電除塵器在循環(huán)流化床鍋爐上的應用

一 循環(huán)流化床鍋爐煙塵的基本特點(diǎn)

    循環(huán)流化床鍋爐（Circulating Fluidized-Bed Boiler，簡(jiǎn)稱(chēng)為CFB）燃煤適應性強，爐內噴鈣脫硫率高達90%以上，由于爐內溫度較低，NOx很少形成 ，排放可基本達標。另外，它能在低負荷下正常運行，特別適用于中，小型機組，熱電廠(chǎng)和調峰機組使用。正因為如此，它被稱(chēng)為環(huán)保節能型新式鍋爐。目前世界上正在大力推廣應用。

    但由于爐內摻鈣脫硫而較大幅度地降低了煙氣中SO2的含量，同時(shí)煙塵中鈣的化合物含量大量增加，這都導致煙塵比電阻增高。由于摻鈣和脫硫，增加了大量的粉塵，使得煙氣的含塵量大幅度地增加（例如，內江電廠(chǎng)410t/h CFB，煙氣含塵量高達77g/Nm³）。因此，循環(huán)流化床鍋爐煙塵有三個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是比電阻高，容易產(chǎn)生反電暈現象；二是進(jìn)口含塵量大，容易產(chǎn)生電暈封閉；三是灰塵粘度較大 ，容易造成陽(yáng)極板和陰極線(xiàn)沾灰。所以，用于這種工況條件下的電除塵器除了常規電站電除塵器的通用要求以外，如何防止反電暈和電暈封閉現象的產(chǎn)生，如何減少或防止陽(yáng)極板，陰極線(xiàn)粘灰是保證設計除塵效率和運行安全可靠的技術(shù)關(guān)鍵。

二 保證除塵效率的措施

根據循環(huán)流化床鍋爐煙氣條件，我們在設計中采取了以下針對性的技術(shù)措施，以確保電除塵器的效率 。

1 正確選型-確保電除塵器效率的先決條件

    選擇電除塵器的規格大小，布置方式（即選型）是保證除塵效率的關(guān)鍵。選型過(guò)大，會(huì )增加投資，造成浪費。選型過(guò)小，使排放達不到標準，滿(mǎn)足不了設計要求，后果會(huì )更加嚴重。本廠(chǎng)根據*技術(shù)，經(jīng)過(guò)電子計算機選型，并經(jīng)過(guò)選型工程師的一系列修正，來(lái)選定電除塵器的主要工藝參數Wk（表現驅極速度）和Vss（電場(chǎng)內的標準風(fēng)速），從而確定保證除塵效率達到設計要求的電除塵器規格大小。再根據現場(chǎng)的具體條件來(lái)確定電除塵器的布置方式（特別是進(jìn)，出口封頭的方式）。電除塵器的選型必須根據每個(gè)工程的具體情況逐一確定，不能簡(jiǎn)單套用。

2 極間距的確定-400mm間距明顯優(yōu)于300mm間距

    國內外許多研究者從不同角度進(jìn)行試驗，幾乎得出同樣的結論：在電站電除塵器中，在相同體積的條件下，400mm間距可以獲得比300mm間距更高的除塵效率。研究結果表明，隨著(zhù)極間距的增大，極板上的電流密度分布趨于均勻。以RS線(xiàn)為例，在同樣的試驗條件下，300mm間距電流密度分布的相均對方根差=0.662，當極間距擴大到400mm時(shí)，減小到0.516。

    可見(jiàn)400mm間距時(shí)，一方面陽(yáng)極板的有效利用率得到了提高；另一方面，遏止了極板上電流密度過(guò)于集中的局部地區產(chǎn)生反電暈的可能，二者都促進(jìn)了除塵效率的提高。對比試驗還表明，當煙氣溫度為155℃時(shí)，在相同的工況條件下，極間距從300mm增大到400mm，操作電壓從44.4KV增大到65KV，除塵效率從97.3%提高到98.1%，即有效驅極速度增高了1.45倍。

    操作電壓的提高，增加了極板表面附近的電場(chǎng)強度，從而促使除塵效率的提高。不僅如此，400mm極間距，其內部維修顯然要比300mm間距方便。所以，自80年代末以來(lái)，幾乎不再在電站除塵器中采用300mm間距，循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)生的煙氣煙塵比電阻高，且煙氣含塵大。400mm（或400mm以上）間距可以較為有效的遏止由于高比電阻引起的反電暈現象，且不會(huì )由于高含塵量而引起電暈封閉，這都是保證除塵效率的重要條件。鑒于上述原因，CFB用電除塵器同極間距以采用400-500mm為宜。

