湿电除尘器故障分析与处理方法探析

代小兵

(中盐内蒙古化工股份有限公司,内蒙古 阿拉善 750336)

在各类环保设备中,电除尘器能将作用力施至尘粒上,使尘粒与烟气流进行分离脱离,净化效率高,湿电除尘器利用此特点,在超低排放的要求下,湿电除尘器得到广泛的应用。

1 电除尘器的组成及除尘原理

电除尘器由控制系统与本体除尘系统组成,控制系统主要是高压直流电源。目前用于静电沉积的高压直流电源主要有2种:一种是可控硅移相控制的高压直流电源,简称可控硅电源,属于电压源;另一种是恒流高压直流电源,简称恒流源,输入三相交流电,经过整流变为工频恒压电源,再经过逆变器逆变成为高频交流电源,通过恒流组件进行V/I转换报高频电压源转换成近似正弦的高频交流电源,在经升压变压器将高频交流电源转化为高频高压交流电源,最后整流输出高频恒流高压直流电向沉积电场供电。

电除尘器内部等效于一个密闭容器,由于向沉积电场供电的是高压直流电源,所以电除尘器本体内部分为阴、阳极(亦可称作正、负极)。以除尘器沉尘电极板与本体外壳部分作为阳极(实际上极板不带电,因为电流特别小,通过接地释放出去,只是对外显示正极性),阳极部分与大地相连接:以除尘器放电电极(极丝)为阴极,通过高压发生器对阴极加载高等级电压,由于正、负极两者面积极不平衡,且间距不会产生火花放电,负极电晕放电导致极丝周围空气电离成负离子,粉尘冲击过来之后被离子捕捉(静电除尘原理:灰尘是物质,遇到带电离子被静电吸附)显示带电性,称为粉尘荷电,再根据异性相吸的原理,使粉尘荷电往极板上吸附,此时正、负离子中和,粉尘不显示带电性,用冲洗水冲洗即可。

2 湿电除尘器介绍

热电厂二车间采取湿式电除尘器,湿式电除尘器由本体、冲洗水系统、热风吹扫系统及电气系统等组成。本体部分从结构上可划分为阴阳极系统、外壳、喷淋系统和接地等。阳极系统采用立式、管式正六边形结构,六边形内切圆直径要求为330 mm/360 mm,有效长度为≤6 m,蜂窝式布置,模块化设计,阳极需采用导电性好、阻燃性好、耐腐蚀、耐磨FRP材质。所有阳极板和阴极线框架均沿垂直安装,具有防止摆动的措施,阴极线采用2205鱼骨针刺线材质。阴极在直流高压的作用下,将放电针周围的烟气进行电离,使烟气中粉尘、雾滴及SO3等气溶胶微粒表面荷电,荷电的颗粒在电场力的作用下向收尘极运动,并附着在收尘极上,通过冲洗水从积尘板顶端流下,在积尘板表面形成一层均匀的水膜,将板上的颗粒和酸性液体带走,使出口的要求颗粒物小于10 mg/m3。

3 湿电除尘器故障及处理方法

现针对湿电除尘器在运行过程中出现的一些故障及处理方法进行阐述。

3.1 闪络放电

电除尘器是靠高压电晕放电达到电离吸附的目的,禁止火花放电,火花放电次数少对生产并没有较大影响,但凡频繁闪络放电就会直接影响除尘效果,所以判断频繁闪烁放电的原因至关重要。闪络放电的原因大致有以下几种:

本体瓷瓶原因。瓷瓶分为隔离开关柜内瓷瓶、支撑瓷瓶。支撑瓷瓶是电源与本体阴极线连接的通道,若保温桶内部加热效果不明显,除尘器长时间运行瓷瓶内壁因受潮就会吸附较多颗粒物,随着颗粒物越积越厚,相应阳极与下部瓷瓶阴极之间的间隙就会缩小,由于附着在瓷瓶内壁颗粒物呈不规则的尖端状,若此尖端状与阴极之间的间隙缩小到放电间距时,在高压状态下将会发生火花放电。二次电压瞬间下降,待闪络放电结束后又恢复正常电压设定值,电压越高闪络放电将较明显,周而复始,影响脱硫除尘效果,致使烟尘不能按环保要求达标排放。

极线与阳极筒内积尘过多。干式电除尘器与湿式电除尘器的区别:干式电除尘器通过阴阳极振打使灰尘降落到灰斗中,湿式电除尘器是通过冲洗水喷洒将烟气中颗粒物冲刷至塔内。随着湿式电除尘器运行时间过长,附着在阴阳极筒内颗粒物不易被冲刷,日积月累造成极间距缩小,最终导致火花放电。

阳极筒与阴极线间距短。阴极线呈U字型悬挂至阴极横梁上,长时间受气流流动发生轻微的位移,使阴极线与阳极之间的间距不足,从而导致闪络放电,闪络放电频次高应重点关注,必要时停止运行,防止放电频繁引发内部玻璃钢易燃隐患。

3.2 湿电除尘器二次电压为零

(1)湿电除尘器运行至2018-11,阴极线与阳极筒间断出现搭接短路现象,造成二次电压为零。由于阴极线是呈U型悬挂在阴极横梁处,接触面积为1/3,使接触电阻增大,长时间在烟气中与横梁的接触面发热而产生电晕腐蚀,导致阴极线与横梁接触部位发生锈蚀断裂现象,给安全环保、连续稳定生产带来诸多安全隐患。

