摘要:通过对神华天津煤码头静电除尘器的应用现状,进行调查研究,详细分析了影响电除尘器除尘效率的各种因素,提出优化方案,找出合理的设计,提高除尘性能。
Abstract: Through the Shenhua Tianjin Coal Terminal application of electrostatic precipitator, this paper conducted research and detailed analysis of the impact of the efficiency of electrostatic precipitator dust factors, and proposed optimization program to find a reasonable design to improve the removal performance.
关键词:静电除尘器;煤码头;性能优化
Key words: electrostatic precipitator;coal terminal;performance optimization
中图分类号:TH11 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0157-02
0引言
神华天津煤炭码头公司位于中国天津港南疆港区东部,公司为神华集团与天津港集团的合作,设计为年吞吐能力4500万吨的专业化煤炭码头作业公司。煤炭主要靠皮带进行传输倒运,所以在装卸及输送过程中,因为倒运落差会在转接塔处产生大量煤尘。为了保护环境,公司采用先进电除尘技术,实现了在国内外煤炭作业码头装卸线上首次全部使用电除尘器,有效改善了港区及周边地区的大气质量,达到国家环保标准。
神华天津煤码头应用的与同类干式除尘器比较,电除尘器具有技术先进、运行成本低、收尘效果明显、使用维护简便及性价比优等特点。电除尘器虽与常用的高效袋式除尘器具有相同的除尘效果,但袋式除尘器经常因粉尘湿度大会出现糊袋或堵袋,在北方港口冬季使用还有布袋结冰等现象,故需经常更换布袋,增加维护成本,不适合作业量大、粉尘量大、作业时间长的煤炭码头使用。因而静电除尘器是煤炭码头装卸线干式除尘方法最佳选项。同时电除尘器具有明显的节电效果,与布袋除尘器比较可节电20%～30%,运行成本低。公司作业现场共有13个转运站,共设除尘器26套。
1静电除尘器的原理
静电除尘的原理基本过程可分为四个阶段:
1.1 气体的电离将直流高电压施加在电晕极与集尘极之间,放电极之间气体在高电压的作用下发生电离,产生电晕放电的现象,生成大量的正离子和自由电子。
1.2 粉尘获得离子而荷电正离子在运动的过程中被电晕极吸引而失去电荷。其他的负离子和自由电子向集尘极(正极)移动。通过电场空间中的粉尘粒子与自由电子、负离子碰撞附着,实现粒子荷电。
1.3 带电粉尘向电极的移动(即收尘)在电场力的作用下,经过上步已经荷电得粒子向着集尘极移动,当到达集尘极表面的时候,荷电粉尘释放出电荷后沉积其上。
1.4 将电极上的粉尘振打脱落(即清灰)当集尘机上的粉尘积聚到一定厚度的时候需将其清除,可以用机械振打等其他方法将其清除。放电极上也会有少量粉尘附着,也需清除。
可见,第一阶段是形成高压电场,将空气电离。第二和第三阶段是粉尘颗粒荷电并在电场力作用下,向相反的电极移动并聚集在电极上,是电除尘器最基本的作用过程。第四阶段是从电极上回收粉尘,干式电除尘器多用振打方式。
2影响电除尘器效率性能的因素
除尘效率是衡量除尘装置性能的主要技术指标,除尘效率的高低,意味着除尘装置对含尘气体净化程度的高低。影响电除尘器性能的因素大体有以下三个方面:
2.1 烟尘(气)性质包括烟气种类、组成、温度、压力、湿度及流速等;粉尘的性质主要是粉尘的化学成分和物相机构,如粉尘的比电阻,粉尘浓度,分散度,黏度和密度。
