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浅析1000MW超超临界机组电除尘故障时如何防止粉尘超标

发表时间：2021/4/20 来源：《基层建设》2020年第32期作者：曹晓锋

[导读] 摘要：本文分析了广东惠州平海发电厂1000MW超超临界机组在运行时，电除尘系统设备发生故障后，集控运行人员应如何处理以防止烟囱出口粉尘浓度超标。

        广东惠州平海发电厂有限公司广东惠州 516363
        摘要：本文分析了广东惠州平海发电厂1000MW超超临界机组在运行时，电除尘系统设备发生故障后，集控运行人员应如何处理以防止烟囱出口粉尘浓度超标。
        关键词：超超临界机组、运行控制、粉尘浓度
        1.机组概况
        广东惠州平海发电厂一期工程为2*1000MW超超临界压力燃煤汽轮发电机组。锅炉型号为SG-3093/27.46-M533，型式为π型布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、八角双切圆燃烧方式、平衡通风、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风直吹式制粉系统、超超临界参数变压直流锅炉。
        每台锅炉配两台两台BE型三室四电场静电除尘器，阳极板采用BE型结构，阴极线采用针刺线（一、二、三电场）结构和螺纹线结构（四电场），电除尘本体内每个电场均采用小分区供电。每台电除尘器配12台硅整流变压器，每台炉共24台整流变压器。电除尘本体安装在送风机与引风机之间，采用集中控制。
        我司采用石灰石-石膏就地强制氧化湿法烟气脱硫工艺，在脱硫吸收塔内包括4层喷淋装置和1套管束式除雾器。从锅炉来的原烟气经引风机升压进入吸收塔后折流向上与喷淋下来的石灰石浆液充分接触，再连续流经管束式除雾器从而进一步除去部分烟尘。经洗涤和净化的烟气流出吸收塔，再进入净烟气烟道经烟囱排入大气。
        本厂控制粉尘浓度标准为净烟气粉尘浓度折算值不超过10mg/Nm³。
        下图为风烟系统流程图：

        2.除尘效率低的常见原因
        1）除尘器本体或入口烟道漏风严重；
        2）气流分布板堵灰；
        3）振打周期调整不合适；
        4）燃煤硫分低，烟尘比电阻很高，荷电能力降低；
        5）高压直流系统绝缘闪络造成频繁放电；
        6）灰斗、壳体的阻流板脱落，气流发生短路；
        7）粉尘二次飞扬；
        8）集控运行人员的相关操作影响，煤质、吹灰、氧量调节等。
        3.电除尘发生故障的大致经过
        2020年06月08日，2号机组负荷由600MW加至930MW过程中，净烟气粉尘浓度折算值摆动幅度增大（峰值达26mg/Nm³），初步判断原因为B侧电除尘2B33、2B34电场内部短路，且A侧电除尘2A24、2A34整流变故障跳闸，重新投入后无出力。
        电除尘故障前粉尘浓度（小时均值）

