电除尘器振打周期调整分析

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  摘要:本文对天津国华盘山发电有限责任公司电除尘器振打周期调整工作进行分析,介绍电除尘器振打周期调整的思路及试验效果。
  关键词:电除尘器振打周期
  中图分类号:C35文献标识码: A
  1.引言
  天津国华盘山发电有限责任公司安装两台俄罗斯制造的500 MW机组,锅炉为负荷1650 t/h的超临界直流炉,设计总燃煤量208 t/h,设计煤种为晋北烟煤,低位发热量22 441 kJ(5 360 kcal/kg),设计灰分19.77%,排烟温度134 ℃,飞灰量40 t/h。(现采用神华煤,发热量25000 KJ/Kg;灰份7%;一台炉耗煤量135 t/h;燃烧后出灰量8.55t/h;出渣量0.83t/h;省煤器灰斗出灰量0.18t/h)。电除尘器为俄制双室双层六电场静电除尘器。主要设计参数见下表1。
  项目 参 数
  每台炉配套电除尘器数量 3台
  电除尘器本体型号 ЗГД2-108-9-6-6型
  设计除尘效率 98.6%
  按设计计算烟尘排放浓度 120~140 mg/m3(110~120 ℃)
  保证除尘效率 98.2%~99%
  除尘器入口烟气温度 131 ℃
  除尘器入口含尘浓度 12.2~23 g/m3
  每台电除尘器处理烟气量 1 206 000 m3/h
  每台电除尘器总收尘面积 48 785.1 m2
  通道数 108
  同极距 350 mm
  电场风速 1.1 m/s
  电场长度 3.84 m
  电场数 6个
  电场高度 9 m
  极板、极线方式 极板为СЧС640型大C型板,板线为带状芒刺线
  极线长度 分别为2 000 mm、2 430 mm、2 500 mm
  速度不均匀系数 1.15
  粉尘比电阻 5×109 Ω*cm
  每台电除尘器阳极振打 24套旋转锤侧面切向振打
  每台电除尘器阴极振打 36套顶部提升侧面切向振打
  每台电除尘器高压整流变 24台第一至第三电场0.6 A/50 kV
  第四至第六电场1.0 A/50 kV
  在历次机组检修中均发现电除尘器阳极底部围带螺栓有松脱缺失,导致阳极板发生局部轻微变形问题,其中2006年9月份#2机组C级检修中共处理极板围带螺栓松脱缺陷76项,投入大量人力进行检修。经过对此次#2机组C级检修中76项极板围带螺栓松脱缺陷进行分析,发现存在明显的分布规律:缺陷主要集中在A层一、二、三电场,且集中发生在靠近振打承击砧部位;对比阳极振打装置存在差异,发现#2炉A层一、二、三电场阳极振打装置为1997年进行国产化改造的减速机,A层四、五、六电场阳极振打装置仍为原设计的俄式行星摆线型减速机,而B层一、二、三电场阳极振打减速机为2005年进行国产化的减速机。进一步比较减速机的参数发现原俄式减速机及2005年以后进行国产化改造的减速机最终输出转速为0.21r/min,而1997年改造的国产减速机最终输出转速为0.4r/min,即A层与B层前3电场阳极振打装置,在同样运行时间2分30秒的情况下,B层减速机运行半圈,而A层减速机运行一圈,相同的运行周期A层比B层多振打一次,由于频繁的振打导致靠近承击砧位置的极板围带螺栓产生松脱问题。
  2.极板围带螺栓松脱原因及危害
  仅以11A01电场东数第2块极板变形为例,说明极板围带螺栓松脱危害:
  2004年4月份#1机组停机检修过程中,检查发现11A01电场东数第2块极板严重变形,检查该极板靠近承击砧侧第1块、第2块极板底部围带紧固螺栓有2条脱落,第2块极板边缘处围带发生变形,导致单侧极板极线异极间距仅为110mm,严重偏离标准值175±10mm要求,在电除尘器运行中发生整流变输出闪络问题,影响整流变正常运行。
  原因分析:极板底部围带即有固定极板组的作用,又有传递阳极振打力保证极板粉尘层在重力及振打力作用下成片脱落的作用,在承击砧部位频繁承受振打锤敲击的作用下,围带紧固的螺栓螺母松动脱落,造成极板结合面处围带薄弱部位受力产生弯曲变形,极板围带变形位置如图1:
  
  处理方案:因极板围带处变形情况较严重,不能通过紧固螺栓的方式进行调整,故采取将极板底部围带上的螺栓螺母全部卸下,将围带取出对变形部位进行处理后重新安装,对螺栓进行检查更换并加装备母止退的方式处理。
