鍋爐啟機煙塵超標分析與應對策略

李濟琛，王小虎，于 偉，劉井嵐

（1.華電電力科學研究院有限公司，浙江杭州 310000；2.山東省環境保護科學研究設計院有限公司，山東濟南 250013）

0 引言

靜電除塵器是目前燃煤發電必備的煙塵處理設施，主要由陰極系統和陽極板組成，其中陽極板接地、陰極線布置在兩列陽極板中間。靜電除塵器工作的物理過程十分復雜，通常分為煙氣電離、粉塵荷電、顆粒捕集和清灰4 個過程。

隨著燃煤機組深度調峰帶來的負荷快速變化以及煤質變化的影響，近年來靜電除塵器頻繁出現除塵效率下降的情況，導致機組總排口煙塵排放超標。本文以某電廠1 號機組啟動期間煙塵超標為例，闡述影響靜電除塵器除塵效率的因素及解決方案。

1 問題

某機組鍋爐均為上海鍋爐廠制造，為亞臨界、中間一次再熱、控制循環汽包鍋爐。配備SCR 脫硝、靜電除塵（雙室四電場）、石灰石-石膏濕法脫硫及濕式靜電除塵器等環保設施。

9 月15—16 日，該機組冷態啟機過程中凈煙氣煙塵出現長時間超標情況，過程如下：第一階段（16 日3：00 前），煙塵實測值為4～6 mg/Nm3；第二階段（16 日3：00—8：00），煙塵實測值為8～9 mg/Nm3；第三階段（16 日8：00—10：20），煙塵實測值逐步上升并維持在20 mg/Nm3左右；第四階段（16 日10：20 之后），煙塵實測值逐步下降最終達標。煙塵濃度曲線如圖1 所示。

圖1 啟機過程的煙塵濃度曲線

2 故障排查

2.1 靜電除塵器運行情況檢查

靜電除塵器作為降低煙塵的主要設備，其運行參數情況決定了煙塵排放。為尋找煙塵超標原因，首先調閱1 號機組煙塵超標時段靜電除塵器各個電場運行參數記錄，發現在啟機階段靜電除塵器存在控制參數無法調整、部分電場未投入或出力不足的情況。

具體表現為：啟機階段B1 通道的B11 電場和B13 電場故障未投運；B14 電場U2為29～38 kV，I2為41～62 mA，由其額定二次電壓及二次電流（分別為7 kV、1000 mA）可以判定為不出力狀態；B12 電場于9 月16日3：10 自行掉落，9：57 自行恢復。綜上可以初步判斷，9 月16 日3：10—9：57 期間B1 通道基本上處于不工作狀態，該通道所流經的煙氣未經除塵處理。電場運行情況如圖2 所示。

圖2 靜電除塵器電場運行情況

2.2 鍋爐啟機爐側動作檢查情況

由于煙氣中的煙塵來源于鍋爐燃燒，鍋爐燃燒煤量決定了煙氣中煙塵的濃度，查閱該機組啟機階段鍋爐燃燒情況如下：

9 月15 日19：40 投入助燃油，9 月15 日20：00—9 月16 日8：00 給煤量為12～20 t/h；9 月16 日8：00—9：30 給煤量為44～56 t/h，9：30 給煤量132 t/h、建料位，9：36 助燃油退出，10：30 后給煤量112 t/h，之后維持在83～95 t/h。

3 原因分析

（1）第一階段（9 月16 日3：00 前）超標原因：該時段內，靜電除塵器B1 通道只有B12 一個電場運行，由于鍋爐啟動階段投油，且電除塵參數無法調整，導致含油煙塵迅速包裹極線，并且油煙使粉塵比電阻增高，均降低了除塵器的除塵效率[1]。由于鍋爐啟機階段投油助燃，未燃盡的燃油會隨煙氣進入電除塵器設備、粘附于煙塵上，形成黏性較強的含油煙塵，在靜電場的作用下粘附于極板、極線。由于含有煙塵粘附力強，靜電除塵器不易將其振打脫落，隨著粘附于極板極線的含油煙塵增加，極線的放電能力下降，導致該電場收塵能力下降[2]。由于該階段給煤量低、除塵器入口煙塵濃度低，經后端脫硫、濕除協同除塵，故煙塵實測值略微偏高（4～6 mg/Nm3）。