2.2 设备状况电场划分优劣,电除尘器采取何种极配形式;气流分布是否均匀,采取何种振打装置及振打制度;电器控制特性等。
2.3 操作条件包括操作电压,比电流,电极清灰效果,漏风及二次扬尘等。
3神华天津煤码头静电除尘器性能优化设计方案
静电除尘器是一种非常优越的除尘设备,但在实际运行中常常受到各种因素的影响而不能正常高效,稳定的运行。影响静电除尘器效率的因素很多,主要的因素有设计水平和制造、除尘器运行工况以及安装质量等。
3.1 改变外界因素提高电除尘器的性能首先,电除尘器设备老化和设计的初始除尘效率低是致使经除尘器净化后排放烟尘含量高的原因之一。由于早期环保要求低,致使排放标准不严格,同时由于早期设计和制造的除尘器多为三电场,必会造成除尘效率低,再不能及时进行维护管理,经过长期运行,电除尘器设备老化加快,致使尘效率降低。设备的长期运行将导致内部各零件发生磨损、腐蚀、变形以及电气元件老化等问题,这也必将导致除尘效率的降低。
其次,粉尘比电阻对除尘效率影响也很大。粉尘比电阻对电除尘器性能主要有两个方面的影响:一,粉尘的比电阻主要影响着粉尘的粘附力,由于大的比电阻会导致粉尘的粘附力增大,必须提高振打强度才能清除电极上的高比电阻的粉尘层,高的振打强度又会使二次飞扬比正常情况下产生的几率增大,最终必将导致除尘效率下降。二,如果粉尘的比电阻过大,超过临界值(5×1010Ω·cm)时,导致通过粉尘层的电晕电流受到限制,这将影响到粉尘粒子的荷电率、荷电量和电场强度等,这些特征的变化将导致电除尘器效率下降。
3.2 通过改善原始设计除尘效率提高除尘器的除尘性能现在除尘器基本采用四电场,一般设计除尘效率为99.5%以上,对应这一除尘效率的电场烟气流速为0.9～1.1m/s,比集尘面积大于70s/m,烟尘排放浓度小于200mg/m3。为保证电除尘器在最佳状态下运行,按照以调整为主,局部完善为辅的原则进行。冷态调整内容主要有:放电极和收尘极振打加速度调整。主要的热态调整包括:调整收尘极的振打周期,确定最佳效果下的振打频率。供电方式的调整,以确定实现最高效除尘效果下的最合理的供电方式。另外可以对气流重新分配和分布调整,使每台除尘器各室之间的烟气量偏差保持在5%以内,除尘器的气流分布均匀性指标为:在入口断面η?燮0.25,超出上述范围时,应进行改造。从神华天津煤码头现场除尘器运行的情况统计,通过选择合适的电除尘器型号并设计初始参数及除尘效率,从根本上能够改善除尘器的性能。
3.3 通过结构的改变提高电除尘器的性能输煤现场由于运输规模的扩大的需要,需要对传统的工艺设计进行改进,从而达到环保要求。
3.3.1 进行高效捕集结构的设计这一结构的改进通过设置于收尘装置降低入口粉尘浓度,减轻电场负荷,平稳气流分布。可以采用上进气方式,并在进气口增加折射板实现降低粉尘浓度的目的。在进气口尾部设置气流均布装置,平衡气流。通过此设计,可以大幅降低进入电场的粉尘浓度,并得到沿电场截面合理分配气流速度,从而提高除尘效率。
3.3.2 采用恰当的极配形式极板电流特性包括伏安特性和电流密度分布,电除尘器的除尘效果严格的由极板电流特性影响,因此,电除尘器具有高效的捕集目的与极配形式的选择密切相关。
3.3.3 增强设备的密封性能设备的密封性能对除尘效率影响也很大,当密封性能不好时,从外部进入的冷空气会增加除尘器的工作量,当温度有阶跃性的变化时,比电阻的变化也会较大,从而导致内部出现结露和粉尘结块现象,从而降低除尘效率。设备的漏风多出现在焊接处和排灰装置,因此要在机壳连接处采用密封焊接,确保电除尘器灰斗下部具有良好的气密性,从而提高除尘效率。
3.3.4 发挥有效清灰作用的结构的设计粉尘附着在电极上后,必须经过有效振打将附着在电极上和极线上的灰尘震落下来并经过灰斗排出电除尘器才能高效的运行。