电除尘故障后粉尘浓度（小时均值）

        4.电除尘发生故障后集控运行的处理要点及分析：
        1）当单侧电除尘因故障造成原烟气烟尘浓度大于80 mg/Nm³（3min均值）或净烟气烟尘浓度折算值超过10 mg/Nm³（3min均值），存在小时均值超过10 mg/Nm³的风险，应退出AGC（自动发电控制），降负荷处理。如果降负荷短时间内无法将烟尘控制在合理范围，应快速停运对应侧风组（10分钟内），保证小时均值不超限。
        2）当负荷800MW以上且净烟气烟尘浓度折算值超过7 mg/Nm³，尽量不进行锅炉吹灰，尤其是对水平烟道的长伸缩式吹灰（以下简称长吹）。如确实需要吹长吹时，按每个小时前15分钟对其中一侧进行单支吹灰，下个小时再对另一侧进行单支吹灰。在吹灰过程中，加强对烟尘的监视，同时做好锅炉掉大焦损坏设备以及气温超温的事故预想，加强对炉膛结焦情况的监视，加强干排渣系统的巡视力度，发现问题及时处理。
        3）在电除尘设备故障期间，在负荷低于750MW时退出烟冷器的运行。原因有二：第一，运行中若烟冷器异常退出，此时若负荷较高，则烟气温度相对较高，烟气量瞬间增大，原本吸附在管排上的浮灰会被再次吹起，烟冷器和静电除尘器本体出现“拉灰”现象，造成静电除尘器短时间内超负荷；第二，烟冷器持续运行的话，烟气在低温状态，粉尘浓度大，空间电荷多，容易出现电晕封闭，同时脱硝氨逃逸，导致大量氨离子进入电场，在阴极放电区聚集，前电场会出现电晕封闭，导致电场开路，使得静电除尘器除尘效率大大降低。综上原因，需退出烟冷器运行。
        4）机组发电控制方式应退出AGC（自动发电控制），根据调度指令实时手动增减负荷，且增减负荷率因调低，由20MW/min下调为15MW/min，防止因为入炉煤量的大幅度变化，造成烟尘浓度的波动引起烟尘浓度超标。
        5）及时加强与燃料部门沟通，根据煤场存煤情况，摻配后入炉煤的平均灰分不超过12%，同时硫分不能过低，防止烟尘比电阻增大，荷电能力降低影响除尘效率。
        6）控制好送风机跟踪的氧量。氧量过大，风机出力过大，则烟气流速加快，烟气在电场内停留的时间则变短，减少了粉尘微粒与电离的气体离子相结合的机会，加大了粉尘微粒被高速气流带走的数，同时也加大了已沉聚下来的粉尘再度被高速气流扬起带走的力量，也就是二次扬尘，使得静电除尘器效率降低，同时氧量过大，则NOx生成量增加，喷氨量增大，容易导致氨逃逸增大，导致大量氨离子进入电场，进一步降低静电除尘器的效率；而氧量过小，则影响锅炉燃烧稳定以及增加不完全燃烧影响锅炉效率。因此，在负荷900MW时，可适当控制锅炉氧量在2.3%左右。
        7）在保证烟囱出口NOx浓度折算值不超过50 mg/Nm³的前提下，减少脱硝SCR系统的喷氨量，降低氨逃逸率。
        8）若单侧静电除尘器发生故障，导致单侧烟尘排放浓度偏高时，可通过设置送、引风机的偏置，适当减少故障侧电除尘的烟气流量，但要控制送、引风机的电流偏差不超过50A，防止送、引风机失速，同时要控制好非故障侧空预器的出口烟气温度不超过150℃。
        9）净烟气烟尘浓度折算值超过7 mg/Nm³，脱硫系统保持全部浆液循环泵运行。
        10）出现静电除尘器整流变运行故障跳闸（如开路、短路、偏励磁、油温高等），退出对应通室整流变的节能模式，观察对应通室整流变运行稳定后，适当提高其前后整流变出力运行，但不得大幅度变化出力调整。将对应通室后面的整流变适当提高出力后，同时将提高出力的整流变振打周期调整为异常整流变对应的振打周期（比如1电场整流变异常，提高2电场整流变出力，同时将2电场整流变的振打周期调整为原来1电场整流变的振打周期；为了避免烟尘二次飞扬的干扰，第四电场不做振打调整），加强振打。
        11）净烟气烟尘浓度在10 mg/Nm³左右超标临界值波动时，采取短时退出第四电场振打减少烟尘二次飞扬的干扰（即将导通角调整为20及以下），并暂停脱硫除雾器冲洗。
        12）若静电除尘器的故障突然扩大，有烟尘浓度超标的风险时，可手动急停上两层制粉系统，触发RB（辅机故障快速降负荷），同时，快速进行故障侧风组的半侧停运，要求在10min内执行完毕。
        13）在故障侧风组停运并隔离后及时通知检修人员处理电除尘的故障，若无法处理，则向调度申请停机。
        5.总结
        环保指标一直是电厂运行中的一道重要的红线，确保各项环保指标不超限是每一个运行人员的职业操守。通过本次事故的处理分析，让运行人员在静电除尘器发生故障的时候，在保证机组稳定运行的情况下，确保净烟气烟尘折算值的小时均值不超标，实现了机组运行的安全和高效。
        参考文献：
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        【4】陈听宽.超临界和超超临界锅炉技术的发展与研究[J].世界科技研究与发展，2006：42-48.