（2）第二階段超標原因：16 日3：10 左右，B1 通道的B12 電場突然自行掉落，使得B1 通道除塵效率為零，但此時給煤量低，依舊維持在12～20 t/h 的水平，故電除塵入口煙氣中的煙塵含量依然較低，且后通過端脫硫、濕除協同除塵，使得該階段凈煙塵實測值比上一階段略高（8～9 mg/Nm3）。

（3）第三階段凈煙塵上升原因：16 日8：00，給煤量上升至56 t/h，至10：20 前給煤量達到100 t/h 左右。隨著給煤量增加，煙氣量、煙塵濃度隨之增大，B1 通道此時無除塵能力，且其他通道受到含油煙塵的影響，除塵器整體效率偏低。后端脫硫、濕除無法承載高塵煙氣，且由于煙塵儀量程為20 mg/Nm3，使得該階段煙塵濃度實測值一直維持在20 mg/Nm3左右。由于氧量變化，造成了折算值的波動。

（4）第四階段煙塵數值下降原因：16 日9：36 左右，鍋爐退出投油，9：57 左右B12 電場自行恢復，由于煙塵中不含燃油，煙塵比電阻下降，荷電能力上升，整個除塵器效率提高，B1 通道恢復部分除塵能力，凈煙塵濃度呈現下降趨勢。在11：30 后煙塵達標。

（5）B12 電場自行掉落及自行恢復原因分析：由于機組啟動投油，除塵器入口煙溫低而油黏性大，煙塵持續對極板、極線及瓷瓶進行包覆，造成短路、爬電。9：36后，隨著鍋爐投油退出，給煤量增加，入口煙溫及煙氣量增加。由于極板、極線及瓷瓶被高溫高塵煙氣沖刷，極板極線裹灰厚度減薄，短路、爬電故障消除，最終B12 電場于9：57 左右自行恢復。另外，由于電除塵長時間未投運，電器元件受潮導致電場跳閘。隨著設備運行、溫度升高，電器元件故障解除，電場自行恢復。

4 應對策略

（1）由于鍋爐助燃投油量直接影響靜電除塵器運行狀況，故可對投油系統進行微油點火改造，使燃油充分燃燒。同時控制投油量，避免燃油進入靜電除塵器。

（2）鍋爐啟機階段，由于煙氣量和煙塵濃度較低，在滿足煙塵排放的前提下，可只投運靜電除塵器一、二電場，并且減少電場出力，降低含油煙塵在極板極線的粘附力。通過振打及含塵煙氣沖刷，將包覆在極板極線的飛灰剝落[3]。由于后端電場流經煙氣的飛灰顆粒較小，煙氣沖刷能力有限，因此不建議啟機階段開啟后端電場。

（3）脫硝系統噴氨過量產生的硫酸氫銨進入靜電除塵器也會產生黏性較大的飛灰。建議定期檢查噴氨格柵、脫硝催化劑堵塞情況，并且定期進行噴氨調平試驗，避免噴氨過量影響，靜電除塵器正常運行。

（4）盡量啟機前24 h 投運大梁加熱，提高靜電除塵器大梁夾層，特別是瓷瓶部位溫度，減少因低溫凝露造成的瓷瓶爬電、電場跳閘情況。日常運行時要注意電除塵頂部高壓電源密封情況，避免因風雨天氣導致的內部短路。

（5）當煙塵有略微超標且電除塵無法調整時，可以考慮開啟脫硫漿液噴淋、增加濕除二次電流、開啟除霧器沖洗水等方式降塵。

（6）在機組大修期間，除完成極板極線清灰、極間距調整等工作外，要對瓷瓶進行檢查，對其內外表面進行清理，并進行耐壓測試，耐壓試驗不合格的瓷瓶應進行更換。

5 結束語

當前煙塵排放要求日趨嚴格，特別是啟機階段煙氣中氧量高，煙塵濃度折算值容易超標。因此火力發電企業要特別注意機組啟機階段的煙塵排放情況。要從鍋爐運行控制和啟機階段的靜電除塵器運行策略兩方面對其優化。另外，需要做好靜電除塵器的日常維護工作，保證各個電場可以正常穩定運行，同時針對突發的煙塵超標情況，做好相應的應急對策。