烟囱烟气携带灰团原因分析

摘要：本文主要针对邹县电厂三期锅炉的烟气携带灰团的现状，从电除尘器的设计、监造、安装以及电除尘器运行管理应注意的几个方面，分析了影响电除尘器除尘效率的因素。提出了锅炉改造，配套取干除灰设备的设计、管理应注意的问题。

关键词：电除尘器 效率降低分析



1　概述
华电国际邹县发电厂现总装机容量为2540MW，是山东电力网的主力电厂。一期、二期工程2×30OMW机组是我国最早自行设计制造 (经改造后目前四台机组实际出力均为335MW) 的国产机组，已分别于1985年～1989年建成投产。三期工程2×600MW机组是国内最早采用引进技术国产化的600MW亚临界机组。分别于1997年1月和11月投产。该锅炉是美国Foster Wheeler公司生产的亚临界中间再热自然循环单汽包2020t/h燃煤锅炉。

早期人们对待锅炉燃烧后的烟气没有采用除尘设备前，只是注重燃烧的调整，以烟囱不冒黑烟为标准，后来出现了各种干式和湿式除尘设备，以湿式除尘效率最高，除尘效率可以达到80%～90%，到了上世纪70年代后期，广泛使用的水膜式除尘器采用了入口烟道螺旋进入、出口烟道轴向引出技术，还在入口烟道加装文丘里喷嘴，此等水膜式除尘器效率也只有95%左右。人们发现烟囱逸出的烟气具有动能和热浮力，可以使烟气不致迅速与周围的空气混合而继续上升，从而使其中的污染物得到更大程度的扩散和稀释，因此就将烟囱向更高的高度发展以减少飞灰污染，到了20世纪80年代，美国的烟囱达到368米，前苏联则高达450米。

中国当前的大气污染物中，粉尘的71%来自煤的燃烧。截止到2000年从排放量来看，电站锅炉粉尘排放量约2800吨/年，其中1700万吨是由煤燃烧产生的，而25%是电站排放的。由此引发的环境问题日趋严重，为了给人类的生存和繁衍创造一个良好的环境，随着经济的发展和科学技术的提高，电除尘器以除尘效率高开始广泛推广使用。特别是300MW及以上机组普遍采用。随着科学技术的不断进步，人们对控制环境污染的认识有新的提升，已经不再只是注重锅炉烟尘浓度的排放，而是提出了一个新的环保理念，即称为“环保设备”。按照新的环保理念设计安装的电厂已不只注重电除尘器方面，环保设备包括除尘、脱硫、脱氮、脱碳、脱硝、除氯、除重金属等。而NOX则在脱硫过程中被催化裂解变成氮气和水排入大气。

按照国家规定，一般地区大气中粉尘的浓度为：任何一次测定结果的最高允许浓度为0.5mg/m3，任何一日的平均最高允许浓度为0.15 mg/m3。我厂综合分析了本地区的风特征，逆温层，垂直运动和大气稳定状况等扩散气象条件，确定50米以上为有利烟体扩散的高度，故烟囱的高度（烟囱高度+烟体抬升高度）应不低于350米。根据计算，210米烟囱不能满足1200MW容量的排放要求。而240米高的烟囱在1200MW容量时，能满足排放要求。故确定两台锅炉合建一座单管普通烟囱。240米高的烟囱，烟囱出口内径10米，出口烟气流速29.5m/s，抬升约800米，减轻二氧化硫的污染。因此为了减少飞灰污染采用静电除尘器。电除尘器的除尘过程由三个基本阶段，a）尘粒荷电；b）收尘；c）清除所捕集的尘粒。实际上除尘器中尘粒荷电，是通过电晕放电产生大量离子并使其附着在尘粒上来实现的。它由放电极（负极）、集尘极（正极）、高压直流供电装置、振打装置等。邹县三期每台锅炉配置两台卧式双室四电场干式静电除尘器。电除尘器主要技术规范见附表1。


附表1　　邹县电厂一、二、三期电除尘器技术规范
类别 一、二期（300MW） 三期（600MW）
电除尘器生产厂家 长春发电设备修造厂 浙江电除尘器总厂
电除尘器型号 DC2.3-245（DC244.8） 2 FAA—4×45 M—4×76-135（F410-4）
形式 卧式双室三电场干式静电除尘器 卧式双室四电场干式静电除尘器
台数 2台/炉 2台/炉
有效截面积 245 m2/台 410.4 m2/台
设计静化效率 99.5% 99.6%
入口烟气中含尘量 29 g/m3（最大含尘量35 g/m3） 31 g/m3
出口烟气中含尘量 ≤0.15 g/m3 ≤0.25 g/m3
入口水蒸汽含量 7.195
处理烟气量/最大处理烟气量 9.17×105 m3/h台
1.0087×106 m3/h台 1796070 m3/h台 (设计煤种)
1806765 m3/h 台(校核煤种
电场有效长度 3990×3 mm 4500×4mm
烟气温度 150℃～160℃ 136(暖风器投入时可达 145 ℃)
烟气露点温度 102℃ 102℃
烟气流速 0.983 m/s 0.916 m/s
同极间距 300（II期二、三电场405）mm 400 mm
电场供电额定电流 I期1200 mA 1200 mA
电场供电额定电压 I期60kV / II期第一电场：60kV第二、三电场：72kV 72kV
阴极线材料及形式 第一、 二电场：管状芒刺线
第三电场：锯齿线 SPCC 新型管状芒刺线

2　电除尘器存在问题
邹县发电厂#5、#6炉电除尘器自从1987年投产以来，每台锅炉的电除尘器一直运行比较正常，除尘效果很好。自从2002年4月份以来，除尘效率不稳定，发现有时烟囱逸出的烟气浓度偏高，在厂区偶尔出现极细的飞灰结成的小灰团下落，发现在飞灰下落时的特点不是细小灰尘，而是成颗粒状的小灰团。到2004年落灰团的次数明显增多。经过观察发现落灰团的规律是；落灰团时间多发生在夜间，而且冬季出现的概率比较高，低负荷时比高负荷时明显，一、二期烟囱比三期烟囱落灰严重。通过笔者在厂区不同位置做的10多个飞灰沉降观测平台，发现在落灰团时，三期烟囱落下的灰团颗粒比较小，颗粒直径约为1mm左右，每平方米每日沉降飞灰颗粒大约有13～19个，根据笔者经验推断其除尘效率已经接近95%。一、二期烟囱落下的灰团颗粒比较大，颗粒直径约为3mm左右，大约每平方米每日沉降飞灰颗粒17～28个之间，根据笔者经验推断其除尘效率已经接近92%。