超低排放改造后電除塵本體故障原因分析與治理

田林峰(華潤電力南京化學工業園熱電有限公司，江蘇 南京 210000)

1 概述

南京化學工業園熱電有限公司位于南京市長江北岸、六合國家級化工園區的中心，主要承擔園區八十余家化工企業生產用熱，其中一期工程建設2×35MW背壓發電機組+3×220t/h鍋爐，每臺爐配一臺蘭州電力修造廠生產的雙室四電場電除塵器，2015年將四電場改為旋轉極板電場，2017年實施超低排放改造，將電除塵內部陰極線材質由普通碳鋼更換為316L不銹鋼，灰斗內襯316L不銹鋼板，陽極板利舊。其中電除塵內部陰極線有鋸齒線和芒刺線兩種，鋸齒線分布在1～3電場，芒刺線安裝在4電場。超低排放改造后，電除塵運行期間發生電場嚴重閃絡，部分電場短路跳閘，旋轉極板坍塌現象。停爐發現陰極線陽極板異常積灰，陰極線飛灰包裹。超低排放改造后電除塵運行參數經常達到環保考核下限，還發生一次被迫停爐事件，已嚴重影響到發電機組安全、經濟、環保運行。

2 超低排放改造后電除塵本體故障原因分析

2.1 陰極線陽極板搭橋原因

根據跳閘電場搭橋極線照片可以看出極線兩端螺桿磨損嚴重(最薄處減薄2mm(原始6mm))，說明陰極線在運行時存在不同程度的晃動，使止退螺母點焊點脫焊，止退螺母松動和鎖緊螺母松動使極線從上部框架滑出，陰陽極搭橋短路跳閘，而極線積灰結垢加劇晃動、磨損。技改期間割除舊極線傷及陰極框架，極線與框架安裝時松緊不一致，部分極線受力大，在極線安裝工作全部完成后，使小框架內極線受力均勻性調整失效，最終使整列框架受力不均，運行中容易發生極線彎曲變形、脫焊脫扣等現象，導致陰陽極搭橋短路而跳閘(圖1)。

圖1 磨損極線螺栓磨損情況、極線彎曲變形、脫焊脫扣搭橋

2.2 極線極板積灰分析

每臺電除塵檢修期間，均發現內部各個電場大量積灰，陰極線被飛灰嚴重包裹。2018年8月對電除塵內包裹的陰極線積灰進行取樣分析，分析表明電除塵積灰氨含量偏高，2019年3月對空預器出口氧含量及NO含量進行檢測，發現NO數據有為0情況。兩者表明該類型鍋爐氨逃逸偏大，導致電除塵極線、極板上附著的積灰內含有振打難以清除的鼻涕狀硫酸氫銨。

2.3 脫硝參數控制對電除塵電場運行的影響

通過查閱某臺爐2019年7月20日至2019年10月1日參數情況。發現2019年8月15日前后，該爐NOx排放有顯著降低，均值由24mg/Nm3降低至17mg/Nm3。8月15日后一二電場二次電壓由56～62kV升至64～69kV，脫硝排放值與電除塵二次電壓的相關性明顯。經電除塵檢查以及清理后的參數變化，證明電場二次電壓的升高與電除塵硫酸氫銨凝結有關。而排口NOx長期控制在15mg/Nm3也能為氨逃逸偏大提供數據支撐(圖2)。

2.4 旋轉極板坍塌

旋轉極板電除塵工作原理[1]：旋轉陽極板在頂部驅動輪的帶動下緩慢地上下移動，粉塵在收塵區域被收集，附著在極板上的粉塵隨極板轉移到非收塵區域，被正反兩把旋轉清灰刷刷除，粉塵直接刷落于灰斗中，最大限度地減少二次揚塵。

2.4.1 煙氣倒流對旋轉極板的影響

由于公司一期設計三爐兩塔，其中#2爐煙氣既可以至#1脫硫塔也可至#2脫硫塔，加上引風機和增加風機進行“引增合一”改造，會發生煙氣漏入停運鍋爐現象，煙氣腐蝕性很強，作為電除塵最后一級旋轉電場首當其沖，而旋轉極板的轉動部件中的鏈條極易因生銹腐蝕而導致卡澀，造成電機過載，嚴重時會將極板拉裂脫落，使旋轉電場陰陽極搭橋短路跳閘。