3 合理的極配型式-480C型陽(yáng)極板配BS型新型芒刺線(xiàn)

    480C型陽(yáng)極板，板面壓有溝槽，使之易于吸附粉塵。兩旁的折邊不僅增加了極板的剛性，而且作為防風(fēng)溝還可以防止粉塵的二次飛揚。振達加速度傳遞良好，易于清灰。單位集塵面積的重量較輕，在高溫和振打的作用下，抗變形的能力強。由于它結構合理，優(yōu)點(diǎn)十分突出，所以是目前采用多的一種極板。CFB用電除塵器也宜選用這種陽(yáng)極板。

    電暈線(xiàn)的選用至關(guān)重要。循環(huán)流化床鍋爐用電除塵器對電暈線(xiàn)有四大要求：（1）適應高比電阻；

（2）適應高量含塵；

（3）極線(xiàn)放電時(shí)電風(fēng)強烈，放電點(diǎn)不粘灰；

（4）檢修的間隔周期廠(chǎng)。

基本要求有兩個(gè)：

一是牢固可靠，二是電氣性能好。

本場(chǎng)根據*極線(xiàn)自行研制成功的BS線(xiàn)，保證在運行中不斷線(xiàn)，而且它的電暈電流大，起暈電壓低，尤其重要的是它在陽(yáng)極板上產(chǎn)生的電暈電流的分布十分均勻。陽(yáng)極板上的電流密度的均勻性好。由于它主要靠芒刺放電，電風(fēng)強烈，所以在高含塵量條件下，也不會(huì )產(chǎn)生電暈封閉。這兩條對循環(huán)流化床鍋爐煙氣除塵是至關(guān)重要的。BS線(xiàn)在實(shí)際電廠(chǎng)電除塵器的運行中，運行電壓穩定地高于60KV，保證電除塵器投運以后，持久地達到高效率。

4.在出口封頭中設置迷宮式集塵均流板-收集從末級電場(chǎng)溜出來(lái)的帶點(diǎn)粉塵，把好后一關(guān)

從末級電場(chǎng)溜出來(lái)的粉塵是沒(méi)有被電場(chǎng)收集的細微塵粒，以及末級電場(chǎng)振打時(shí)二次揚起的粉塵。它們有一個(gè)共同的特點(diǎn)：均帶負電，我們在大量試驗的基礎上設計的裝置于出口封頭中的迷宮式集塵均流板，具有電除塵和機械除塵雙重功能，能有效的收集從末級電場(chǎng)溜出來(lái)的粉塵。在實(shí)際運行中，已取得了明顯的效果，這是在有限空間內提高除塵效率的一個(gè)有效措施。

5 阻流加導流型氣流分布裝置-保證氣流分布的均勻性

氣流分布均勻性是高效率除塵器的先決條件，它的重要性是總所周知的。目前，電除塵器中 氣流分布裝置是在進(jìn)口封頭中設置多道（一般為三道）多孔板，孔的直徑一般為40-50，開(kāi)孔率30-50%，用增加阻力的辦法迫使氣流分布均勻。它的優(yōu)點(diǎn)是容易使氣流分布均勻，缺點(diǎn)是阻力太大。而導流型則是以導流的方式使氣流分布均勻，優(yōu)點(diǎn)是阻力小，但缺點(diǎn)卻是較難獲得均勻的氣流分布。我們在吸取*技術(shù)的基礎上采用了阻流加導流型氣流分布裝置，雖也有多孔板，但孔徑卻大到85，阻力較小，且絕不會(huì )堵孔。而且，多孔板兩邊的設置有導流作用的折邊，大大地增加了氣流分布板的剛性和強度。即使在相當強的渦流作用下，也決不會(huì )像一般平板那樣產(chǎn)生撕裂。在此基礎上，在適當部位還加設三角形導流板，這不僅可以保證氣流分布的均勻性，而且它類(lèi)似于百葉窗式機械除塵器，可以對進(jìn)入電除塵器的煙氣進(jìn)行粗除塵，其除塵效率是相當明顯的。除下的灰塵，通過(guò)進(jìn)口封頭下底板落入一電場(chǎng)的灰斗內。

6 合理設計振打系統，提高清灰效果-保證電除塵器持續高效率運行的基本條件

針對CFB煙氣條件，陽(yáng)極排各處的小振打加速度要求不小于150g，且要求整排陽(yáng)極排的振打加速度的相對均方根差系數小于0.45

7 防止電暈封閉的其他技術(shù)措施

（1）在進(jìn)口氣流分布板上設置百葉窗式導流板，這不僅是氣流分布均勻性的要求，而且利用百葉窗式機械除塵器的原理，對入口高含塵量煙氣進(jìn)行粗除塵，可明顯減少進(jìn)入一電場(chǎng)的煙氣含塵量。

