淺析靜電除塵器效率下降原因及對策

張銳

呼倫貝爾金新化工有限公司 內蒙古呼倫貝爾 021506

我公司熱電裝置共有3臺240t/h循環流化床鍋爐，各設有一臺靜電除塵裝置，單臺除塵器共有4個電場，除塵器入口設計煙氣量：325089Nm3/h，除塵器設計入口含塵量：25．37g/Nm3，除塵器入口煙氣設計溫度：148℃±10℃。

本公司靜電除塵器由高低壓控制柜、整流變壓器、放電集塵系統、頂部電磁振打系統及殼體組成。放電集塵系統由陰極線（亦稱電暈線）與陽極板組成，其中一、二電場極線采用針刺線，目的在于增強放電強度，適應粉塵濃度較高的情況，防止發生電暈閉塞，三、四電場采用麻花線，目的在于產生均勻柔和的電場，保證除塵效率。陽極板全部為480C型板。

1 存在問題

2018年，在對鍋爐裝置進行性能考核期間，對3臺鍋爐靜電除塵出口塵含量進行了測量（表1），通過測量可以看出3臺鍋爐靜電除塵出口塵含量均超出設計值，對下游脫硫裝置運行和煙氣排放指標影響較大。

表1 靜電除塵出口塵含量

靜電除塵效率下降，導致進入脫硫系統的煙塵含量升高，硫酸銨漿液中微細粉塵數量增加，硫酸銨晶體晶核增多，導致硫酸銨晶體長不大，漿液固含量達40%以上才能由旋流器分離出料，而且漿液固含量增加，易產生晶體掛壁；煙氣含塵量增大，漿液黏度增加，漿液掛壁后不易沖刷干凈，易形成大塊結晶體。當濃縮段內掛壁晶體脫落破碎后不溶晶體會對二級循環泵入口濾網造成嚴重堵塞，導致二級循環系統無法穩定建立循環，脫硫系統被迫停車[1]。

另外，當脫硫漿液中塵含量過多時，易造成系統磨損增加，二級循環泵泵體和蝸殼磨損嚴重，二級循環泵功效降低，二級循環量減少，影響脫硫系統安全穩定運行。

2 靜電除塵效率下降原因分析

2.1 灰分比電阻高

我公司鍋爐燃煤采用低硫煤，而低硫煤有一個特點就是燃燒后的灰分比電阻較高，而比電阻的大小對靜電除塵效率影響較大。

2018年委托某電力工業發電用煤質量監督檢驗中心對1#鍋爐和3#鍋爐靜電除塵收集下來的灰進行了比電阻分析，見表2：

因鍋爐一二次風空預器堵管較多，導致鍋爐運行排煙溫度在150-160℃，從表2數據可以看出，目前運行溫度下進入靜電除塵的煙氣含塵比電阻值處于一個較高的范圍內。

表2 靜電除塵灰分比電阻

通常情況，當粉塵比電阻超過臨界值5×1010Ω·cm后，靜電除塵器的性能就隨著比電阻的增高而下降，比電阻超過1011Ω·cm時，采用常規靜電除塵器就難以獲得理想的除塵效率，若比電阻超過1012Ω·cm，采用常規靜電除塵器入行捕集，就更為困難，甚至發生通常所說的反電暈現象，從而導致靜電除塵效率下降[2]。

2.2 粉塵粘度大

鍋爐摻燒來自化工裝置的煤泥及化工廢氣，因煤泥和化工廢氣中含有油份和有機物，某些有機物在高溫環境中并不能完全燃燒，致使煙塵含油增大，粘度增加。高粘度煙塵進入靜電除塵后附著在陰級線和陽極板上，附著的塵很難被機械振打清理下來，最終導致電暈線肥大及陽極板粉塵堆積，使電暈電流及工作電壓下降，降低除塵效率。

在對靜電除塵內部檢修中發現，陽極板和陰級線均出現過嚴重積灰。陽極板積灰厚度最大能達到10mm，陰級線積灰可達到20mm，其中，每臺爐4#電場陰級線積灰最為嚴重。

2.3 氣流分布不均勻

在靜電除塵器檢修過程中發現，靜電除塵器入口的氣流分布板都有脫落情況。氣流分布板脫落后，進入靜電除塵的煙氣分布不均勻，造成部分區域流速高、煙塵濃度大，最終導致靜電除塵的除塵效率下降。

2.4 排煙溫度高

目前鍋爐運行排煙溫度比設計排煙溫度高了接近20℃-30℃。排煙溫度升高，導致靜電除塵效率下降，主要有以下三種問題：

煙氣溫度T升高，煙氣量增加，除塵效率下降。電力行業通常溫度每升高10℃，煙氣量增加2．5%，對除塵器的影響較大。

煙氣溫度T升高，粉塵的比電阻也會增大，造成靜電除塵器效率下降。

排煙溫度升高，使電場擊穿電壓下降，除塵效率下降。按照經驗數據，排煙溫度每升高10℃，電場擊穿電壓下降3%-10%。

2.5 入口煙塵濃度大

經過對各臺鍋爐靜電除塵入口煙塵含量進行分析（表3），發現3#鍋爐靜電除塵入口煙塵含量達到37717mg/Nm3超過設計值25370mg/Nm31．48倍。靜電除塵入口煙塵濃度偏高后，導致靜電除塵的出力增加，因超過靜電除塵本身的設計出力，最終使出口塵含量超標。

