李志才（中油電能電力技術(shù)服務(wù)公司）

隨著我國工業(yè)發(fā)展水平的日益提高，國家對環(huán)保的控制力度也越來越大，對大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求也越來越嚴(yán)格。大慶油田熱電廠在用的兩種型號的電除塵器，分別為2GF158M型和RWD/340型。2GF158M型電除塵器是我國20世紀(jì)90年代初期產(chǎn)品，由于受到當(dāng)時技術(shù)水平限制，加上使用年限較長、設(shè)備老化，其性能逐年下降。RWD/340型電除塵器為21世紀(jì)投產(chǎn)的設(shè)備，雖然各方面性能較好，但經(jīng)過4年的運(yùn)行，其出口煙氣含塵濃度難已達(dá)到原設(shè)計(jì)指標(biāo)。為了滿足國家對火力發(fā)電廠煙氣排放的新要求，必須對電除塵器部件及電場進(jìn)行技術(shù)改造，采用新的技術(shù)，通過結(jié)構(gòu)性的改良，進(jìn)一步提高現(xiàn)有電除塵器的除塵效率。

1 電除塵器概況

中油電能熱電一公司共有4臺電除塵器（1號、2號、3號、4號），分別與3臺200 MW、1臺300 MW發(fā)電機(jī)組相配套，1號、2號、3號電除塵器相繼于1991、1992、1993年投入運(yùn)行，至今已有20余年，設(shè)計(jì)除塵效率為98%，陽極板1088塊，陰極線4224根。每臺除塵器分別有8套陰極和4套陽極振打傳動裝置。陰、陽極振打裝置振打軸是靠鑄鐵滑動塵中軸承支撐，陽極板采用480C型，陰極線采用RS型管狀芒刺線，振打砧采用單孔結(jié)構(gòu)。單臺除塵器處理煙氣量為240 m3/s，200 MW機(jī)組除塵器比集塵面積為52.41 m2。4號電除塵器于2013年投產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)計(jì)除塵效率為99.65%，出口煙氣含塵濃度小于30 mg/m3（0℃，101.325 kPa），除塵器處理煙氣量為583 m3/s，供電裝置采用工頻電源。

2 電除塵器存在的主要問題

2.1 塵中軸承

塵中軸承即振打傳動軸承，屬滑動軸承，其材質(zhì)為鑄鐵，與振打軸之間接觸屬于干磨擦，這種結(jié)構(gòu)易積存粉塵，又有較大的摩擦力，容易發(fā)生卡軸現(xiàn)象；所以，振打軸及軸承極易磨損，致使陰極振打軸下沉，并造成電瓷轉(zhuǎn)軸碎裂等故障，從而導(dǎo)致陰極振打失靈，極板大量積灰，相應(yīng)電場被迫停止運(yùn)行，嚴(yán)重影響除塵效率。同時，該部件使用壽命短，更換頻繁，維護(hù)工作量大，影響電場安全運(yùn)行[1]。

2.2 陰極線

陰極線采用RS型管形芒刺線，由于運(yùn)行時間較長，該陰極線芒刺已經(jīng)變鈍，放電性能達(dá)不到使用要求，整根芒刺線腐蝕也比較嚴(yán)重，極易造成斷線及脫落等故障，使電場內(nèi)部發(fā)生短路或嚴(yán)重閃絡(luò)，進(jìn)而被迫停止該電場運(yùn)行，導(dǎo)致除塵效率下降。同時，該類型陰極線在放電過程中存在電流死區(qū)現(xiàn)象，這也限制了其性能的有效發(fā)揮。

2.3 振打砧

振打砧的主要作用是為陽極板傳遞振打力，采用的是單孔結(jié)構(gòu)，其材質(zhì)為鑄鐵。振打砧與兩塊下夾板之間通過螺栓連接固定，旋轉(zhuǎn)中的振打錘不斷擊打在振打砧上，振打力通過下夾板傳遞給陽極板，進(jìn)而清除陽極板上的積灰。實(shí)際運(yùn)行中振打砧常常發(fā)生與連接螺栓開焊現(xiàn)象，并發(fā)生脫落，從而使振打力異常衰減，影響除塵效率。

2.4 供電設(shè)備

供電設(shè)備采用的是單相工頻電源，此種裝置波形脈動大，輸出平均電壓低，電暈功率低；功率因數(shù)小于或等于0.7，電能轉(zhuǎn)換效率小于或等于70%；不平衡供電。