（2）在一電場(chǎng)，由于含塵量較高，采用BS-04陰極線(xiàn)，這種極線(xiàn)電暈電流大（j=1.325mA/㎡），芒刺附近電風(fēng)更為強烈，所以可更有效的防止一電場(chǎng)的電暈封閉現象，其電流密度的均勻性同BS-05線(xiàn)接近。其余二，三電場(chǎng)則采用BS-05線(xiàn)。

（3）陰極振打擬適當加大振打力，以保證極線(xiàn)持久的清潔。

8 防止陽(yáng)極板，陰極線(xiàn)粘灰的技術(shù)措施

（1）選用電風(fēng)強烈，不會(huì )產(chǎn)生電暈封閉的陰極線(xiàn)-BS型新型芒刺線(xiàn)。

（2）適當增加振打力，并在結構上采取必要的措施，盡可能使振打力的分布趨于均勻。

（3）精心設計保溫結構，降低電除塵器內煙氣的溫度，確保煙氣溫度高于露點(diǎn)至少30°。

（4）嚴格控制殼體的漏風(fēng)率。因為“漏入”的冷風(fēng)會(huì )使局部區域的溫度下降，導致局部結露而沾灰。

（5）采用雙層人孔門(mén)，如果人孔門(mén)密封性不好，就容易漏風(fēng)。因為漏入的是“冷風(fēng)”，在人孔門(mén)附近的極板，極線(xiàn)就容易形成溫差而導致變形，影響正常的極間距而降低電除塵器的運行電壓。另一方面，漏風(fēng)處附近會(huì )產(chǎn)生結露腐蝕設備。

    因此CFB用電除塵器必須采用雙層人孔門(mén)。雙層人孔門(mén)的密封采用-玻纖膠圈。這是一種耐高溫的玻纖橡膠制品，是專(zhuān)門(mén)為在高溫下（400℃以下）工作的人孔門(mén)密封而研制的。這種密封條自1987年在石橫電廠(chǎng)30萬(wàn)千瓦機組電除塵器上使用至今，效果良好。

    它像電冰箱門(mén)上的密封條一樣粘在門(mén)框上，不管什么人都容易將他關(guān)嚴密。由于采取雙層結構，所以實(shí)際上是雙保險，不僅密封性好，而且保溫效果也好。

三 保證運行安全可靠的措施

    電除塵器實(shí)際運行中，常見(jiàn)的事故為陰極線(xiàn)斷線(xiàn)，振打錘脫落，絕緣子擊碎和灰斗堵灰，這被稱(chēng)為電除塵器運行中的“四大事故”。如果能防止“四大事故”的發(fā)生，則電除塵器運行的可靠性就會(huì )大大提高。

    1 保證陰極線(xiàn)不斷

BS線(xiàn)是一種改進(jìn)型的管型芒刺線(xiàn)，它的支撐主體是20圓管，強度大，剛性好，運行中保證不會(huì )斷線(xiàn)

    2 保證振打錘頭不掉

無(wú)論陰極振打還是陽(yáng)極振打。設計中采用的振打錘頭，均經(jīng)過(guò)實(shí)驗室模擬試驗，這種錘頭經(jīng)過(guò)實(shí)際打擊1305700次后，尚可繼續使用。1305700次意味著(zhù)錘頭在工業(yè)電除塵器振打頻繁的一電場(chǎng)中使用25年的打擊次數。

    3 保證灰斗暢通，確保輸灰系統的正常工作

（1）灰斗傾角大于55°，且在轉角處設置圓弧板，消滅死角。

（2）灰斗下部設置加熱器，灰斗外部精心保溫，保證灰斗內部溫度 穩定地高于露點(diǎn)。

（3）增設倉壁振動(dòng)器，萬(wàn)一積灰，可以利用它方便地清除。

（4）增設灰斗捅灰孔，必要時(shí)可打開(kāi)，以便清除出灰口咽喉處的積灰。

4 精心設計絕緣吊掛系統，保證在正常使用中，絕緣子不會(huì )擊碎

除了選用高質(zhì)量的電瓷絕緣子和嚴格按照設計要求安裝外，保證絕緣子不積灰和不結露是絕緣子不被擊碎的關(guān)鍵。這在設計中已考慮了相應的技術(shù)措施。