表3 靜電除塵出入口塵含量

2.6 電場內部故障

表3中的數據是在1#、3#鍋爐靜電除塵4#電場故障情況下測出的，而4#電場故障主要是由于內部短路造成，如陰級線斷裂。

電場故障導致靜電除塵收塵面積縮小，降低靜電除塵效率，出口塵含量增加。

3 改進措施

通過以上分析，找出目前靜電除塵器除塵效率下降存在的問題和原因，針對這些問題和原因，有以下幾項改進措施提高目前靜電除塵的除塵效率以及降低靜電除塵煙塵排放濃度小于50mg/Nm3。

3.1 靜電除塵整體擴容

目前靜電除塵內部將現有靜電除塵內部陰陽級系統的全部進行拆除，更換收塵面積更大的陰陽級系統，從而提高除塵系統[3]。

3.2 改變振打方式

現靜電除塵采用的振打方式為頂部振打和側面振打相結合的振打方式，由于側面振打方式會對內部陰級線造成一個切向的力，導致陰級線容易出現斷線，造成靜電除塵內部短路影響除塵器運行。另外，目前每一個電場對應一個陰陽級振打系統，這種振打系統不能完全使陽極板上的積灰清理干凈，導致發生反電暈現象，影響靜電除塵效率。

結合靜電除塵擴容，建議將振打方式更改為頂部振打，使每一塊陽極板和陰級線得到充分的振打，使極板表面保持干凈，保證內部放電正常。

3.3 采用低低溫靜電除塵

靜電除塵前端設置煙氣換熱器，使進入靜電除塵器的煙溫從120℃-160℃降低至85℃-100℃的低低溫狀態。

第一，煙氣溫度的降低，特別是SO3的冷凝，可大幅度降低粉塵比電阻，消除反電暈現象，從而提高除塵效率。

第二，在壓力一定的情況下，排煙溫度降低，將使煙氣量下降，電場風速減小，除塵效率增加。

第三，煙氣量下降后，引風機負荷下降，降低設備能耗。

第四，煙氣溫度降低后，氣體密度增大，氣體分子間隔減小，每個電子在電場中產生碰撞電離“自由行程”減小，因而電子可獲得的速度和動能減小，電離效應減弱，氣體不易被擊穿。

3.4 煙氣調質

煙氣調質就是在煙氣進入靜電除塵器之前對煙氣進行調質處理以降低粉塵比電阻，提高粉塵顆粒的荷電性能，使之易于被靜電除塵器捕集，以提高靜電除塵器效率，降低粉塵排放。常用的調質劑如：SO3或NH3等化學調質劑。

煙氣調質工作機理分為氨法和SO3法，SO3法就是以一定的工藝流程產生SO3，將SO3與空氣的高溫混和氣體噴射到靜電除塵器的入口，SO3與煙氣中的水汽迅速結合，在粉塵表面形成一層硫酸薄膜，致使粉塵顆粒的比電阻下降，荷電性能提高，易于被靜電除塵器收集。調整SO3的噴射量，可以將粉塵比電阻調節到適合該靜電除塵器的理想范圍。

在氨法煙氣調質系統中，向靜電除塵器入口煙道中噴入少量的氨，氨與酸性物質反應，降低煙氣酸度，提高煙氣酸露點，減少腐蝕。同時，反應生成的NH+4吸附在粉塵表面，參與表面導電，降低粉塵層的電壓降，降低粉塵比電阻，能有效防止反電暈。

3.5 采用高頻電源

將現有靜電除塵器的可控硅控制工頻電源改為高頻高壓電源。高頻電源的特點：頻率為25-5KHz、輸出為純直流。因此，輸出電壓高（相當于常規的峰值），輸出電流大（相當于常規二次電流實際運行值的2倍）。一般高頻電源用在一電場，增大荷電強度，減輕后電場的負荷，能提高靜電除塵器的效率。

4 結語

為保證鍋爐煙氣排放指標合格，綜合目前靜電除塵的實際運行工況和煙氣中粉塵的特性，以及靜電除塵改造經濟性、可行性、施工周期，對鍋爐裝置靜電除塵器改造建議如下：

（1）利用裝置檢修期對變形陽極板、陰級線進行校正或更換；

（2）降低鍋爐排煙溫度，降低煙塵比電阻；

（3）振打方式由側部振打方式改為頂部振打方式，加強振打強度，減少陽極板、陰級線上積灰；

（4）采用高頻電源，增強電場放電強度；

（5）可采用氨法煙氣調質系統，通過提高粉塵導電性提高靜電除塵效率。