劉 洋，尹庭堅(jiān)

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

參考文獻(xiàn)

石灰窯電除塵器常見故障診斷及排除

劉 洋，尹庭堅(jiān)

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

結(jié)合淮安堿廠窯氣除塵系統(tǒng)的重要設(shè)備之一靜電除塵器的生產(chǎn)運(yùn)行組織的實(shí)際情況，探討了其常見故障和處理方法，并提出了設(shè)備長周期穩(wěn)定運(yùn)行的措施。

靜電除塵器；窯氣；整流器；陰極；陽極

1 石灰窯氣含塵量的指標(biāo)

純堿廠的窯氣壓縮機(jī)一般可分為螺桿式(容積式)和透平式(離心式)，基于不同類型的壓縮機(jī)各自性能特點(diǎn)，其要求的運(yùn)行操作參數(shù)和介質(zhì)環(huán)境也不盡相同。采用透平式窯氣壓縮機(jī)的廠家，對窯氣含塵量要求較為嚴(yán)苛，窯氣的含塵量須嚴(yán)格控制在10 mg/m3以下，否則將會(huì)破壞壓縮機(jī)葉輪的動(dòng)平衡，給生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來重大隱患和風(fēng)險(xiǎn)。

一方面，純堿廠的石灰煅燒過程使用焦炭的灰分較高，一般可達(dá)約17%，燃燒后產(chǎn)生了大量粉塵；另一方面，經(jīng)過篩分后投入窯內(nèi)的石灰石中泥沙仍然存在(其含量約為2%～5%)，泥沙入窯受熱干燥后即產(chǎn)生揚(yáng)塵；加之，石灰石在傾倒、混合、煅燒過程發(fā)生撞擊、摩擦、破碎也產(chǎn)生大量粉塵。自石灰窯頂產(chǎn)生的夾雜上述粉塵的窯氣，其含塵量一般可高達(dá)1 000～2 000 mg/m3，經(jīng)過旋風(fēng)分離器、窯氣洗滌塔的兩級凈化除塵后，含塵量可降低至150 mg/m3左右，必須經(jīng)過靜電除塵器的再次處理方可降低到10 mg/m3以下。為此，靜電除塵器的運(yùn)行質(zhì)效尤為關(guān)鍵。

2 靜電除塵器概述

2.1 靜電除塵器結(jié)構(gòu)組成

以規(guī)格型號(hào)為φ3760×12850靜電除塵器為例進(jìn)行說明，其一般由陽極系統(tǒng)、陰極系統(tǒng)、清洗噴灑裝置、絕緣保溫箱、氣體均布裝置、殼體及高壓整流控制裝置等部件組成。陽極系統(tǒng)一般由77根φ325×8-5000碳鋼管構(gòu)成。陰極系統(tǒng)一般由φ3×6000電暈芯線、陰極懸掛系統(tǒng)、陰極定位裝置等組成。陰陽極的清洗均采用頂部噴灑裝置。電壓經(jīng)整流增壓后的高壓電直接通過高壓隔離開關(guān)、阻尼電阻后送入陰極系統(tǒng)。高壓進(jìn)線設(shè)有保護(hù)套管，為防止陰極系統(tǒng)支承絕緣子周圍的溫度過低而結(jié)露漏電，外加絕緣保溫箱。

