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湿式电除尘器在电厂运行中常见故障的分析与处理
      湿式电除尘器能去除90%以上的PM2.5细微粉尘、SO3烟雾,并能达到几乎零浊度的排放,此外还能去除汞、NH3、SO2和HCI等.探讨了湿式电除尘器在我国燃煤电厂的应用情况。
      关键词:湿式电除尘器WESP;燃煤电厂;PM2.5;烟气脱硫等

引言

      近年来随着火电装机容量不断增长,排放污染物的总量增加对大气环境造成了很大压力,为落实国家的科学发展观,新颁布的火电厂污染物排放标准(GB13223-2011)已于2012年1月1日正式实施。随着新标准的出台,人们对细微粉尘、酸雾、重金属等污染物危害环境和身体健康的认识也更进一步提高,国家对大气污染物排放标准还会不断地提高,特别是PM2.5这种对人体健康危害极大的细微颗粒物势必会成为国家对大气污染物排放标准的控制指标。而现有的湿法脱硫系统几乎没有去除PM2.5颗粒物的能力,对汞和SO3气溶胶等的脱除也十分有限,导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象,或者是有长长烟尾的“蓝烟”现象。随着工业的不断发展,这些污染物对环境造成的危害越来越严重,而现有的除尘技术仍达不到理想的效果,因此十分有必要讨究一种新的、高效去除细微粉尘、SO3酸雾、汞金属等污染物的技术来减少对环境的污染,并能够大型化地应用于工业当中。

1、WESP发展过程
      早在1977年全世界第一台湿式电除尘器就已应用于去除硫酸酸雾,随着技术的不断发展,湿式电除尘器不断被推广到多个应用领域。特别是在冶金和化工工业上的大量应用,使湿式电除尘技术趋于成熟。目前大部份燃煤电厂使用湿式烟气脱硫系统,也为WESP在电厂的应用创造了有利条件,所以有必要研究湿式电除尘技术,为燃煤电厂提供一个既能满足极低排放又能控制复合污染物的前瞻性可靠技术。在燃煤电厂的应用中表明,湿式电除尘器能去除90%以上的PM2.5细微粉尘、SO3烟雾,并能达到几乎零浊度的排放,此外还能去除汞、NH3、SO2和HCI等。因此,湿式电除尘器是作为燃煤电厂大气污染治理的终端处理设备的首选。

2、WESP工作原理
      湿式电除尘器是由除尘器本体、循环水系统、配套高压整流设备及低压控制系统共同组成的机电一体化产品。它的主要工作原理是直接将水雾喷向电极和电晕区,水雾在电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化,在这里,电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并,共同对粉尘粒子起捕集作用,最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集;与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是:湿式电除尘器是将水喷至集尘极上形成连续的水膜,流动水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。尽管湿式电除尘的类型和结构很多,但基本原理相同,都是用电除尘的方法分离气体中的气溶胶和悬浮尘粒,主要包括以下四个复杂而又相互有关的物理过程:
      2.1.气体的电离。
      2.2.气溶胶、悬浮尘粒的凝并与荷电。
      2.3.荷电尘粒与气溶胶向电极运动。
      2.4.水膜使极板清灰。

3、WESP的主要结构
      湿式电除尘器的结构与ESP结构不同之处在于湿式电除尘器取消传统振打清灰方式,而用一套喷淋系统取代振打系统用以清灰,由于取消振打,避免了二次扬尘的出现,同时电场中的水雾在电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化,可以大幅降低粉尘比电阻,提高运行电压,因而能实现接近零排放,以达到WESP更高的收尘效率、脱除SO3、PM2.5等污染物的目的。(如图1所示)

      在湿式电除尘器里,由于喷入水雾,而使粉尘凝并、增湿,粉尘和水雾在电场中一起荷电,一起被收集,水雾在收尘极板上形成水膜,水膜使极板保持洁净,使得湿式电除尘长期高效运行。污水经排污口排出进入污水处理系统,形成闭环系统。(如图2所示)

