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静电除尘器增加辅助电极除尘增效技术
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静电除尘器增加辅助电极除尘增效技术

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【摘要】:
电除尘器以其除尘效率高、阻力低、烟气处理量大、耐热温度高等优点而成为粉尘捕集回收和气体净化的主要设备,已广泛应用于有色金属、冶金、电力、建材、石油、化工等行业。
  电除尘器以其除尘效率高、阻力低、烟气处理量大、耐热温度高等优点而成为粉尘捕集回收和气体净化的主要设备,已广泛应用于有色金属、冶金、电力、建材、石油、化工等行业。目前,电除尘器主要采用常规直流供电,该供电方式对高温微细等高比电阻(≥0〃Ω·cm)粉尘易产生反电晕现象,除尘效率低,且除尘效率随比电阻的增加而下降。电除尘运行几年后,必然会出现各种各样的故障,因年久少修,设备老化或因设计、制造、安装质量欠佳,或因运行条件发生变化,未能达到排放设计指标,运行故障较多。在电除尘运行故障中,出现频率较高,维护检修困难,对安全生产影响较大,如不及时修复,故障就会不断扩大,甚至引起电场停运。各电除尘使用厂家运行管理水平不同,除新投入的电除尘外全部或多或少存在着问题,特别对设计为二电场的电除尘器,但有了故障电除尘器就根本无法达到排放设计除尘效率。电除尘器是各企业最大的环保设备,它对环境保护特别重要,因此一定要管好用好电除尘器,要不断分析原因,寻求对策,加以改进,使它在环境保护、除尘增效方面发挥更大的作用。
  电除尘器的除尘机理是利用高电压产生的强电场强度使气体电离,产生电晕放电,进而使粉尘荷电,并在电场力的作用下,使气体中的悬浮粒子分离。因此,在电除尘器中,作为产生电晕放电的主体,直接关系到电除尘器能否持续高效、安全运行。
  电除尘器在运行时,由于烟气工况是随时都在变化,因此施加的电压在电流要随烟气工况的变化进行调整,否则不能保证电除尘器高效率稳定运行。为了使电除尘器达到高效运行,必须根据烟气工况的变化实现自动控制,使其在伴有一定火花放电的最高电压下运行。
  荷电电压在一定程度火花放电的情况下除尘效率最高。但是在这种情况下的火花放电是非常不稳定的,因火花放电的程度与其频度不一定有关系。在饱和电抗器控制情况下,火花放电即使很低,只要发生大的火花放电,电流也会过度到弧光放电。因此只用火花放电频率进行控制并不理想。所以采用辅助电极调压装置,放电电流的大小与频率相乘的积分回路进行自动控制,使这一积分值保持一定来控制输送电压平均值的大小,辅助电级高压电源,这种装置的自动调压性能比较完善,由于在它的控制系统能自动跟踪电场的火花放电,控制输出高压,使其保持在电场火花放电电压的附近,因而它特别适宜于在那些电场条件比较不稳定和变化频繁的情况下使用,由于它供给 电场的平均电压较高,除尘器的除尘效率高,因而得到广泛用。
  对高压自动控制失灵的电除尘器,大都是各制造厂的早期产品,除个别故障简单的可修复外,大都较难修复,原因是目前的控制部分升级换代,老型号又无备品备件生产。对于此种情况,我们采用了更换新型的辅助电极控制器的办法。例如某厂电除尘器由于控制部分的原因,运行电压电流不够稳定,除尘效率达不到设计要求,更换了新型电除尘器辅助电极高压供电装置的升级产品,情况大有改观。
  国内外的理论研究和实践证明,电除尘器采用三电极辅助电极供电电源能提供稳定的场强,产生足够强而均匀的电晕电流密度,对一定范围内的高比电阻粉尘在电厂中形成的反电晕现象有抑制作用,提高除尘效率,减少功率消耗及振打粉尘的二次扬尘,减小新设计的电除尘器收尘面积。因此采用辅助电极供电电源成为当今电除尘器供电技术的发展方向之一。
  一、设备简述
  1、电收尘器本体