①收尘极振杆的改进。原收尘极振打杆是通过加块和极板连接的扁钢,这种振打效果不理想,易产生变形。从振打力的传递效果来说钢管比扁钢效果好,所以现在采用钢管上焊接结板的形式与收尘极连接的振打杆形式,这种振打杆本身的刚度大,收尘极板上接受到的的振打加速度较原振打杆大且均匀,采用改进后的振打杆振打清灰效果明显提高。
②振打锤的改进设计。夹板锤作为原阴阳系统的振打锤,它是多零件的组合件,组合件需要的装配费较高,然而由于受冲击致使组装的夹片易被撞开,工作一段时间后,就会出现振打锤掉落的故障,导致极板极线上的灰尘无法振打掉落,影响除尘效率。现将组装锤改为不需组装的切割锤,不仅安装方便,节省了安装费用,切割锤运行可靠不会出现中途掉锤的故障,此外,切割锤相对于组装锤来说,在振打力相同的前提下需要较小的电场空间,因为整体切割锤具有较小的回转半径。
通过对神华天津煤码头的静电除尘器的考察研究,针对现场的实际情况对现有的除尘器进行了结构上的优化,以及分析影响除尘性能的客观因素,做出以上的改变,有效的提高了现场静电除尘器的应用效率和整体性能。
4静电除尘器的日常维护操作
因各方面因素的影响电除尘器的故障表现也各不同,根据我们对近几年天津神华煤码头维修记录进行分析发现,故障出现的原因主要是受潮、电晕极折断、操作不当等引发的,约占70%左右,因此保证电除尘器正常工作的基本条件是加强日常工作中设备的维护保养。
4.1 加强对电除尘器管理与监控,每时每刻都要注意做好设备点检记录,以便及时发现问题及时处理,并为以后提供可参考数据,从而避免设备因带故障运行造成故障范围扩大。在电除尘器运行工作过程中,应每隔一个小时就检查一次振打机构和卸灰传动机构的工作状况,同时检查各电场高压硅整流变压器高低压侧电流、除尘器进出口的温度值,电压值,同时做好检查的数据记录和发现的故障记录以便日后总结。
4.2 检查GK板在插座内的牢固程度,各线头的连接,特别是在振打装置中,陶瓷转轴和硅整流变压器输出端的高压瓷瓶及高压绝缘瓷座是否完好无损,对有破损的情况应及时更换,每周清理1次保温箱、控制柜内的灰尘。观察粉尘排放情况,并根据排放情况对时序控制器的工作周期和控制振打频率进行调整;也可将阴极自动振打改为手动振打。
4.3 对电场内部要经常检查,及时清理两极上的粉尘,更换断裂的阴极芒刺,要分析电晕线、阳极板挂灰过多的原因,及时做出处理或调整,观察电晕线有无松弛现象,极板和阴极框架有无产生变形,极距偏差是否保持在规定范围内,击打力量是否合乎要求,振打锤是否移位或松脱、气体分布板、烟道、积灰斗排放口有没有堵塞等。
4.4 检查除尘器各法兰、连接处、人孔等处的密封状况,发现漏风部位应及时堵漏。要注意对振打装置卸灰螺运机的及等各传动装置进行检查,确定减速器是否缺油。
4.5 定期对硅整流变压器的油质、油位、绝缘电阻以及高低压绕组对地绝缘电阻的监测,使他们的指标保持在规定范围内。
4.6 设备停机时,为防止再起动时造成高压冲击,要将输出电压电流调至零位再切断电源。同时为避免因停机积灰而发生棚料,不要马上停止卸灰装置和振打的工作。
5结论
作为产煤大国的我国来说,由于煤的运输问题造成的煤尘飞扬也必将成为环境恶化的原因之一。通过对神华天津煤码头上静电除尘器的应用现状,进行调查研究,详细分析了影响电除尘器除尘效率的各种因素,从外界因素,本体机构,初始设计三方面进行了优化,找出最合理的机构设计,提高除尘性能;同时按照北方气候特性从根本上研究了电除尘器的设计准则,从而提高了初始设计效率;最后对除尘器在煤码头上的运行、维养进行了总结分析,为以后静电除尘器在北方煤码头等现场的应用提供了理论和实践的指导。
参考文献:
[1]李海云,邹日建.静电除尘器效率下降原因及其改进措施[J].吉林电力,2002,(1)【ISSN】1009-5306.
[2]张春波.静电除尘器效率分析及提高对策[J].河北电力技术,2004-23-6【ISSN】1001-9898.