  后续措施:在机组检修期间,安排对电除尘器极板进行检查,对极板变形及底带螺栓松脱问题进行治理,对于发现的极板局部变形问题,采取松开底带螺栓利用极板自重消除局部变形,对于靠近阳极振打承击砧部位底带螺栓松脱问题,采取紧固及加装备母的处理方案,处理过程中主要消除底带局部变形缺陷。
  3.电除尘器振打周期调整方案
  造成电除尘器阳极板围带螺栓松脱除检修安装质量问题外,主要原因为阳极振打过于频繁。为彻底解决电除尘器阳极底带螺栓松脱问题,合理进行振打装置运行周期是十分必要的。通过对电除尘器运行工况的理论计算,采取对电除尘器阴极阳极振打周期进行调整的方案,能够达到提高电除尘器效率,降低粉尘二次飞扬的目的。我公司电除尘器为俄制双室双层静电除尘器,配套振打装置为俄式行星摆线型减速机,最终输出转速为0.217转/分钟,即完成一次有效振打需4分钟36秒。目前电除尘器振打装置运行时间均为2分30秒,振打周期频繁,不利于粉尘的收集,易形成二次飞扬,导致除尘效率的降低,因此对电除尘器振打运行周期进行调整是十分必要的。
  目前电除尘器振打运行周期见下表2。
  周期
  电场 阴极振打装置 阳极振打装置
   运行时间 停止时间 运行时间 停止时间
  一电场 2′30″ 2′30″ 2′30″ 2′30″
  二电场 2′30″ 2′30″ 2′30″ 2′30″
  三电场 2′30″ 2′30″ 2′30″ 5′30″
  四电场 2′30″ 2′30″ 2′30″ 7′30″
  五电场 2′30″ 2′30″ 2′30″ 15′30″
  六电场 2′30″ 2′30″ 2′30″ 17′30″
  3.1调整说明
  3.1.1阴极振打周期调整:
  为保证极线的洁净程度,保证正常的电晕放电,维持正常的电晕电流,阴极振打宜采取连续运行方式,考虑连续运行导致设备机械磨损故障率高,因此采用周期运行方式,时间控制执行下表3。
  周期
  电场 阴极振打装置
   运行时间 停止时间
  一电场 5′00″ 5′00″
  二电场 5′00″ 10′00″
  三电场 5′00″ 15′00″
  四电场 5′00″ 20′00″
  五电场 5′00″ 25′00″
  六电场 5′00″ 30′00″
  阴极振打效果的后续跟踪:
  跟踪整流变运行参数变化情况,发现对应整流变出现二次电压明显提高现象,及时缩短阴极振打停运时间,改善振打效果。此外可在机组停运检修过程中,检查电除尘内部阴极芒刺线放电性能的优劣。
  3.1.2阳极振打周期调整,采取分阶段实施方式,摸索最佳运行周期:
  3.1.2.1将#2炉21本体振打运行周期恢复为运行规程设计数据,见下表4。
  周期
  电场 阳极振打装置
   运行时间 停止时间
  一电场 5′00″ 4′36″
  二电场 5′00″ 14′00″
  三电场 5′00″ 35′00″
  四電场 5′00″ 76′00″
  五電场 5′00″ 160′00″
  六电场 5′00″ 350′00″
  阳极振打效果的后续跟踪:
  对21本体24台整流变伏安曲线进行跟踪,每天早10:00晚22:00采集参数并保存,针对曲线变化进行比较,及时发现极板积灰过厚产生反电晕问题,判断阳极振打停运周期是否过长。跟踪时间为30天,效果良好则在其他本体进行推广。
  3.1.2.2 继续进行调整:将#2炉21本体振打周期调整为计算值见下表5,跟踪时间为30天,效果良好则在其他本体进行推广。
  周期
  电场 阳极振打装置
   运行时间 停止时间
  一电场 4′36″ 5′27″
  二电场 4′36″ 25′00″
  三电场 4′36″ 74′00″
  四电场 4′36″ 190′00″
  五电场 4′36″ 375′00″
  六电场 4′36″ 2962′00″
  3.1.2.3 电除尘振打周期调整完善后,粉尘的二次飞扬降低,依据机组负荷,确定整流变投入台数,实现节能运行与经济运行的双赢。
  3.1.2.4由于振打装置运行时间大大缩短,跟踪振打装置机械磨损故障情况,作出修改前与修改后的对比。
  3.1.2.5 考虑各电场振打装置运行中出现同步振打导致二次扬尘问题,对振打时序进行调整,即各电场振打敲击的过程中尽量减少振打周期的重合。
  3.2电除尘器阴极振打周期计算
  3.2.1 调整依据为Tki=Td+iTc
  Tki:阴极振打运行周期