  辅助电极式供电电源电除尘器为日本电除尘器专家原惠一先生所研究开发,为日本JEP公司(Japa Electrosatle Precioitator Co.Ltd.)的专利技术,该种电除尘器由于在电场内增加了辅助电极(第三电极),从而形成了一个不断重复的双区电场,即荷电收尘区和均匀电场收尘区,荷电粉尘在均强电场中驱进速度明显提高,并可捕集带正电粉尘,抑制了反电晕的发生,有利于捕集高比电阻粉尘,并且与普通的板式电除尘器相比,在横截面积相同的情况下,收尘总面积增加了10%~20%,除尘效率可在原基础上提高3~5个百分点,现有电除尘器改造后可不再增加电场即可达到99.7%~99.9%的除尘效率。该项目在电除尘行业是一项创新,也是一个重大突破,在国内外石油、化工、建材、冶金、电力等行业已广泛应用,深得用户好评。
  电收尘器本体
  烟气进口喇叭管采用两层多孔板气流分布装置,使得电除尘器断面气流分布均匀,保证除尘效率。
  阴阳极振打采用“浮动跟踪”式拨叉振打,整体方形切割锤头,使得振打锤不会因为电除尘器温度变化使振打打偏,保证振打力的传递,达到理想的清灰效果,杜绝了传统电除尘器经常发生的脱锤、掉捶现象。
  电收尘器出口采用横置槽形板技术,不仅对气流分布有利,且能对逸出电场的荷电粉尘进行再捕集,起到防止粉尘二次飞扬的作用,强化除尘效果。
  阴极吊挂采用砂封密封装置,绝缘件采用石英套管,电瓷支柱,使电除尘器的绝缘强度大为提高,阴极振打采用国内最优越的绝缘瓷轴95瓷轴作为绝缘转轴材料,万向节连接,漏斗型绝热箱,避免阴极振打经常发生的转轴断裂及绝缘箱的积灰使绝缘破坏的问题,保证电除尘器长期稳定的运行。
  电除尘器壳体和大梁等采用整体式框架结构,强度大。端部立柱与土建基础结合处采用滚珠式滑动支座,使得电除尘器由于烟气温度变化产生的热推力降为最小。
  2、高压供电装置
  电收尘器配套的高压供电装置为HL-III型恒流高压直流电源,主要工作原理为电网输入的交流正弦电压,通过L-C恒流变换器,转换为交流正弦电流,经升压、整流后成为恒流高压直流电流源给电除尘器电场供电。与传统的可控硅移相控制的高压直流电源相比,有如下特点: a)运行稳定,可靠性高,能长期保持收尘效率,能承受瞬态及稳态短路。
  当电场产生火花放电时,由于电源输出电流是“恒流”的,电场中的电流不会增加,而电网输入电流却大大减少,仅为额定值的10%,确保了电源设备的安全。同时,由于“恒流”,使得放电通道自动消失,不过渡到弧光放电,保护了电晕线、辅助电极和收尘极。
  b)能适应工况变化,克服由振打而引起的二次扬尘,并有抑制电晕闭塞和阴极肥大的能力。当电场中的粉尘浓度增加、流速加快时,电场呈高阻状态,由于输出电流“恒定”不变,电场中的电压会自动上升,电场获得更多的电能 ,净化效果好。
  c)运行电压高,并能抑制放电,对机械缺陷不敏感。
  d)电源结构简单,采用并联模块化的设计,检修方便,电源故障率低。
  e)有快速过压保护,响应时间≤lms。
  f)功率因数高cosФ>0.90,而且不随运行功率水平变化,节能效果明显。
  改造采用户外式高压供电装置,取消高压电缆及接头,杜绝了高压电缆及接头的漏电现象。采用的高压电源为HL-III-72/300-W型,其直流输出电压72kV、电流300mA,交流输出电压380V、电流72A,每个电场配一套高压供电装置。
  3、低压控制装置
  本系统设置了配电柜分别向电除尘器、旋风除尘器、风机及输灰系统的高、低压电气 设备供电,便于管理。
  电除尘器阴极、阳极及气流进口分布板振打具有PLC自动程序控制、控制柜本地手动操作控制和机旁现场操作三种控制方式,便于操作、调试和维修。由于采用PLC控制,使传统的硬件的机电控制软件化,自动化程度高,操作简单,随机配有振打程序,操作人员不需记忆复杂的指令,只需选择其中的一种振打方式即可实现自动清灰振打,并且根据生产实际情况,可通过编程序改变清灰振打制度。
  电除尘器保温箱的电加热器,采用电接点双金属温度计实现自动控制,当温度低于某一指定值时,电加热器自动加热;当温度高于某一指定值时,电加热器自动关闭,保证了保温箱的温度,不浪费电能。
  风机启动采用低压启动,减少风机启动时对电网的冲击。
  星型卸灰阀、螺旋输送机的控制采用控制室集中手动控制,操作方便,显示直观。
