀, 局部烟气温度过低, 使 其通过的电场局部积灰, 甚至导致极板腐蚀。现有的煤泥锅炉 全部采用为炉顶给料,炉顶有三个直径 5 0 0 ra m的落料 口, 漏 风量很大, 进行必要的给料改造, 减少漏风量, 也能提高除尘 效率。 另外 , 炉内水 、 汽泄漏, 将增加烟气湿度, 虽然在极短时间 内因烟气被调质而降低了煤灰比电阻, 除尘效率会升高, 但时 间稍长, 电除尘器将严重积灰, 尤其泄漏量大时 , 极板甚至结 垢。 3 . 3 保温的影响 由于煤泥锅炉烟气含湿量大, 必须进行可靠的保温 , 最大 限度地减少在电除尘器内烟气的温降,以确保烟气温度高于 露点温度, 防止局部结露, 造成粘灰或钢结构腐蚀。同样, 绝缘 子结露、 粘灰也会产生爬电击穿 , 为防止绝缘子结露、 粘灰, 应 做好绝缘子室和阴极振打保温箱的密封、 保温, 安装远红外线 管状电加热器, 用数字温度控制仪自动控制, 既保证温度高于 烟气露点, 又不浪费电能。 3 . 4 除灰 系统的影响 在运行中, 由于灰斗加热、 保温不良、 插板门漏风, 或采用 水力冲灰时潮气沿落灰管上升, 都会使积灰吸潮结块, 引发灰 斗堵塞、 排灰不畅等故障, 影响电除尘器性能, 甚至造成电场 停止运行。在采用气力除灰时, 输灰管堵塞, 也会造成电除尘 器电场内积灰、 搭桥短路, 高压供电保护动作, 电场退出运行。 确保除灰系统的正常运行 ,做好除尘器灰斗和落灰管的 保温 , 实现灰斗加热和振打装置的可靠运行, 可以有效防止结 露、 粘灰和灰斗堵灰, 另外, 还可以在灰斗增设捅灰孔, 用以清 除灰斗喉部的积灰。 3 . 5 运行 、 维护不 当造成的影响 静电除尘器作为重要的环保设备, 必须严格按规程操作, 加强运行监督和日常维护, 提高运行管理水平。 3 . 5 . 1 严格启 、 停机操作 启动时, 应在除尘器投入使用前 4小时, 启动保温箱内的 电加热器 , 对绝缘套管进行加热, 确保升压正常; 在除尘器投 入使用前半小时, 打开放灰阀、 启动锁气器卸灰, 启动各振打 装置, 使其连续运行, 确保无积灰。 停机时,电除尘应在停机后继续开动各振打机构和排灰 输灰装置 3 0分钟, 使除尘器内积灰彻底排出。 3 . 5 . 2 加强运行监督 、 提 高运行水平 加强设备巡检, 并充分发挥烟气在线监视系统的作用, 勤 观察 、 勤调整, 根据锅炉运行工况、 煤质变化情况, 及时整火花 闪络频率, 保持电除尘高效运行。根据试验测试, 火花频率 4 0 次 / m i n ,效率为 9 9 . 2 1 %,火花频 率 1 2 0次 / n fi n ,效率 为 9 9 . 1 4 % 。 3 . 5 . 3 加 强 日常维护、 提高故障处理能力 定期润滑旋转部位、 检查保温及传动装置情况, 停机时检 7 7 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 6 年第5 期 总第7 4 期 加 电源 盎流检 式漏 电保护 在石 夕锌 中的 应用厦配合 鹤壁煤业集团公司二矿 原志坤李顺明 摘要针对附加电源直流检测式漏电继电器的工作原理, 对电网电容电流的补偿及在应用中的配合 进行分 析。 关键词检漏继电器 动作值 电容电流的补偿应用中的配合 附加电源直流检测式漏电继电器在煤矿井下使用多年, 由于动作值整定简单,数值固定而且能反应电网对地的绝缘 状况, 它保护全面, 它的保护范围几乎能覆盖整个低压供电单 元,唯一不能保护的是一段数米长的井下动力变压器低压侧 至总开关的电缆, 此外这种保护无动作死区, 故障跳闸不受故 障类型 对称的或不对称 和发生的时间、 地点的影响。 1 保护原理 电网若发生漏电故障,最容易检测到的是电网各相对地 绝缘电阻的下降 , 可以在三相电网中附加一独立的直流电流, 使之作用于三相电网与大地之间,这样在三相对地的绝缘电 阻上将有一直流电流通过,该电流的大小的变化直接反应了 电网对地绝缘电阻的变化, 有效地检测和利用该电流, 就可以 构成附加电源直流检测式漏电保护。 