电除尘器运行故障实例分析

摘要 ：文章介绍了某电厂 #5 机组电除尘器在超低排放改造后出现的一起电除尘器运行故障， 通过对该故障的分析，总结了在满足机组燃煤经济性及超低排放的大前提下，除尘设备安全稳定运行的经验和教训。

关键词 ：超低排放 ；电除尘器 ；MGGH ；电晕闭塞 ；运行故障

故障状况

某电厂 #5 炉电除尘器一、二电场的多台高频电

源相继出现“输出开路”故障跳闸，检查高频电源无异常，报警复位后可投运，但电源二次电压接近额定，二次电流低于 100mA，运行一段时间后继续“输出开路”跳闸，如此反复，最终机组停磨、降负荷后， 电场的参数慢慢恢复正常。

故障背景

该电厂 #5 锅炉为超临界参数变压运行直流锅炉，

单炉膛、一次再热、四角切圆燃

型的除尘器，双室四电场结构，2007 年 12 月正式投产。根据《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223―2011） 的要求，自 2014 年 7 月 1 日起长三角重点地区执行电厂出口烟气粉尘排放浓度不超过 5mg/Nm3 标准。为满足新的排放要求，公司对 #5 机组先后进行了电除尘器的高频电源改造、电除尘旋转极板改造、MGGH 改造以及湿式电除尘改造。改造后，#5 锅炉的电除尘各电场的电源额定二次参数分布见表 1 ；

#5 锅炉电除尘器各电场的阴极线形式配置情况见表 2。

表 1 #5 炉电除尘器的电源容量分布

烧方式、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢构架，悬吊结构Π 型锅炉，燃用神华混煤。锅炉的最大连续蒸发量为 1950t/h，与汽轮机的 VWO 工况相匹配。#5 锅炉电除尘器本体采用 2 台型号为 2FAA4×30M-2×144-150-A2

项目 一电场 二电场 三电场 四电场 旋转极板A1 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV A2 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV B1 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV B2 1600mA/72kV 1600mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV 1200mA/72kV

表 2 #5 炉电除尘器阴极线类型分布

一电场 二电场 三电场 四电场 旋转极板A1 芒刺线 螺旋线 螺旋线 螺旋线 芒刺线A2 芒刺线 螺旋线 螺旋线 螺旋线 芒刺线B1 芒刺线 螺旋线 螺旋线 螺旋线 芒刺线B2 芒刺线 螺旋线 螺旋线 螺旋线 芒刺线

故障分析

根据现场运行情况的参数，除尘器所有的一、二

电场，包括部分三电场的运行参数都有一个共同特点： 二次电压非常高，二次电流都很低。这是典型的电场电晕封闭现象。

所谓电晕封闭，是指当进入电除尘器的含尘气流的微小颗粒浓度高时，荷电尘粒所形成的电晕电流不大，但所形成的空间电荷较大，进而抑制电晕电流的产生。当含尘量大到某一数值时，尘粒在电场中几乎不能得到电荷，电晕电流减小至零，电晕现象消失， 电除尘器失去除尘作用，此为电晕封闭。

而发生电晕封闭时，由于除尘器内粉尘的浓度很高，导致极线的起晕电压升高。当满足高频电源设定的U2>65kV、I2<6% 的报警条件时，触发输出开路故障， 电源跳闸。当一电场电源跳闸失去除尘的作用时，二电场粉尘浓度升高，由于二电场配置的极线放电能力比一电场差，导致二电场也发生电晕封闭，引起高频电源运行参数变化，甚至发生输出开路跳闸。