2.4.2 旋轉電機倒轉對極板的影響

電除塵在進行超低排放改造期間，電氣專業同步將電除塵低壓電機進行大修，由于旋轉電場的上下部位均有限位槽鋼組，保證掃帚毛刷向下旋轉，中間極板向上運動，所以一般情況不容許電機反轉，否則會造成限位槽鋼卡住極板，導致極板倒塌壓彎陰極線，使旋轉電場短路跳閘。

南京化學工業園熱電有限公司電除塵故障原因為超低排放改造后，排口運行參數控制偏低，噴氨量較大，使鍋爐氨逃逸增加，逃逸的氨在低溫省煤器后與接近露點的酸性氣體發生反應生成粘性很強的硫酸氫銨，與飛灰一起附著在陰極線上，陰極線質量陡增，加劇極線晃動，使極線止退螺母和鎖緊螺母松動脫落，陰陽極搭橋，電場跳閘。同時大量的含有硫酸氫銨的積灰附著力強，致使陰極線包裹嚴重，造成電暈封閉；陽極板積灰造成電場反電暈，電場閃絡頻發。同時積灰包裹在極線上，使二次電流下降，二次電壓升至額定值運行，直至電流達到環保考核下線。而母管制煙道擋板門不嚴，臨爐煙氣倒流使旋轉極板鏈條被酸性氣體腐蝕，導致旋轉極板鏈條生銹卡澀，使其連接的的陽極板變形坍塌。

圖2 電除塵電場運行參數與NOx數值

3 采取的措施

(1)對電除塵極線極板進行水沖洗，保持極線極板清潔，調整安裝工藝，將鋸齒線安裝先調整好陰極小框架，再根據順序調整好整列16個陰極框架[2]。小框架調整需采用在室外安裝好下鎖緊螺母，待極線固定在陰極框架上后安裝上鎖緊螺母，保證整個框架受力均勻。

(2)規范電除塵內部鎖緊螺母和止退螺母焊接點，禁止焊接在陰極框架上。同時在陰極線小框架上部70%～80%處增加一層對夾式扁鐵，減少故障陰極線與陽極板搭橋幾率。

(3)停爐期間保持一臺引風機運行，同時在引風機出口增加插板門，隔絕煙氣，阻止煙氣倒流至電除塵腐蝕極板鏈條等轉動部件，避免因煙氣腐蝕而造成轉動部件腐蝕生銹、卡澀而導致短路現象發生。

(4)加固旋轉極板限位組件，活動并更換鏈條連接銷，清除傳動鏈條上遺留工具、雜物，防止其松動造成極板跑偏卡澀。且電機檢修后保證旋轉方向正確，禁止反轉運行。

(5)加強鍋爐氨逃逸治理，定期進行噴氨均勻性調整實驗，控制噴氨量；根據環保要求適當提高排口控制參數；運行期間進行退投低溫省煤器、調整鍋爐燃燒等方式進行在線清灰。

4 治理效果

采用以上措施對電除塵故障進行治理，電除塵運行參數穩定(圖3)。參數顯示電除塵二次電壓在45kV就能滿足二次電流200mA的運行需要。通過對電除塵的治理，不僅滿足安全、環保需要，還通過降低二次電壓和二次電流達到節能降耗的目的。

圖3 治理后電除塵運行參數

5 結語

超低排放改造后，固定極板(鋸齒線)加芒刺線(旋轉極板)方式的電除塵電場發生閃絡和陰陽極搭橋跳閘現象是一個普遍存在的難題，通過對電除塵故障原因進行查找分析及治理，對超低排放改造遺留的不足問題進行不斷優化，基本上可以解決閃絡和跳閘問題，使機組運行安全性大為提高，避免環保考核。后續南京化學工業園熱電有限公司將考慮增加運行電場數量，進行電除塵分區改造；將電除塵陰極線由鋸齒線改為芒刺線，減少陰極線數量，改變陰極線安裝方式等方面進行改造，進一步保證電除塵安全運行。