2.2 靜電除塵器工作原理

靜電除塵器管式結(jié)構(gòu)，氣體流向?yàn)榇怪狈较蜻M(jìn)出。如圖1所示，電除塵器工作時(shí)，其電暈極(陰極)接高壓直流電源的負(fù)極，收塵極(陽極管)接為正極，在高壓電場的作用下電暈極附近的窯氣被電離生成大量的正、負(fù)離子。離子碰到氣體中灰塵粒子就附在塵粒上，荷電的塵粒在高壓電場作用下，帶正電離子的塵粒向芯線移動(dòng)，由于電暈區(qū)范圍小(3 mm)，因此與電暈極性相同的負(fù)離子塵粒通過范圍更大的電暈外區(qū)向收塵極(陽極管)方向移動(dòng)，而進(jìn)入管間的含塵氣體也大部分在外區(qū)通過，所以大多數(shù)帶負(fù)電的塵粒朝陽極管方向運(yùn)動(dòng)，并匯積在管壁上，只有少數(shù)塵粒帶正電荷而沉積在芯線上。荷電塵粒到達(dá)電極后，放出電荷，還原成中性塵粒，用凈化河水定時(shí)(4 h/次)沖洗后經(jīng)塔底排污口放出，凈化后的窯氣由電除塵器塔頂被抽出，送往窯氣壓縮工序。

圖1 窯氣靜電除塵器工作原理圖

3 常見故障及處理

靜電除塵器作為純堿廠石灰窯氣凈化除塵的重要設(shè)備，評價(jià)其性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)是除塵效率和出氣含塵量。而電除塵的控制和調(diào)整參數(shù)主要是輸出的二次電流和二次電壓，正常運(yùn)行，一次220 V直流電經(jīng)整流增壓后，其二次電壓一般可達(dá)55～70 kV，二次電流可達(dá)110～140 mA。因此，日常運(yùn)行之故障主要依據(jù)二次電壓、二次電流的異常波動(dòng)進(jìn)行判定、處理。

3.1 電場短路

出現(xiàn)二次電壓歸零的狀況，主要原因是陰陽兩極連通，繼而發(fā)生了電場短路，即逆電離，此時(shí)，電壓表指針接近或幾乎處于“0”位，電流卻很大。譬如：電暈極芯線、沖水漏斗脫落，陽極管內(nèi)結(jié)疤脫落，電場內(nèi)遺留的電焊條、鐵絲、廢鐵件、工具等可導(dǎo)電雜物處于收塵極與放電極之間時(shí)均可能導(dǎo)致電場短路發(fā)生。

停車后，及時(shí)清理恢復(fù)安裝脫落的芯線、沖水漏斗，去除陽極管內(nèi)脫落的疤塊，清除落入管間的雜物，即可順利排除故障。

3.2 電場失電

出現(xiàn)二次電流歸零的狀況，主要原因是電暈極失電，無法形成通電回路。譬如：整流器故障、電除塵塔體接入線熔斷或脫落(見圖2)等均可致其發(fā)生。

及時(shí)排除整流器故障、更換熔斷的塔體接入線即可解決。

圖2 電除塵塔體接入線熔斷

3.3 電場閃爍

出現(xiàn)二次電壓、二次電流持續(xù)閃爍，如圖3所示，通常稱之為電除塵放電現(xiàn)象。產(chǎn)生放電原因較多、且缺乏一定的規(guī)律，大致可總結(jié)以下幾方面：一是電暈極和陽極管壁間距出現(xiàn)了或小、或大或是時(shí)小時(shí)大的不規(guī)則波動(dòng)；二是陰極系統(tǒng)支承絕緣子放電；三是電氣方面的故障。

圖3 穩(wěn)定電場和閃爍電場的二次電流趨勢對比圖

快速、準(zhǔn)確判斷此類故障較為復(fù)雜，通常需要具有電除塵結(jié)構(gòu)、理論知識(shí)和豐富維保實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員借助銅棒，輔助觀察放電閃爍火花位置，并結(jié)合DCS界面相關(guān)操作參數(shù)綜合判定。

3.3.1 電暈極和陽極管壁間放電

①芯線固定重錘與固定架脫離，導(dǎo)致芯線因窯氣通過發(fā)生晃動(dòng)，重新固定即可；

②芯線未拉直或芯線安裝不對中，重新調(diào)整安裝即可；

③塔內(nèi)沖洗水未排凈，直接流入管間造成電場閃爍，找到?jīng)_洗水未切斷的原因并排除即可；

④陽極管管壁、除塵器塔壁結(jié)疤較多，及時(shí)對其進(jìn)行高壓除疤作業(yè)；

⑤電除塵陰極芯線直接彎折后與塔頂部掛鉤、塔底部重錘通過鎖扣緊固連接，檢維修人員施工過程將芯線彎折過長以至伸入陽極管內(nèi)，電除塵即會(huì)出現(xiàn)閃爍放電，只需將伸入陽極管內(nèi)多余芯線切除即可消除缺陷；