故障原因分析

• 1. 电场粉尘浓度升高

故障前，#5 机组负荷 560MW，A/B/D/E/F

所以负离子在电场中的运动居于主导地位。通过电场的粉尘微粒捕获负离子后，成为带负电荷的粒子向收尘极运动，这种带电微粒的运动速度很慢（只有每秒几厘米），会在电场中形成空间电荷。当烟气的含尘浓度较低时，空间电荷形成的电场强度小， 电晕极与收尘极之间的电场仍然起主导作用，带电粉尘微粒受到此电场力的作用而加速向收尘极移动， 最终吸附在收尘极上。但当气体含尘量过大时，空间电荷形成的电场强度会变大，两个电场叠加会导致电晕区的电场强度减小，电晕受到抑制，电晕电流几乎降低到零[1]。这是导致除尘器故障的主要原因。

• 1. 电场起晕电压升高

MGGH 又称低低温烟气处理系统，作为一种新型高效的环保工艺系统，具有提高除尘效率、消除烟囱“冒白烟”等优点，克服了传统 GGH 易堵塞和SO2 泄露等问题。其工艺流程见下图。

MGGH-H/E（热媒水热量回收系统）设置在空预 器之后，使电除尘器入口的烟气温度降低，可提高除尘器处理烟气的性能。MGGH-R/H（热媒水热量再热 系统）设置在脱硫吸收塔出口，通过密闭循环流动的热媒水，用从降温换热器中获得的热量去加热经过湿

故障当天，机组的加仓煤种以蒙泰混

磨运行。

-5500 及蒙混

式除尘器后的烟气，使其温度升高到 80℃左右。按

此流程，烟气经过 MGGH 后，温度从 120℃～ 130℃

2 煤为主，其灰分为 19.75、硫分为 0.24，E\F 磨燃烧的是污泥煤。高灰分燃煤外加两磨燃烧污泥煤，直接导致了电除尘器入口的粉尘浓度非常高。

在除尘器内，电晕极（阴极线）和收尘极（阳极板） 所形成的非均匀电场中，气体发生电离。电离产生的正离子向电晕极运动，电离产生的负离子（包括电子）向收尘极运动。由于晕外区比电晕区大得多，

降至 90℃左右，烟气中的 SO3 与水蒸气结合，生成硫酸雾。由于此时烟气还未进入除尘器，硫酸雾先被烟气中的粉尘颗粒吸附，随后进入除尘器。由于硫酸雾能大幅降低粉尘的比电阻，在一定程度上提高了除尘器的收尘效率 [2]。

MGGH 作为一种提高除尘效率的新型方案，有优点，如降低了烟气温度、使烟气中含水量增加，从

#5 炉 MGGH 流程图

热煤水泵

烟囱

换热器

湿电

吸收塔

电除尘

换热器

空预器

而使烟气中的含硫气体附着在粉尘的表面，降低粉尘的比电阻，提高除尘器的除尘率。也有缺点，如由于烟气温度降低，给除尘器带来一些其他的问题。

• • 1. 低低温对粉尘浓度的影响

烟气温度降低，在压力不变的情况下，会使烟气的体积减小。由于粉尘是固体状态，所以燃烧同样的燃煤，使用低低温之后进入除尘器的粉尘浓度会增加， 加重了除尘器的负担。

• • 1. 低低温对极线起晕电压的影响

由 Peek 公式可知，空气中极线起晕的电场强度

Ec 公式为 ：

会被动的导致电场所需要的电源容量增加，一定程度上导致了此种二次电压变高，二次电流降低的情况。

• 1. 振打系统配置不合理

振打系统是电除尘器系统中比较重要的部分，也是调节除尘器效率的有效手段。如果电除尘器的集尘极上有过多的粉尘堆积，会改变电场内部的工作条件， 影响到粉尘的驱进速度，进而影响除尘效率，甚至引起“反电晕”现象的发生。若电晕极有过多的粉尘堆积，会降低电场强度，造成电源闭塞等一系列不正常状况，影响除尘效率。所以，保证除尘器振打系统工作正常是保证除尘器正常工作的重要因素。