      湿式电除尘器本体部分的主要结构包括:壳体(含支座)、内部构件、高压进线、进出口喇叭系统、灰斗、钢支架、楼梯平台、热风吹扫系统、给水系统、喷淋系统等。

      湿式电除尘器设计规范

4、WESP的优点
      湿式电除尘器的性能不受比电阻影响,不受煤灰性质影响,没有二次扬尘,没有运动部件,因此,性能稳定可靠,效率高,可实现超低排放,彻底解决烟囱排放问题。此外,湿式电除尘器对SO3、PM2.5有很好的脱除效果,能够解决湿法脱硫带来的石膏雨,蓝烟酸雾环境问题,缓解下游烟道、烟囱的腐蚀,节约防腐成本。可以在很长一段时间内满足国家新标准要求,达到“一劳永逸”的效果。
      总之,湿法脱硫后增设湿式电除尘器具有:
      4.1.稳定实现超低排放(低于10mg/Nm3),远远低于当前国家新排放标准要求(30mg/Nm3,长三角地区20mg/Nm3)。
      4.2.有效脱除PM2.5微细粉尘和气溶胶,改善烟囱透明度,满足更长远的国家空气质量控制要求。
      4.3.有效脱除SO3,缓解下游烟道、烟囱的腐蚀,节约防腐成本。
      4.4.解决湿法脱硫带来的石膏雨,蓝烟酸雾环境问题。

5、WESP的条件限制
      布置湿式电除尘器的主要条件限制:进入WESP电场的烟气温度需降至饱和温度以下。因为即使运行温度仅高于冲刷液绝热饱和温度10℃,也会使粉尘颗粒干燥,产生污染物,因此在结构上必须采取良好的抗结露措施;在高粉尘浓度或高SOX浓度下的烟气条件下,不宜采用WESP;需要设置废水处理设备;需采取防腐措施,WESP各主要部件选用的结构材料,均需有一定的抗腐蚀特性,尤其是阴、阳电极。但是若WESP布置在湿法烟气脱硫系统的下游,上述前三个问题均可得到解决。

6、WESP的启动注意事项
      6.1.提前8小时以上投入绝缘子室电加热及热风吹扫系统,确保绝缘子室温度大于60℃以上。
      6.2.湿法脱硫系统必须提前投运,避免干态、高温烟尘进入湿式电除尘器,导致内部件结垢并损坏内部防腐涂层。
      6.3.在下述三个条件同时符合时可开启湿式除尘器:
      6.3.1剩余25%油枪工作且投粉35%正常稳定运行或油枪完全退出后。
      6.3.2进入湿式除尘器烟气温度低于70℃。
      6.3.3脱硫设备已经开启。
      6.4.开启湿式电除尘器步骤:先开低压给水系统再开高压供电系统。
      6.5.严禁在锅炉完全投油或脱硫未开启有高温干烟气时开启湿式除尘器。

7、WESP的停用注意事项
      7.1.湿式电除尘器停运步骤:先停高压供电系统再停低压给水系统;
      7.2.锅炉停机后湿式电除尘器喷淋系统必须继续投入8小时以上,确保电场冲洗干净。
      7.3.停机状态下高压柜总开关必须断开挂牌。
      7.4.短时停机可不停绝缘子室电加热、热风吹扫系统。

