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【科塵】電除塵器高頻改造后的優化運行

人氣:510 發表時間:2019-08-11 【


2019-08-1115:28:32

  電除塵器高頻改造后,通過對振打系統、電場參數進行優化運行,有效地降低了煙塵排放濃度及電除塵器的電耗率,達到節能與環保雙優。


  某電廠安裝3臺650MW燃煤發電機組,除塵方式采用靜電除塵器,每臺爐安裝一臺型號為2BE486/2-5雙室臥式電除塵器,采用頂部電磁振打系統。該電除塵器自投產以來,運行正常,除塵效率達到設計值99.81%,出口煙塵排放濃度為60-80mg/Nm3(設計值100mg/Nm3),在鍋爐MBRC工況下,單臺電除塵器日耗電量最高達到37000kWh,電除塵廠用電率0.35%。為了降低能耗,于2013年3月-2014年6月分別對三臺機組電除塵器進行了改造,主要改進內容有:一、二電場由工頻電源改為高頻電源,三、四、五電場控制柜元器件更換及控制軟件優化處理,原電磁振打系統不變。通過上述改造后,單臺電除塵器日耗電量由原來的37000kWh下降到22000kWh,除塵廠用電率由0.3%下降到0.2%,能耗指標降幅30%以上;電除塵器出口煙塵濃度由60~80mg/Nm3降低到25~30mg/Nm3,降幅50%以上,達到了預期的改造效果。


  1存在的問題


  1.1電場內部積灰導致跳閘


  該電廠的入爐煤大多為本地劣質無煙煤,灰份在40%以上(設計值38%),粉塵比電阻最高可達到9.56×1012Ω˙cm。高比電阻粉塵帶來難以捕集、粉塵粘附性高、在電場內部形成反電暈等不利影響。隨著運行時間增加,電場內部積灰逐漸增加,極間距減少。一、二電場由工頻電源改為高頻電源后,運行中捕集的高比電阻粉塵較之前更多,因而一、二電場極板、極線上的積灰增多,頻繁引起電場過流保護跳閘。


  1.2不符合國家新排放標準


  2014年7月,隨著環保排放新標準的出臺,必須對電除塵器的運行進行進一步的優化,將出口煙塵濃度控制在20mg/Nm3以下,電除塵器廠用電率控制在0.18%以下。


  2優化措施


  2.1優化電磁振打系統運行


  電除塵器的除塵效率主要取決于電場強度的大小,而電場強度又與電極之間的電暈電壓和電流有關,將電暈電壓和電暈電流之間的關系稱為伏安特性,據之繪制的曲線圖稱為伏安特性曲線,是衡量電除塵器安裝、檢修質量及運行工況的重要依據。


  在電除塵器改造完工后,對每個電場進行空載試驗,繪制冷態伏安特性曲線,對比廠家提供的曲線數據,為改造工程的驗收提供依據,確保了電除塵器良好的初始狀態。


  2013年6月底,該電廠2號機組電除塵器高頻改造完成,進入168h試運。試運初期,電除塵器出口煙塵濃度由60~80mg/Nm3降至28mg/Nm3達到了改造技術協議中的相關要求。隨著運行時間的增加,一、二電場(高頻電源)頻繁出現二次電流歸零導致電場跳閘故障,電除塵器出口煙塵濃度升至30mg/Nm3以上。為了解決電場跳閘的問題,對2號機組電除塵器進行了24小時跟蹤,抄錄數據、繪制熱態伏安特性曲線,電場跳閘前的兩種伏安特性曲線如圖1和圖2所示。


  在圖1中,伏安特性曲線向右平移,即相同電壓下,電暈電流較為平均地減少,這一般是由放電不良造成的,也就是說電場內部積灰較多引起電暈封閉。圖2中,電場伏安特性曲線向右發生旋轉,同一電壓下,電暈電流大幅降低,據此分析,電場內部發生了反電暈現象。電暈封閉及反電暈的發生,根本原因為高比電阻粉塵導致陽極板或陰極線上積灰過多。要消除此問題,必須由振打系統入手。首先分析了電磁振打系統接線原理,如圖3所示。振打器連接成矩陣形式(每個室的振打形成一個矩陣),任何時刻,矩陣中每次只允許一個振打器投入運行。同時,由于振打器的內部高度是固定的,因此,要加強振打,只能采取加強振打頻率、調整振打運行方式的方法來實現。