  当设备发生故障时,能发出声光报警信号,使得对故障能迅速查找,及时维修。
  4、性能特点
  电除尘器辅助电极电源对原有除尘器进行技术改造,即在原电源设备的基础上将直流供电改成辅助电极供电。评价效果,在保持运行工况基本相同的条件下,对电除尘器的除尘效率及除尘器出口粉尘浓度进行对比,除尘效果分别为99.6%~99.8%之间。辅助电极电网供电比常规直流供电除尘效果要高,除尘器出口含尘浓度平均降低30%~70%辅助电极电网供电使用于冶炼厂、铝厂、水泥厂、发电厂等不同特性的粉尘。
  在整流器低压端形成辅助电极,可使电源设备具有很好的安全可靠性;辅助电极供电能使极板间电场强度增大,使极板间电流密度分布均匀性趋好,改善电除尘器的运行状况,有效抑制反电晕,提高电除尘器的除尘效率;工业应用实践表明,辅助电极电源供电比常规直流供电更有效的降低电除尘器的出口烟气含尘浓度,降幅在30%~70%,可减少烟尘的排放总量,具有良好的经济效益、社会效益和环境效益;电除尘器辅助电极供电装置可用于不同特性的粉尘,具有广阔的应用前景。
  二、电除尘器操作
  1、电除尘器投入运行前准备工作
  (1)除尘器壳体内、保温箱内无杂物,各入口门均已关闭严密。
  (2)各传动机构完好(包括各振打装置、卸灰装置、输灰装置),转动灵活,各润滑点均有足够的润滑油。
  (3)电除尘器的外壳和高压变压器正极均应良好接地。
  (4)用100V.MΩ 表检查各电动机的绝缘情况,绝缘电阻应不低于0.5MΩ 。
  (5)在电收尘器上楼梯口放置“高压危险”等安全警告牌。
  (6)将高压控制柜上的“输出电流选择键”全部复位。
  (7)合上高压控制柜上的空气开关,电源指示灯亮。
  (8)按下高压控制柜上的“自检”按钮并保持二次电流表、二次电压表和一次电压 表均有读数(二次电流表读数一般很小),表明回路正常。(按“自检”按钮时,若二次电流表无指示,不允许继续操作,否则会损坏变压器。)
  2、电除尘器启动
  (1)电除尘器投入使用前4小时,启动保温箱内的电加热器,对绝缘套管进行加热。
  (2)启动水封拉链运输机,使其连续运行。
  (3)启动旋风除尘器的星型卸灰阀,使其连续运行。
  (4)启动电除尘器各振打装置。
  (5)启动工艺系统排风机,使烟气通过电除尘器。
  (6)启动高压供电装置,向电场送电。
  a)按下高压控制柜上的“高压”按扭,“高压”指示灯亮。
  b)扳动“输出电流选择键”,逐步增加输出电流值,直到电场本体上的电压出现饱和或电场即将产生闪络为止。
  3、收尘器正常操作
  (1)在电除尘器运行过程中,至少每4小时检查一次各振打装置和排灰传动机构的运行情况。
  (2)岗位工人每隔一小时记录:每个电场高压供电装置低压端的电流、电压值,高压端的电流、电压值;振打程序的选择;各振打机构、排灰机构及输灰机构的运行情况;故障及处理情况。
  (3)每隔两小时进行一次排灰,4台螺旋运输机依次运行,每台螺旋运输机上的3个星型卸灰阀依次运行。开机顺序为先启动螺旋运输机,再依次启动星型卸灰阀,关机顺序为先停星型卸灰阀,待螺旋运输机内的灰输送完后再停螺旋运输机。
  (4)操作中应注意:
  a)在高压运行时,操作人员不得打开电除尘器入孔口。
  b)为了防止高压供电装置操作过电压,不能在高压运行时拉闸。
  4、电除尘器停机
  (1)将高压控制柜上的“输出电流选择键”逐一复位后,再按下“关机”按钮
  (紧急停机时可直接按“关机”按钮),再关断空气开关。
  (2)停止工艺排风机。
  (3)继续开动各振打机构和排灰输灰装置(包括旋风除尘器卸灰装置及水封拉链运输机)30分钟,使机内积灰及时排出。
  三、电除尘器常见故障及处理方法
  电除尘器常见故障及处理方法详见下表。
  电除尘器常见故障及处理方法表
 
序号
故障现象
产生的原因
处理方法
1
指示灯不亮
1、接触不良,FU3烧断
2、电源内部有短路
1、改善接触
2、排出短路点
2
按“自检按钮”,二次电流表
无读数,一次电压表及二次
电压表读数大于额定值的70%
回路中有开路
排出开路点
3
按“自检按钮”,二次电流表