  Td: 振打时间 (2~5次)
  i:电场系数 (1~6)
  Tc: 停振时间 (5~10min)
  3.2.2振打运行时间以振打轴运行一个周期,完成一个敲击过程为宜,即Td=1/0.217= 4.6 min。
  3.2.3一电场停运时间 1Tc=1×5=5min,二电场停运时间 2Tc=2×5=10min, 后续电场依次为15、20、25、30min。
  3.3电除尘器阳极振打周期计算
  3.3.1计算依据公式:
  计算公式1:Tqi=Tii+T2i,其中
  Tii:第i电场的运行时间
  T2i:第i电场的停运时间
  Tii=
  T2i=
  计算公式2:Δi=mm/min,其中
  Q:处理烟气量 m3/h
  Ci第i电场入口含尘浓度 g/ m3
  Ni第i电场分级效率Ni≤0.8
  Pi粉尘堆积密度 Kg/ m3
  Ai第i电场的收尘面积m2
  依据《天津国华盘山发电有限责任公司#1、#2机组脱硫系统改造前试验报告GL/环保-001-2006》中数据:
  Q:处理烟气量为1206000 m3/h
  Ci:除尘器入口含尘浓度(12.2~23)g/ m3除尘器出口含尘浓度(19.26~40.9)mg/ m3
  集尘极面积:48785.1 m2,一个电场集尘极面积2032.7 m2
  3.3.2计算阳极振打电机运行时间(按连续振打一次计算)
  Tii===4.6min
  3.3.3计算一电场阳极振打停运时间(按照最小粉尘浓度23 g/ m3 1.2mm计算)
  Δ1====0.2274mm/min
  T21===5.27 min
  3.3.4计算六电场阳极振打停运时间(按照出口最大粉尘浓度40.92m g/ m3 1.2mm计算)
  Δ6====0.000405mm/min
  T26===2962 min
  3.3.5计算二~五电场阳极振打停运时间:
  依据1999年克莱德华通物料输送有限公司《关于#1、#2机组电除尘器前置灰斗和一电场采用CLYDE密相气力输灰改造的建议》中对灰的计算数据推算各电场灰份比例如下表6。
   灰量
  位置 灰份比例 灰量估算(t/h)
   灰份19.77% 灰份7%
  省煤器 5% 2.1 0.42
  前置电场 3% 1.26 0.26
  一电场 70% 29.4 5.98
  二电场 15% 6.3 1.28
  三电场 5% 2.1 0.42
  四、五、六电场 2% 0.84 0.17
  合计 100% 42 8.55
  估算2~5电场粉尘含尘浓度C2=4.9 g/ m3C3=1.64 g/ m3C4=0.64 g/ m3C5=0.328 g/ m3,计算结果如下:
  Δ2====0.048mm/min
  T22===25 min
  Δ3====0.0162mm/min
  T23===74 min
  Δ4====0.0063mm/min
  T24===190 min
  Δ5====0.0032mm/min
  T25===375 min
  即:T22=25min T23=74minT24=190minT25=375min
  3.3.6 计算后应调整的阳极振打周期见下表7。
  周期
  电场 阳极振打装置
   运行时间 停止时间
  一电场 4′36″ 5′27″
  二电场 4′36″ 25′00″
  三电场 4′36″ 74′00″
  四电场 4′36″ 190′00″
  五电场 4′36″ 375′00″
  六电场 4′36″ 2962′00″
  3.4调整方案需重点注意问题:
  上述所有停运时间均建立在电场允许积尘厚度为1.2mm时的计算数据,针对粉尘的性质:前电场颗粒较大,比电阻较低,容易敲打脱落,后电场颗粒较小,粉尘的粘附能力强,比电阻较高,需要的振打力大。因此,后电场阳极振打运行时间需加强。
  据有关资料记载对于一般粉尘比电阻而言,阳极板粉尘沉降厚度在38mm为最好,因此后续调整还有很大裕度。
  4.电除尘器振打周期调整效果分析
  2006年10月25日至11月7日完成了#2炉电除尘器21本体振打装置第一阶段振打周期的调整,调整后阳极及阴极振打周期见下表8。
  周期
  电场 阴极振打装置 阳极振打装置
   运行时间 停止时间 运行时间 停止时间
  一电场 5′00″ 5′00″ 5′00″ 5′00″