⑥φ3760×12850靜電除塵器設(shè)計(jì)處理窯氣能力是15 000 m3/h，日常生產(chǎn)若超過其設(shè)計(jì)能力，電場閃爍在所難免，必須要降低生產(chǎn)負(fù)荷或增加除塵器以匹配其處理能力方可；

⑦電除塵使用年限較長，陽極管沖刷、銹蝕嚴(yán)重，管壁變薄卷曲同樣會(huì)造成放電現(xiàn)象的發(fā)生，如圖4所示，此種情況，須盡快對靜電除塵器進(jìn)行大修。

圖4 管壁銹蝕卷曲的陽極管

3.3.2 陰極系統(tǒng)支承絕緣子放電

①絕緣箱溫度過低而箱體內(nèi)結(jié)露造成放電，及時(shí)調(diào)整蒸汽供應(yīng)，恢復(fù)絕緣箱溫度至正常水平；

②絕緣瓷瓶損壞導(dǎo)致電場擊穿，更換新瓷瓶即可；

③高壓電纜接入線與絕緣箱壁間距過近，調(diào)整接線柱位置。

導(dǎo)致電場閃爍的電氣故障主要有整流器積灰、高壓電纜接地線裸露或接地不牢等，及時(shí)聯(lián)系電氣專業(yè)人員排除即可。

3.4 電暈極封閉

靜電除塵器的電暈極積灰，主要是通過周期性(4 h/次)的沖洗水沖淋干凈，以保持其持續(xù)旺盛的電暈放電能力。一般新建電除塵器的除塵效率都很高，但在使用一段時(shí)間之后，除塵效率往往逐漸下降、惡化，主要是因?yàn)殛帢O芯線積灰增加而肥大，致使放電能力被削弱，電暈電流逐漸降低，即形成所謂電暈封閉現(xiàn)象，導(dǎo)致其除塵效率惡化。主要表現(xiàn)為二次電壓不高，電暈電流較小。

出現(xiàn)此類現(xiàn)象，只需及時(shí)清除粘附在電暈極上凝結(jié)成堅(jiān)固硬塊的積灰，或是直接更換積灰肥大的芯線，即可順利排除故障。

4 電除塵長周期穩(wěn)定運(yùn)行的措施

靜電除塵器作為一種高效除塵器，廣泛應(yīng)用于純堿制造等行業(yè)，為了電除塵的持久、穩(wěn)定、高效地運(yùn)行，筆者對影響其運(yùn)行效率的因素進(jìn)行了分析排查。

4.1 合理的清洗運(yùn)行周期

本文所述濕式靜電除塵器采用增壓河水經(jīng)噴頭分散沖洗。在沖洗壓力和平均性都滿足要求的情況下，沖洗周期是否合理對除塵器除塵效率影響較大。周期過長，極管積灰過厚，增加沖洗清掃難度導(dǎo)致結(jié)疤，大大降低設(shè)備除塵效率；周期過短，絕緣箱溫度來不及恢復(fù)到工藝要求，造成電場閃爍。

為此，建立準(zhǔn)確合理的清洗運(yùn)行周期；同時(shí)增強(qiáng)對噴淋裝備的維護(hù)，避免噴頭堵塞和脫落；加之，定期(3月/次)對陽極管的高壓除疤作業(yè)等，都可大大提高電除塵工作效率，如圖5所示，陽極管經(jīng)過高壓除疤后，其二次電流穩(wěn)定性顯著提高。

圖5 停產(chǎn)檢修期間陽極管高壓除疤后二次電流趨勢對比圖

4.2 維持正常的運(yùn)行參數(shù)