  1)減少振打器的間隔時間以加強振打頻率,由原設的1s降低至0.5s。這樣,在相同的時間內,每臺振打器的振打次數都實現了翻番,振打強度得到了提高。


  2)調整振打運行方式,在電場工作狀態下,由于靜電力的作用,極板、極線上的粉塵粘附性能很強,很難徹底將其振落。為了降低粉塵的吸附力,在廠家提供的控制軟件中,嵌入了斷電振打邏輯,即同一電場中,只要有一臺振打器進入振打狀態,即停止向電場供電或降低二次電壓。斷電振打雖然能減緩粉塵的沉積,但沒有徹底改變電場積灰跳閘的故障。為止,對斷電振打邏輯進行了二次加強,高頻電場每隔45min停運10min(時間可調整),依次循環。電場停運后,因靜電作用引起的粉塵粘附能力明顯降低,振打效果大大加強,完全避免了電場內部積灰導致二次電流逐漸降低的問題,電場的出力始終保持在最佳狀態。


  3)采取矩陣與分組相結合的振打方式,以矩陣方式為主,每日中班調至分組方式運行30min。這樣,即發揮了矩陣方式下快速振打的優勢,又使得陰極框架得到充分振打,清灰效果良好。


  通過對電磁振打系統的優化運行后,電場內部基本無積灰現象,對2號機組優化運行前后,陽極板上積灰情況進行了拍攝存檔。


  2.2調整電場運行參數


  電除塵器改造完工后,在試運行中,為了保證煙塵排放達標,采取了電場高參數運行,電場的電流極限在80%以上運行,但根據脫硫入口CEMS表返回的數據來看,高電場參數并沒有帶來最低的排放效果。同時,由于電場運行電流大,能耗也逐漸提高。為了找到除塵效率與節能的最佳結合點,進行大量的試驗。首先,收集了鍋爐各個負荷點下,不同的電流極限時脫硫入口原煙氣煙塵、脫硫出口凈煙氣煙塵以及煙囪凈煙氣煙塵數據,以鍋爐負荷600MW時電場參數與煙塵排放數據為例,見表1。


  如表1所示,電場運行二次電壓30~40kV二次電流260~400mA時,電除塵器出口煙塵排放最低,能耗最小。為了驗證試驗數據的準確性,我們將電場的運行二次壓統一調整為35kV,二次電流300mA,順利通過了湖南省環境監測中心站對該電廠除塵器改造項目的驗收測試,三臺電除塵器出口煙塵濃度實測值全部在12mg/Nm3以下,較優化運行前降低16.5mg/Nm3,按煙氣量1800000Nm3/h計算,每天可減少煙塵排放712kg,詳細測試數據見表2。


  因電場參數較之前有明顯的降低,故而耗電率大幅下降,表3為電除塵器改造前、后電量數據對比。根據表3可知,在電除塵器進行高頻改造并優化運行后,平均日耗電量減少10487kWh,電除塵廠用電率下降45%。


  3效益分析


  該電廠1號機組電除塵器自2014年6月改造完工,至當年10月份,共優化運行952h,節電415700kWh,減少煙塵排放總量28242kg;


  2號機組電除塵器自2013年7月改造完工,2014年1月至10月份,優化運行2157h,節電792700kWh減少煙塵排放總量63991kg;


  3號機組電除塵器自2014年5月改造完工,至10月份,優化運行3575h,節電1810000kWh,減少煙塵排放總量103058kg。


  按照機組年平均利用小時5000h計算,單機每年可降低除塵廠用電量2180000kWh減少粉塵排放148t,大大減輕了對環境的污染,取得了良好的經濟效益與社會效益。


  4結論


  電除塵器經高頻電源改造后,通過二次優化運行,成功選取了最佳運行工況點,有效地提高了電除塵器的運行效率,降低出口煙塵排放,做到節能與環保雙達標。


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