  二电场 5′00″ 10′00″ 5′00″ 15′00″
  三电场 5′00″ 15′00″ 5′00″ 35′00″
  四电场 5′00″ 15′00″ 5′00″ 75′00″
  五电场 5′00″ 15′00″ 5′00″ 75′00″
  六电场 5′00″ 15′00″ 5′00″ 75′00″
  为减少各电场同步振打导致二次扬尘问题,具体时序调整采取启动前休止时间调整方式,各电场振打装置休止时间见下表9。
  时间
  电场 振打装置修止时间
   阴极振打 阳极振打
  一电场 0′00″ 0′00″
  二电场 5′00″ 5′00″
  三电场 10′00″ 10′00″
  四电场 15′00″ 15′00″
  五电场 0′00″ 20′00″
  六电场 5′00″ 30′00″
  调整后整流变运行参数变化情况见下表10。
  参数
  设备 振打周期调整前 振打周期调整后
   二次电压 二次电流 二次电压 二次电流
  21A01 50 300 47 300
  21A02 35 300 32 300
  21A03 41 300 39 300
  21A06 39 300 37 300
  21A07 47 300 46 300
  21A08 42 300 40 300
  21A09 41 300 40 300
  21A12 40 300 40 300
  21B01 47 300 46 300
  21B02 50 300 50 300
  21B03 45 300 43 300
  21B06 39 300 39 300
  21B07 50 197 50 300
  21B08 43 300 42 300
  21B09 46 300 44 300
  21B12 38 300 37 300
  振打周期调整后,阴极及阳极振打装置运行时间整体呈缩短趋势,有利于降低转动机械的故障率,调整前后振打装置运行时间对比见下表11。
   时间
  电场 周期调整前(分钟/天) 周期调整后(分钟/天) 运行时间缩短对比
   阳极运行 阴极运行 阳极运行 阴极运行
  一电场 720 720 720 720 无变化
  二电场 480 480 360 480 阳极运行时间缩短120分钟
  三电场 288 360 180 360 阳极运行时间缩短108分钟
  四电场 205 288 90 288 阳极运行时间缩短115分钟
  五电场 128 240 90 360 阳极运行时间缩短38分钟
   阴极运行时间延长120分钟
  六电场 110.7 205 90 360 阳极运行时间缩短20.7分钟,阴极延长55分钟
  4.1从整流变运行参数上看,二次电流不变,二次电压有所下降,整流变总体功率下降,除尘效果无异常。说明阴极振打周期运行5分钟好于运行2分30″,极线整洁度提高。
  4.2从伏安曲线上看,未发生明显变化,但从曲线长度及曲线坡度上看,电场工况要好于振打周期调整之前,如21A06整流变伏安曲线,未调整之前,初启电场工况不好,曲线较短陡。调整完成之后,工况改变,曲线延长。对比下图2及图3。
  
  图2调整前伏安特性曲线 图3调整后伏安特性曲线
  4.3从振打的运行时间上看,阳极振打次数明显减少,阴极振打五、六电场有延长情况,但保证了极线的整洁度,提高了运行参数。
  经过对#2炉电除尘器21本体振打周期调整数据进行跟踪分析,整流变运行参数及伏安曲线变化情况均好于振打周期调整前,可以进行后续调整工作,并逐渐在其它本体上进行推广。对振打周期进行合理调整后,阳极振打次数明显减少,停运时间延长,不仅达到了电除尘器节能运行目的,同时因振打装置运行时间缩短,振打轴系及尘中轴承等部件磨损变形情况将得到改善,同时阳极板底带螺栓松脫问题将得到有效治理,电除尘器振打周期调整是成功的。
  参考文献:
  1.500MW机组图纸资料
  2.#1、#2机组脱硫系统改造前试验报告
  3.500MW机组检修工艺规程
  4.500MW机组除灰运行规程
  作者简介:
  史秀华:女,(1969-),河北丰南人,助理工程师,从事电气专业检修维护工作。
  马洪英:男,(1971-),天津市蓟县人,工程师,从事电气设备管理工作。
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