浅谈工业锅炉除尘器的设计、安装、操作与除尘效率

2021-05-21刘会令

中国金属通报 2021年5期

刘会令

（国能怀安热电有限公司，河北张家口 075000）

1 说明

静电除尘器是工业锅炉环保、安全和发电必不可少的设备。良好的管理和良好的使用静电除尘器不仅是为了满足除尘，环保和排放标准的要求，而且还可以确保企业的安全生产。安装除尘设备占机组总投资的4%，费用高。针对体积大、零件多的特殊机电一体化大型电除尘设备，必须进行科学、严格的管理，并对它的设计、制造、安装、调试、运行等合理规划[1]。

2 除尘器工作原理

图1 静电除尘器说明

静电除尘器正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘收尘空间的主要结构是阳极板也称收尘极及阴极线也称电晕极，阴极线接直流高压电源的输出，负高压，阳极板接地，与大地导通，阳极板排和阴极线相间排列（如图1）。形成电场，并施加电压以在两极之间产生极不均匀的电场强度。电场强度在阴极线附近最高，因为该线很薄并且有刺。随着施加电压的增加，整个电除尘的电场强度逐渐增加，当阴极线周围的场强增加到15-30kv左右时，阴极线周围的气体电离并电晕放电。带负电的负离子由于电场力的作用而不断向正极板移动，从而具有集尘条件。粉尘的荷电，荷电粉尘在收尘电场中受电场力的作用向收尘极板移动，到达阳极板表面后，所带负电荷释放并沉积其上，阳极板表面的粉尘积聚，通过阳极机械振打等方式，大量灰片落入灰斗，除尘后净化烟气经引风机送入烟囱排出。

沉积在阴极线上的灰尘量比积聚在阳极板上的灰尘量少得多。敲打和清洗后，阴极线被清洗，并保持良好的放电性能[2，3]。

3 除尘器的设计

3.1 多依奇公式是设计静电除尘器的根本

式中：η---电除尘除尘效率（%）。

Q---需处理烟气流量（m3/s）。

ω---荷电尘粒有效驱进速度（m/s）。

A---集尘总面积（m2）。

3.2 静电除尘器裕量问题

静电除尘器的设计应考虑一定的余量，否则由于煤质问题，烟气量会增加，达不到必要的排放标准。如某厂2×660MW机组建成后，因电除尘器毫无裕量，通流面积小，造成冒黑烟，尽管经过多次改造，仍达不到排放标准，最后推到重建，造成极大经济损失。

再如某公司新建2×600MW机组，对照电除尘技术协议与图纸时，发现图纸上虽然标的都是508型，但阳极板数比技术协议上少。直到7月中旬电除尘小框架就位，通道数少了，才敢下定论，电除尘肯定比设计小了，现场安装的与设计严重偏离。

经核算一台电除尘器阳极板少304块，一、二电场阴极芒刺线少288根，三、四电场阴极螺旋线少1824根，阳极板高度降低0.5m。这样就造成一台电除尘少了4个通道，收尘面积由协议上的45756m2变为现在的39913m2，减少了5843m2，有效断面积由508m2变成470m2，烟气流速提高，造成除尘效率无法保证。

（1）现将某企业的静电除尘器的技术协议与实际供货的情况进行对比：（一台静电除尘器）。

（2）厂家制作偷工减料：设计的根本依据是每台除尘器入口烟气量（设计煤种的烟气量为415.9m3/s），设计的第一步要考虑储备系数1.1（即在415.9m3/s基础上乘以1.1，再经过温度校核得到烟气量为467.9m3/s），电除尘厂家投标书是按1.1倍做的，可能由于投标与制作根本不是一回事，并未按1.1倍制做，为创利润而是按415.9m3/s制作。

4 具体核算

4.1 按照标书上508m2型电除尘，核算出的效率

已知：每台除尘器入口烟气量467.9m3/s；入口含尘浓度21.31g/Nm3；漏风率α为2%。

（1）通道数：41×2。

（2）同极距：0.4m。

（3）阳极板高度：15.5m；宽度：0.48m（设计中一般按0.5m计算）。

（4）一排阳极板块数：9（一电场）+9（二电场）+9（三电场）+9（四电场）=36。

（5）一台电除尘阳极板总数：（通道数+2）*36=84*36=3024块。

（6）有效断面积：通道数*同极距*极板高度＝41×2×0.4×15.5=508.4m2≈508m2。

（8）总收尘面积：通道数*一排阳极板块数*一块阳极板面积*2=（41*2）*36*（15.5*0.5）*2=45756m2。

以上推算及结论与厂家标书完全一致，说明我们的算法是正确的。

4.2 按照以上算法，目前470m2型电除尘，核算出的效率

已知：每台除尘器入口烟气量467.9m3/s；入口含尘浓度21.31g/Nm3；漏风率α为2%

（1）通道数：39*2。

（2）同极距：0.4m。

（3）阳极板高度：15.05m；宽度：0.48m（设计中一般按0.5m计算）。

（4）一排阳极板块数：9（一电场）+9（二电场）+8（三电场）+8（四电场）=34。

（5）一台电除尘阳极板总数：（通道数+2）*34=80*34=2720块。

（6）有效断面积：通道数*同极距*极板高度＝39×2×0.4×15.05=469.56m2≈470m2。

（8）总收尘面积：通道数*一排阳极板块数*一块阳极板面积*2=（39*2）*34*（15.05*0.5）*2=39913m2。

5 造成的后果

显而易见，某公司现在安装的电除尘不是标书签订的508型，而是470型，通流面积、集尘面积全都被缩小，设计裕量已被吃掉，设计除尘效率仅为99.68%，出口含尘浓度为原来的2倍多，将给引风机、脱硫系统带来一系列影响。

（1）吸风机叶片磨损严重，而两台轴流风机更换全部叶片，需要48万元。

（2）脱硫生产的石膏品质下降，影响正常经营。

（3）因环保不达标有可能造成机组非计划停运。

（4）随着环保达标排放要求越来越严，某公司的两台机组安装的4台电除尘，除尘效率无法达到要求，进行电除尘改造，有四电场增加为五电场，费用巨大，经济损失严重，并且由于通流面积缩水，风速高，效果并不是太理想。

6 静电除尘器的安装

静电除尘的安装极为重要，电除尘安装后基本就位，缺陷很难处理，因此安装过程的监督极为重要。如某企业2×600MW机组168试运后，发现内部的尘中固定轴承与活动轴承全部松动，振打轴移位，原来应该全部焊接尘中轴承没有焊接。某企业2×300MW机组，由于安装质量问题，造成阳极板从梳形板中脱出，造成除尘效率大大降低，引风机叶轮磨损严重，数次更换，机组出力受阻，经济损失巨大。某公司2×300MW机组，安装阴极线时，不及弹簧垫圈，造成机组运行过程中阴极线短线，整个电场不能投运，除尘效率降低，引风机叶片磨损。还有异极间距的调整极为重要，调整均匀整个电场放电，除尘效率高，调整质量差，部分放电，除尘效率不会高，例如某公司某公司2×50MW机组，电除尘改造后，发现电场异极间距多数超标，后下大工夫逐一细致调整，投运后，因调整质量高，运行效果极为理想。还有，有的工业锅炉安装时不注重监管，人为平抬阳极板，造成弯曲，安装阳极板后，电场极间距不均匀，也会造成效率受到影响。当然，静电除尘安装问题很多，这里不能逐一列举[14]。