2 动作值得整定 作为直流检测型的漏电保护装置,它的动作值应能直接 反映电网对地的绝缘状态,所以不能以Z J 的动作电流 I d z 来 作为动作值, 而必须以r ∑的整定一定要满足人身处点电流 I m a ≤3 0 mA的条件, 根据戴维南定理推出I m a的表达式即 u a U a I ma R ma Z i - j x c r ~3 3 R m a - j x e r 一3 3在不考 虑 电容 C 0 的情况下有 u a I ma r R m a一3 代入 I ma 3 0 m A, U a 3 8 0 V , R m a 1 0 0 0 n, 可以算得 r 3 5 k n, 这说明对于 6 6 0 V电网各相对地的实际绝缘水平必须保证在 3 5 k f l以上 , 如果低于此值 , 则发生人身触电时就非常危险 , 据此可以决定单相漏电时保护装置动作电阻的整定值即 R d z 1 1 1 . 6 k n 。 3 电容电流的补偿 减少电网对地电容对降低人身触电电流有重要意义, 单 纯地提高电网对地电阻到一定程度后,反而会使触电电流增 加, 所以必须调节零序电抗器线圈抽头, 对电网电容电流进行 补偿 , 具体做法为 打开检漏继电器外盖 , 在电源进线端子的 任何一相与地之间接入 0 ~ 5 0 0 m A的交流好安表和 1 k n电 阻 , 然后送上电源, 逐渐调节零序电抗器抽头, 使毫安标的读 数达到最小为止,此时便达到了对电网电容电流的最佳静态 补偿。但是这种补偿是静态补偿, 电感电抗值调定后就不能随 电网对地电容的变化而变化,因而不能保证在整个生产过程 中都达到最佳的补偿状态。 4 直流检测在应用的配合 当一台变压器的低压侧有数台自动馈电开关时。不能在 每台自动馈电开关上都装设一台直流式漏电保护,否则不但 达不到选择性的目的, 反而因为几台检漏继电器并联运行, 使 每台检漏继电器的动作电阻值相应的降低, 由I R ∑ r ∑ , 可以看出当E 、 I E是直流检测式保护的电源电压, I 是继电器 的动作电流值 和 R∑确定后 E I R∑ h∑定值, 如果两台检 漏继电器同时接入电网, 那么流过总绝缘电流 r ∑的电流便会 增大一倍 , 欲使 2 I r E’ I r E, 则 r EI .r ∑『 2 , 亦即此时每台检 测继电器的动作电阻值降低一半, 不能保证安全的要求, 有时 还可能引起继电器误动作, 因此, 在同一个低压电网中, 只能 安置一台检漏继电器, 并将其安装在总的自动馈电开关上。 作 者 简 介 原志坤, 1 9 7 4年 出生 , 男, 河南焦作人 , 助理工程师 。 收稿 日期 2 0 0 6 2 8 查 、 维护、 调整振打装置, 清理绝缘 、 支撑 、 振打瓷瓶, 防止积灰 爬电、 影响除尘效率。定期检查电除尘壳体, 严格控制壳体的 漏风率, 漏入的冷风会使局部区域温度降低, 导致局部结露而 粘灰, 或造成极板、 极线形成温差而变形 , 影响设备寿命和正 常的极间距, 降低电除尘器的运行电压。电除尘器运行中出现 故障是难免的, 发生故障后准确判断故障类型和故障部位, 及 时处理, 对保障除尘效率同样重要。 3 .6 增加脱硫装置后带来的影响 为降低 S 0 2排放, 东滩热电厂增加了炉前脱硫装置, 即在 煤泥中掺入石灰石 C a C 0 3 , 通过炉内燃烧实现固硫。 由于掺 入石灰石脱硫, 烟尘中钙的化合物大量增加, 使烟尘比电阻增 高, 并且增大了烟气的含尘量 , 会影响除尘效率。今后需要提 高脱硫装置的运行管理, 根据煤泥含硫量、 石灰石纯度和颗粒 大小, 摸索合适的C a / S比例, 使煤泥和石灰石均匀配比入炉 , 7 8 既保证脱硫效果, 又减少钙化合物的排放 , 提高除尘效率。 结束语 由于从选型、设计到制造、安装采取了科学而谨慎的态 度,静电除尘器在煤泥锅炉的首次使用取得了成功。自 1 9 9 7 年第 一台静 电除尘器投 运以来 ,烟尘 排放浓度不 大于 1 5 0 mg / m , 除尘效率在 9 9 %以上, 除尘效果令人满意。但是, 在 电除尘运行 四 、 五年 以后 也暴露 出一定 的问题 , 比如 入 口处 的分布均流板磨损特别快, 尾部腐蚀 比较明显, 这些问题需要 在今后的工作中, 通过优化锅炉运行 , 提高炉内一、 二级分离 器效率, 改善电除尘材质和保温等方法, 予以解决。 参 考 文 献 静电除尘器, 黎在时编著, 冶金工业出版社. 收稿 日期 2 0 0 6 - 4 1 2 维普资讯
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