2.5 電場

200 MW機(jī)組電除塵器比集塵面積只有52.41m2，內(nèi)部空間狹窄，共有4個電場，每個電場除塵方式全部采用電除塵，除塵效果較差。這是影響除塵效率低的主要原因之一。

3 電除塵器技術(shù)改造方案

為了確保改造后電除塵器的除塵效率大于或等于99.9%，采集了電除塵器的飛灰樣本進(jìn)行了理化分析，并結(jié)合目前電除塵器的運(yùn)行參數(shù)以及電除塵器檢修狀況，提出如下方案：

3.1 陰極線改造（200 MW機(jī)組）

3.1.1 將1電場改為RSB芒刺線

RS管形芒刺線是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的極線，但該極線的線電流密度在極線中不算大，由于其圓管區(qū)域沒有放電尖端，不產(chǎn)生電暈放電，易形成電流死區(qū)；而RSB管形芒刺線正好解決了電流死區(qū)問題。在電場內(nèi)，當(dāng)芒刺線通上高壓直流電，在刺尖上能產(chǎn)生強(qiáng)烈的電暈放電，強(qiáng)烈的離子流能破壞負(fù)空間電場效應(yīng)，避免出現(xiàn)電暈閉塞；同時，強(qiáng)烈的離子流還能產(chǎn)生速度很快的電風(fēng)，電風(fēng)能促使帶電粉塵向陽極板移動，顯著加快粉塵的驅(qū)進(jìn)速度[2]。

該極線的線電流密度比原極線大，從而提高了陽極板的電流密度均勻性，在不改變原極間距情況下，配置該極線就能提高除塵效率。

3.1.2 電場陰極線加裝保護(hù)槽

原陰極線與陰極小框架連接只是靠螺栓連接，點(diǎn)焊后的螺栓一旦開焊，極易造成陰極線脫落。陰極線加裝的保護(hù)裝置即保護(hù)槽，如圖2所示。把保護(hù)槽焊接在陰極小框架上，把陰極線先插入槽內(nèi)，再與螺栓連接，即使螺栓脫落了，陰極線仍卡在槽內(nèi)，不會造成極線移位而造成短路。保護(hù)槽雖然簡單，但發(fā)揮的作用非常明顯。

3.2 塵中軸承改造（200 MW機(jī)組）

把滑動軸承改造為托滾式塵中軸承，這種結(jié)構(gòu)不易積存粉塵，又有較小的摩擦力，不易產(chǎn)生卡軸現(xiàn)象，使用壽命長且運(yùn)行安全可靠。其壽命是普通鑄鐵滑動軸承的5～6倍，這種結(jié)構(gòu)雖然較鑄鐵滑動軸承復(fù)雜、價格稍高，但使用效果較好，是較理想的軸承。

3.3 振打砧改造（200 MW機(jī)組）

把原振打砧單孔改為雙孔，材質(zhì)更換為ZG35，這樣使振打砧既得到了加固，又增強(qiáng)了耐磨性，確保了陽極板的振打傳遞效果，有利于提高除塵效率。

3.4 供電設(shè)備改造（300 MW機(jī)組）

對原型號為ZZDJ-1700MA/72KV-HW的供電設(shè)備進(jìn)行改造，1、2電場改為使用SIR4高頻電源，3、4電場改為使用EHC-11-M脈沖電源。

高頻電源適用于粉塵顆粒較大的電場，即前級電場；脈沖電源適用于粉塵顆粒較小的電場，即末級電場。

3.5 電場改造（200 MW機(jī)組）

因受占地空間及電除塵器內(nèi)部狹窄限制，在電除塵器不能加高、加寬及加長的情況下，把原電除塵器改為電袋式除塵器。原1電場保留不變，仍采用電除塵，2、3、4電場改為布袋除塵。每臺機(jī)組電場內(nèi)部配有布袋7 488個。

4 應(yīng)用效果

1號、2號、3號、4號電除塵器改造工程于2003年至2017年分批次地實(shí)施完畢。全部改造工程經(jīng)過實(shí)際檢測和驗(yàn)證，取得了較好的效果。