在正常的窯氣流量、窯氣含水量、窯氣含塵量等參數(shù)指標(biāo)與除塵器設(shè)計(jì)的參數(shù)相差無幾的情況下，除塵器可正常運(yùn)行。若窯氣流量增加、窯氣含水量升高、窯氣含塵量超標(biāo)，電除塵的運(yùn)行工況就會(huì)惡化，大大降低除塵效率。

4.3 電除塵器的維護(hù)和檢修

電除塵的故障類型較多，分析處理也相對較復(fù)雜，為此日常生產(chǎn)運(yùn)行要嚴(yán)格執(zhí)行《電除塵安全運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》，對設(shè)備運(yùn)行中存在的故障和缺陷實(shí)時(shí)記錄處置，并按規(guī)定制定完善、合理的檢修周期與項(xiàng)目。

每3個(gè)月對除塵器的芯線與極管間距進(jìn)行調(diào)整，并記錄比較調(diào)整前后的除塵效率；每月對固定重錘、吊桿、分水斗、噴頭、絕緣瓷瓶、極管固定花板等以及保溫、加熱、排污系統(tǒng)的零配件和裝備進(jìn)行檢查和更新；同時(shí)每月也要及時(shí)協(xié)調(diào)、配合電氣運(yùn)行人員對高壓硅整流裝置、控制器等電氣設(shè)備進(jìn)行除灰清掃。

4.4 優(yōu)化電除塵DCS控制技術(shù)

電除塵器裝置雖可實(shí)現(xiàn)DCS遠(yuǎn)程控制，但是清洗、升壓過程如若手動(dòng)操作，電除塵器的清洗時(shí)間和除塵效果完全取決于操作人員的精心程度和操作習(xí)慣，如果清洗流程控制不科學(xué)，不但浪費(fèi)了沖洗水，而且造成電除塵使用周期縮短，降低其使用效率。

根據(jù)電除塵器運(yùn)行工藝規(guī)程，建立電除塵器智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電除塵器無人值守、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制。電除塵器的沖水、排水、運(yùn)行狀態(tài)下的二次電流上升、下降、停止等工作過程，單塔的沖洗順序、沖洗時(shí)間，均由先進(jìn)控制系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)完成，實(shí)現(xiàn)無人監(jiān)守操作。當(dāng)除塵效果不好時(shí)，系統(tǒng)會(huì)智能升高二次電壓，從而保證除塵效果。

4.5 電除塵設(shè)備材質(zhì)的遴選

從電除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)原理分析，系統(tǒng)腐蝕是影響長周期運(yùn)行的主要因素。因此，電除塵的制作材料應(yīng)該考慮耐用且防腐蝕。其外殼可以使用普通鋼，塔內(nèi)外表面應(yīng)進(jìn)行有效防腐處理；其它不做防腐的金屬件可以采用防腐的材料制作即可，如花板托架、噴灑裝置、電暈極框架吊桿、電暈極上部框架、噴嘴、電暈極重錘定位架、沉淀極管、窯氣分氣罩等材質(zhì)可選用316，底部兩層氣體分布板材質(zhì)可選304，沉淀極管格柵材質(zhì)可選QT，在成本允許的情況下，陽極管也可全部使用304。

5 結(jié) 語

本文比較系統(tǒng)地介紹了石灰窯氣靜電除塵器的結(jié)構(gòu)、原理，并歸納、總結(jié)了除塵器常見故障現(xiàn)象以及診斷方向與排除方法，對一線檢維修、化工操作技術(shù)人員快速、精準(zhǔn)地判定故障、恢復(fù)生產(chǎn)工況具有一定借鑒和參考意義，但電除塵故障較多，囿于筆者有限的理論水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),僅能作出此番探討，希望同行不吝賜教。

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TQ114.15

C

1005-8370(2017)03-06-04

2017-04-18

劉洋(1983—)，江蘇邳州人，2005年畢業(yè)于武漢理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，工程碩士，現(xiàn)任江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠凈化車間主任。