8、WESP的常见故障及处理方法
      8.1.现象:一次电压、二次电压偏低;二次电流偏小。一次电流偏大很多,上升快,与二次电流上升不成比例。
      原因:整流变压器有匝间短路或硅堆有存在开路或击穿短路。
      处理:做开路试验,一次侧有电流出现,即变压器内部有器件损坏,偏励磁产生或短路。需吊芯维修,更换损坏器件。
      8.2.现象:一、二次电压低,二次电流小,一次电流非常大,上升时一、二次电流不成比例,一次电流猛增与突变,可能爆快熔,变压器有明显的异常声音。
      原因:
      (1)整流变压器低压包短路故障;
      (2)整流变压器铁芯(包括穿芯螺栓)绝缘损伤,涡流严重。
      处理:
      (1)更换低压包;
      (2)重新做好铁芯绝缘。
      8.3.现象:一、二次电流达到额定值时,一次电压在280~330V,二次电压在40~50kV,无闪络。
      原因:高压电缆与终端头严重泄漏。
      处理:重做高压电缆与终端头。
      8.4.现象:闪络过于频繁,收尘效率降低。
      原因:
      (1)电场以外放电,如隔离开关、高压电缆及阻尼电阻等放电。
      (2)电控柜火花率没调整好。
      (3)工况变化,烟气条件波动很大。
      (4)级丝与极板距离调整不当。
      处理:
      (1)处理放电部位。
      (2)调整火花率电位器及置自动状态。
      (3)通知值长,调整工艺状况,改善烟气条件。
      (4)调整级丝与极板距离。
      8.5.现象:供碱泵变频变化频繁,转速变化大,循环水箱PH数值变化大。
      原因:循环水中和管异物堵塞。
      处理:清理管内异物。
      8.6.现象:循环水量逐渐下降,效率除尘逐渐下降。
      原因:管道与循环水泵结垢。
      处理:适当降低循环水箱PH值至5.2运行。

9、结语
      目前我国WESP主要用在中小型转炉或燃气—蒸汽联合循环发电机组的煤气净化、板坯火焰清理机的烟气治理、水泥立窑的精除尘等,以钢厂应用居多,在燃煤电厂锅炉烟气治理方面的应用仍然较少。而国外WESP在电厂已经具有近30年的应用历史,且有近5O套WESP应用于美国、欧洲及日本的电厂。不过可以预见,未来随着我国的粉尘及复合污染物排放控制法规的出台,其将在燃煤电厂得到越来越多的应用。
      原标题:湿式电除尘器在电厂运行中常见故障的分析与处理


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      湿式电除尘器是燃煤电厂烟气综合治理体系最后一道防线,对什么时候设,要达到什么目的应该有清晰的认识。我国不可能像日本一样,个个电厂选低低温或湿式电除尘器,但可以借鉴美国和日本的部分经验,提出不同的技术路线。根据本文上述分析,对湿式电除尘器的应用建议如下:
      (1)燃低硫煤电厂。目前国家标准要求特别排放限值地区烟尘排放质量浓度为20 mg/m3。对于燃用低硫煤的电厂,可考虑采用低低温技术路线与高效电除尘器及湿法烟气脱硫工艺结合的工艺,满足烟尘排放质量浓度5mg/m3(地方标准)的要求,或满足最近三部委颁发的发改能源[2014](2093)号文件提出的10mg/m3要求。鉴于此,建议燃低硫煤的电厂可暂不考虑采用湿式电除尘器。
      (2)燃中、高硫煤电厂。湿式电除尘器不仅应用于烟尘排放,同时还应考虑更长远的排放控制问题。华能在山东的几个湿式电除尘器项目的实践在这方面已经积累了一定的经验,既要满足烟尘排放控制要求,又要考虑脱除大部分PM2.5,以及部分SO3和汞,以消除蓝色烟羽。
      (3)新上燃煤电厂。可将粉尘、NOx、SO2、PM2.5、SO3及汞等共同考虑,提出先进的环保技术路线,其中包括采用湿式电除尘器。
      (4)湿式电除尘器选型。对于600MW、1000MW机组,从除尘效率、阻力、布置、检修维护等方面考虑,建议采用卧式、板式湿式电除尘器;对于300MW等级机组,可采用立式蜂窝式或卧式、板式湿式电除尘器。
      (5)结语:湿式电除尘器的应用应与主体烟气治理技术路线相协调,并应及时总结经验。根据不同的燃煤电厂条件,应做到因地制宜、因煤制宜、因炉制宜、因标准制宜,并应考虑未来环保标准可能的变化,确保湿式电除尘器在我国得到可靠应用、合理发展。
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