有读数,一次电压表及二次
电压表无读数
回路中有短路
排出短路点
4
二次电压接近于零或者二次
电压升至较低便发生闪络
1、石英套管或支柱绝缘子,
或绝缘瓷轴破损
2、两极间距离局部变小
3、有杂物挂在收尘极或电晕极上
4、电晕极振打装置绝缘瓷
轴受潮
5、高压硅堆坏
6、高压烧阻有击穿
1、更换破坏件
2、调整极间距
3、清除杂物
4、擦抹石英套管或
支柱绝缘子,提高保
温箱内温度
5、减少漏风,擦抹绝
缘瓷轴
6、换硅堆
7、送回制造厂修理
5
二次电压正常,二次电流
显著降低
1、收尘极积灰过多
2、收尘极或电晕极的振打未
开或失灵
3、电晕极肥大放电不良
4、旋风除尘器因漏风等造成
除尘效率下降,电除尘烟气中
粉尘浓度过大,出现电晕闭塞
1、清除积灰
2、检查并修复振打装置
3、分析肥大原因,采取
必要措施
4、处理旋风除尘器
6
过电压跳闸
1、外部连线有松动或断开
2、电网输入的电压大高
3、工况变化,电场呈高阻状
1、接好松动或断开的线
2、适当减少输出电压
3、适当减少输出电流
7
二次电压不稳定,二次电压
表急剧摆动
1、电晕线折断,其残留段受
风吹摆动
2、电晕极支柱绝缘子对地产
生沿面放电
1、剪去残留段
2、处理放电部位
8
一、二次电压、电流均正常
但除尘效率显著降低
1、气流分布板孔眼被堵
2、灰斗的阻流板脱落,气流
发生短路
3、靠出口处的排灰装置严重
漏风
1、检查气流分布板的振
打装置是否失灵
2、检查阻流板,并作适
当处理
9
二次电压表一定值后不再增
大,反而下降
1、变压器套管损坏
2、高压绕组软击穿
1、换变压器套管
2、送回制造厂修理
10
排灰装置卡死或保险跳闸
机内有杂物掉入排灰装置
停机修理
 
四、电除尘器的维护
  1、电除尘器本体的维护
  (1)每周对保温箱进行一次清扫,在清扫过程中需同时检查电晕极支撑绝缘子及石英套管是否有破损、爬电等现象,如果有破损,则应及时更换。
  (2)每周应检查一次各振打转动装置及卸灰输灰转动装置的减速机油位,并适当补充润滑油。
  (3)各减速机第一次加油运转一周后更换新油,并将内部油污冲净,以后每次6个月更换一次润滑油,润滑油可采用40#机械油,推荐采用工业齿轮油(90#)。
  (4)每周清扫一次电晕极振打转动瓷联轴,在清扫过程中需同时检查是否有破坏,爬电等现象,如果有破坏,则应及时更换。
  (5)每年检查一次电除尘器壳体、检查门等处与地线的连接情况,必须保证其电阻值小于4Ω 。
  (6)根据极排的积灰情况,选择适宜的振打程序或另编程更改程序。
  (7)每6个月检查一次电除尘器保温层,如发现破损,应及时修理。
  (8)每年测定一次电除尘器进出口处烟气量、含尘浓度和压力降,从而分析电收尘器性能的变化。
  (9)电除尘器工作3个月以上,则应利用工艺生产停车机会对电除尘器内部构件进行检查、维护,其维护内容包括:
  a)检查各层气体分布板孔是否被粉尘堵塞,若部分孔被粉尘堵塞,则应仔细检查振打装置的工作状况,并进行适当处理。
  b)检查两极间距,仔细检查每个电场每个通道的偏差是否在10毫米以内,每根电晕线与阳极距离的偏差是否在5毫米以内,达不到要求进行处理。
  c)检查两极排面的积灰情况,如发现个别极排积灰过厚,则应分析该极排的振打情况,并进行适当处理。
  d)检查各检查门、顶盖、法兰联接等处是否严密,如有漏风,要进行处理。
  e)检查各振打装置是否松动、磨损等。
  f)检查机内的积灰情况。
  (10)操作人员进入电场内前须作如下工作:
  a)确认电场已断电
  b)在高压控制柜上挂“正在检修设备,禁止合闸”的警告。
  c)用放电线给电场放电。
  2、电气部分的维护
  (1)高压控制柜和高压发生器均不允许开路运行。
  (2)及时清扫所有绝缘件上的积灰和控制柜内部积灰,检查接触器开关、继电器线圈、触头的动作是否可靠,保持设备的清洁干燥。
  (3)每年测量一次,高压发生器和控制柜的接地电阻≤2Ω 。
  (4)每年更换一次高压发生器的干燥剂。
  (5)每年一次进行变压器油耐压试验,其击穿电压不低于交流有效值40kV/2.5mA。