4.1 塵中軸承及陰極線故障測試

根據(jù)塵中軸承及陰極線歷年來發(fā)生的故障次數(shù)繪制出統(tǒng)計(jì)圖。改造前后的塵中軸承及陰極線故障率如圖1、圖2所示。

圖1 塵中軸承故障率

由圖1可知，塵中軸承大修后運(yùn)行1年左右故障率就會逐漸升高，而改造后3臺電除塵器塵中軸承一直無故障發(fā)生，完全可穩(wěn)定運(yùn)行至少一個大修期。

圖2 陰極線故障率

由圖2可知，改造前陰極線發(fā)生故障的次數(shù)在逐年升高，改造后只有1號電除塵器在2005年發(fā)生過一次陰極線故障，在一個大修期內(nèi)大大降低了因陰極線脫落故障而導(dǎo)致短路的現(xiàn)象發(fā)生。

4.2 除塵效率及煙氣含塵濃度測試

在4臺電除塵器改造前，由諸暨電除塵器研究所對1號、2號、3號、4號電除塵器進(jìn)行了除塵效率及煙氣含塵量測試。1號電除塵器效率為98.11%，出口含塵濃度為285.39 mg/m3，2號電除塵器效率為99.10%，出口含塵濃度為107.99 mg/m3，3號電除塵器效率為99.26%，出口含塵濃度為108.11 mg/m3，4號電除塵器效率為99.55%，出口含塵濃度為50.10 mg/m3[3]。

2017年9月14—15日，由黑龍江省電力科學(xué)研究院分別對改造后的3臺電除塵器（200 MW機(jī)組）進(jìn)行了除塵效率及煙氣含塵量測試。1號電除塵器效率為99.92%，出口含塵濃度為26.21 mg/m3，2號電除塵器效率為99.91%，出口含塵濃度為27.92 mg/m3，3號電除塵器效率為99.90%，出口含塵濃度為28.15 mg/m3；經(jīng)過脫硫塔后，最終排放的煙氣含塵量約為11 mg/m3[4]。

2018年5月29日，由現(xiàn)場在線監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，4號電除塵器出口含塵濃度為28.12 mg/m3，經(jīng)過脫硫塔后，最終排放的煙氣含塵量為3.9 mg/m3。

1號、2號、3號、4號電除塵器均達(dá)到了改造要求指標(biāo)及國家目前要求煙氣出口含塵濃度低于30 mg/m3以下的標(biāo)準(zhǔn)，并且源自4號電除塵器的煙氣經(jīng)過脫硫塔后，已經(jīng)達(dá)到了國家超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。

對4臺電除塵器部件實(shí)施技術(shù)改造后，從測試及運(yùn)行情況看，陰、陽極振打裝置未發(fā)生過卡軸現(xiàn)象;托滾式軸承磨損量小，運(yùn)行良好；陰極線放電性能高，很少發(fā)生脫落造成電場短路現(xiàn)象；設(shè)備運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性明顯提高，除塵效率大幅提升，節(jié)能效果顯著，達(dá)到了凈化煙氣的目的。

5 改造后的效益

1）經(jīng)濟(jì)效益。每年可節(jié)省陰陽極振打軸、絕緣瓷軸、鍋爐風(fēng)機(jī)葉輪等材料費(fèi)用約30.6萬元，年可節(jié)約電費(fèi)152.64萬元，共計(jì)183.24萬元。

2）環(huán)保效益。改造后的電除塵器不僅大大降低了設(shè)備的故障率，而且能夠?qū)崿F(xiàn)其優(yōu)化運(yùn)行，致使電除塵器電場投入率達(dá)100%，除塵效率超過99.9%，確保了煙氣排放含塵量低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，改善了油田環(huán)境，降低了排放物對大氣的污染。

6 結(jié)束語

對熱電一公司4臺機(jī)組電除塵器電場部件進(jìn)行技術(shù)改造是成功的，這既保證了設(shè)備安全運(yùn)行的可靠性，又顯著提高了電除塵器的凈化性能，使電除塵器出口煙氣含塵濃度達(dá)到國家《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，其中4號電除塵器煙氣排放含塵量已經(jīng)達(dá)到了國家《大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》。

1）此項(xiàng)技術(shù)改造工程具有推廣應(yīng)用價值，為其他電廠同類型電除塵器的電場部件改造提供了參考的樣本。

2）經(jīng)濟(jì)效益明顯，為大慶油田熱電廠爭創(chuàng)東北地區(qū)一流企業(yè)創(chuàng)造了有利條件。

3）有效地改善了油田自然環(huán)境，限制了污染物的排放，環(huán)保效益顯著。