该 #5 锅炉电除尘器的振打系统仍然使用的是振打锤式振打系统，其中阴极振打位于除尘器顶部，用

?? = 1T3/T

式中 ：

4 1P/ 4

3

P

于敲打阴极框架 ；阳极振打位于除尘器阳极板底部框架，用于敲打与阳极框架相连的承击毡。其中各电场振打的时序见表 3。

a—电晕线半径，m ；

m—相极对线空粗气糙密系度数；； Ec—起晕电场强度，v/m ；

δ—

T0―开式 273.15，K ； T—实际温度，K ； P0—标准大气压，Pa ； P—实测大气压，Pa ；

对上式进行积分可得到起晕电压值 Vc 公式为 ：

式中 ：

b—阴极到阳极的距离，m ；

m—极限粗糙系数，一般为 0.5 ～ 0.9[3]。

由此可知，在其他条件一定的情况下，δ（相对空气密度）会影响极线的起晕电压。在低低温的条件下，δ 的值会变大，因此电场的起晕电压也会升高，

随着国家环保标准的不断提高，各种提高除尘效率的方法不断涌现，直接导致除尘器各电场（特别是一、二电场）的收尘量大大增加，因此原来的除尘标振打时序也不再适用，合理调整振打的时序势在必行。

随着高频电源的应用，各电场电源容量的提升， 各电场的运行电压会有一定程度的提升。另外由于MGGH 的投用，极线的起晕电压进一步升高，也进一步提高了电源的运行电压。高电压虽然有利于提高收尘效率，但是由于除尘器的振打系统也是在高频电源运行期间工作的，此时极板间更高的电压会形成更强电场，在此作用下极板上的带电粉尘粒子的附着力更强，振打清灰时粉尘更难被全部清理下来，粉尘也就更容易在收尘极和阴极线上堆积，影响除尘器的正常工作。粉尘大量在阴极线上堆积会造成“阴极线肥大”，引起电晕闭塞，进而影响电除尘器的除尘效率 [4]。当然，随着降压振打技术的引入，由振打系统引起的

表 3 电除尘器振打时序表

一电场 二电场 三电场 四电场 五电场

电场

阴极 阳极 阴极 阳极 阴极 阳极 阴极 阳极 阴极 阳极

振打时间 /s 150 150 150 150 150 150 150 150 150 无

停止时间 /s 450 300 750 600 1050 900 1350 1200 1650 无

电晕闭塞现象将会显著改善。

5 结 语

随着环保排放要求的提高，各电厂不断引进新技

术来提高除尘设备的除尘效率，以满足排放的要求， 如 MGGH 技术。但是 MGGH 技术在国内的推广时间并不长，还普遍缺乏运行经验。MGGH 可在一定程度上提高除尘的效率，但 MGGH 在投运中会产生哪些问题及负面影响，目前还不明确，除了已知的低温腐蚀外，造成除尘器压力增大也是一个方面。另外， 随着各电厂对燃煤经济性研究的深入，烧褐煤甚至污泥煤也将是一种常态，在这种背景下，如何确保除尘设备的安全、稳定运行就显得尤为重要，需要从这种设备的异常工况中总结经验教训，分析原因，摸清规律，制定相应的应对措施，才能更好地适应环保的新要求。

参考文献 ：

1. 赵祝三 . 电除尘器电晕线放电性能的研究 [C]. 安徽电力技术情报 ，1995，5 ：17-18.
2. 龙辉，王盾，钱秋 . 低低温烟气处理系统在 100MW 超超临界机组中的应用探讨 [J]. 电力建设，2010，3（12）：70-72.
3. 王清亮 ，张璐 . 空气湿度对导线电晕起始电压的影响 [J]. 电力建设，2009，30（8）：38-41.
4. 白国钢 . 200 MW 机组电除尘器的优化改造 [J]. 华电技术，

2011，33（10）：72-76.

Case Analysis of the Running Fault of Electrostatic Precipitator (ESP)

HAO Jia1, ZHENG Li-cheng2, YU Sai2

(1. Jiangyin Ligang Power Generation Co., Ltd, Wuxi Jiangsu 214444;

2. Zhejiang Doway Advanced Technology Co., Ltd, Jinhua Zhejiang 321031, China)