(2)湿电除尘器内部阴极线下部采用重锤进行吊挂,重锤的帽盖螺栓在2017年安装初期采用M6*10普通碳钢螺栓,湿电运行至2018-11由于重锤螺栓腐蚀重锤跌落,导致阴极线与阳极筒搭接短路,二次电压为零,湿电除尘器退出运行,锅炉降负荷运行。利用检修期间对304根阴极重锤帽盖螺栓,全部更换为316不锈钢M6*10螺栓,从而延长了阴极线重锤的使用周期。

(3)湿电除尘器检修过程中运行岗位人员对内部阴阳极筒进行冲洗作业,热吹风中加热器管路部分损坏,湿烟气窜入绝缘子室并在绝缘子表面结露,导致瓷瓶的绝缘性能降低,遥测湿电除尘内部电场绝缘强度不够,导致开启过程中二次电压未能正常进行升压。

3.3 IGBT告警保护停运

(1)湿电除尘运行至2020-08高频恒流柜送风风扇故障突然停止运转,柜内元器件无法进行换热,导致IGBT驱动板板温度超过100 ℃,此时驱动隔离板输出故障信号,高频恒流柜告警动作于保护跳闸,湿电除尘烟尘超瞬时值10 mg/m3,锅炉紧急采取降负荷措施,电气专业利用湿电冲洗的时间将高频恒流源停电进行进行更换,更换风扇重启后恢复正常。

4 湿式电除尘器故障处理方法

(1)湿电除尘在运行期间出现闪络放电,首先要求运行岗位人员对湿电电流给定值及时做出相应的调整,确保烟尘数据不超标的前提下,将湿电给定电流逐次缓慢下调,下调的同时观察二次输出电压稳定无闪络下降,证明极线阴极线、阳极筒内积灰过多,导致阴阳极筒内壁附着颗粒物相互之间作用放电闪络,运行人员采取延长湿电冲洗时间,将附着在阳极筒内壁的颗粒物冲洗干净,冲洗完毕后投运湿电,将湿电给定电流逐步上调规定值,二次电压输出正常无闪络。

(2)湿电除尘采取冲洗方法电压仍然出线闪络时,此时通知检修人员通过外部观察孔查看湿电内部阴极线重锤是否跌落,确定了重锤连同阴极线跌落部位后,证明横梁吊挂处的阴极线锈蚀导致。检修人员及时申请生产运行采取锅炉降负荷,检修人员待湿电除尘停电安全措施落实执行完后,打开观察孔采用钢筋棍呈弯曲状态将跌落的重锤阴极线勾出,此方法处理过程虽然困难重重,但维修人员通过此方法处理过6次以上,确保了湿电除尘器正常运行。

(3)两台机组运行期间1#、2#锅炉因共用一台湿电除尘器,湿电除尘器一旦内部出现故障无法完全隔离,检修检修人员更无法进入湿电内部进行检查与处理,因此每年全厂停车检修对湿电除尘器检查与维护极为重要。维修人员每年利用公共停车检修期间对304根阴极线全面检查,对锈蚀的阴极线逐一更换,对锈蚀不严重的阴极线采用皮锤敲打至圆形的方法,使其与横梁贴紧增大整体阴极线与横梁的接触面积,减缓阴极线电化学锈蚀速度。通过此举措从起初锈蚀的103根阴极线减少为14根,延长了湿电阴极线使用周期。

(4)利用机组公共停车期间调整阳极筒与阴极线的极间距为300 mm,吊挂阴极线重锤下部分布板螺栓也进行更换,固定阳极线下面防摆玻璃钢连接牢靠、保持整体呈水平位置,摆动不超±3 mm,减少电晕极在气流作用下的飘动程度,维护湿电正常运行。

(5)利用机组公共停车期间对冲洗水阀的喷头嘴进行检查与更换、对阳极筒内壁碳纤维层脱落、起皮、毛刺、进行打磨,涂抹导电玻璃钢,保证导电玻璃钢内表面的导电性符合湿式电除尘器的运行要求。

(6)每周定期对湿电除尘高频滤网进行吹扫与更换,使其恒流屏柜换热畅通,同时对运行3 000 h的散热风扇进行更换,确保高频柜内的元器件维持在正常范围内。

(7)要求运行严控工艺参数,将加热炉箱内部温度控制在90～150 ℃,严格执行湿电间断冲洗操作,确保湿电加热系统、冲洗系统运行正常。

5 湿式电除尘器故障经验总结

热电厂二车间湿电除尘器为两台锅炉的公用设备,湿电内部一旦出现故障后检修人员是无法进入内部检查与处理,1#、2#锅炉无法停止运行。因此湿电除尘器安全稳定运行关乎着整体生产运行的动脉。这要从日常的中小修、大修中提高检修质量,加强日常的电气保养。其次从生产工艺上严格执行,将浆液中氯离子浓度控制在≤15 000 mg/L,减缓阴极线的电化学腐蚀速度,和阴极线断裂影响生产正常稳定运行。下一步计划将阴极线的吊挂方式技改为抱箍形式,阴极线呈圆状完全抱在阴极横梁,减少锈蚀速度,延长湿电整体运行周期。