高压静电除尘地原理和常见故障.docx

1、高压静电除尘地原理和常见故障第一章电除尘器工作机理和性能特点第一节概述第二节电除尘器的特点第三节电除尘器的工作机理第四节电除尘器的分类第五节影响除尘器性能的主要因素第二章电除尘器高压供电系统第一节电除尘器常规供电设备（GGAJ02系列）的主要特点和技术参数第二节高压供电设备主回路电路第三节操作控制回路工作过程第四节微机控制器的工作原理第三章电除尘低压控制系统第一节电除尘低压控制系统概述第二节低压系统常用控制方式和特点第三节低压设备控制回路 3.1顶部电磁振打控制 3.2侧部振打控制 3.3加热控制 3.4卸灰、输灰控制 3.5安全联锁系统第四节低压控制系统的现场调试和故障处理第四章电除尘器电气

2、系统的现场运行与维护第一节电除尘器高压供电设备的现场调试 1.1电除尘器冷态升压试验 1.2电除尘器通烟状态下的热态调试第二节电除尘器电气设备的维护管理第三节电除尘器常见故障及处理第一章 电除尘器工作机理和性能特点第一节 概 述随着工业的发展和社会对保护环境治理大气污染的要求日趋严格, 电除尘器以其除尘效率高、阻力低、适应性广等显著特点得到广泛的应用。电除尘器的发明基于静电效应。第一台成功应用的电除尘器的建造完成于近一百年前。1907年美国加利福尼亚大学教授科特雷尔（F.G.Cottrell）制造一台用于抑制硫酸酸雾的除尘器.这台除尘器采用同步机械整流器输出直流电压供电。此后直到二十世纪五十年

3、代的硒整流器出现和六十年代发明固体硅整流器之后.作为电除尘应用的关键的高压供电技术得到突破.电除尘器开始在各行业获得广泛的应用。第二节 电除尘器的特点2.1 除尘器的分类 工业除尘器通常可分为如下几类以及它们的组合：a、机械除尘器：如沉降室、旋风除尘器、惯性除尘器b、电除尘器c、袋式除尘器d、湿式除尘器2.2 电除尘器和其它除尘器相比具有如下特点：a、除尘效率高：通常状态下三个电场可达99%.可按模块组合方式达到要求的收尘效率。b、运行能耗低：电除尘器阻力小.一般仅有300Pa左右.约为布袋 的1/5。高压供电、加热和振打等能耗占较小的比例。c、处理风量大：单台除尘器可达每小时数百万立方标米.

4、可用模块方式增加电场数或通道数。d、适用范围广：电除尘器可应用于各种行业的烟气除尘.并可用于去除烟气中的水雾、酸雾等。可捕集粉尘粒径：最小可小于0.1m.处理烟气温度：可高达300400.较高温度时应增加烟气冷却装置。粉尘比电阻范围：104.cm1011.cme、一次性投资大：结构较复杂.需要专用的高压电源和电控系统。第三节 电除尘器的工作机理3.1 电除尘器的结构特征各种类型的电除尘器都有一个共同的结构型式-板线结构3.2 电除尘器的工作过程电除尘器中粉尘的分离过程如图所示.电除尘器的收尘过程可分为三个阶段： a通过阴极的电晕放电产生大量负离子（自由电子）对粉尘粒子荷电。b在电场力的作用下带

5、负电的粉尘粒子向收尘极板（阳极）迁移并附着于极板表面。c用振动冲击力使极板上的粉尘层成块落下进入灰斗并经卸灰阀排出。 在一个极不均匀的电场（如针对板形成的电场）中.当两极之间施加的电压足够大时.在针端附近的自由电子获得足够能量并在运动中与气体分子碰撞产生新的自由电子.新产生的自由电子又立刻进入新的碰撞过程.这种称为“雪崩”的碰撞电离过程.在针端附近产生大量的电子.这些电子向阳极方向扩散.这个过程产生的正离子则向阴极加速.撞击阴极产生二次电子.正离子本身被阴极吸收形成电流。碰撞电离的结果在针状电极周围产生电晕.在黑暗中可以看见有辉光现象.这个区域叫电晕区。电晕区大量的自由电子向阳极迁移.其运动方

6、向同含尘烟气流方向互相垂直。运动过程中自由电子与粉尘粒子相遇便附着在尘粒上.使尘粒成为带负电的离子.这个过程称为粉尘的荷电。荷电后尘粒改变运动方向朝阳极运动.到达阳极后附着于极板表面.负电荷通过极板回到电源正极。荷电尘粒不断沉淀在极板上形成粉尘层。当粉尘层积累到一定厚度时.用振动.撞击等机械方法使它们成块地从收尘极板上脱落.进入灰斗后经卸灰阀排出.完成整个收尘过程。经电除尘器的收尘机理分析可知.电除尘器效率受烟气量、粉尘浓度、粉尘荷电量、电场强度和电场分布状态、粉尘性质、气流分布、振打清灰效果等诸多因素的影响。经研究试验证明.当放电极的极性不同时.空间电荷对电场状态的影响不同.电晕效果也不相同

7、。根据这种极性效应.工业用电除尘器一般采用负极性高压供电.以增强电晕效果并使电场有较高的击穿电压。此外.合理的板线配置.也是提高电晕强度的有效方法。荷电后的尘粒在电场中主要受两种力的作用：电场力和粘滞阻力.这两个力方向相反。其中F1（电场力）=QE.Q为 带电量.E为电场强度。经理论推导可得到电除尘器的收尘效率可表示为：=1-e-W(A/Q)这个关系式称为多依奇公式。其中：收尘效率；A：有效总收尘面积；Q：风量；W：驱进速度.其值主要正比于E2。由此可知.在电除尘器的机械尺寸确定后.放电极和收尘板之间的电场强度越大.收尘效果越好。第四节 电除尘器的分类 常用的电除尘器大都为板卧型干式电除尘器.

8、电除尘器由于其应用场合不同和处理烟气条件不同.有各种不同的结构方式.大致的分类如下：一、按气流方向：立式、卧式二、按集尘板形状：板式：C型板、E型板棒帏式：阳极实心圆钢组成帏状-高温、温度变化大的工业应用管式：阳极为圆管.电晕极在中心位置-多为小容量、立式三、按功能：单区：不设独立的电晕区和收尘区双区：电晕区和收尘区分开四、按电极清灰方式：干式：用振打方式清灰湿式：用水冲洗极板-如制酸系统五、按电场模块结构：单室-N电场六、按电极间距：窄间距150mm(同极距)宽间距 500mm(同极距)七、按特殊功能：防爆式.移动式等第五节 影响除尘性能的主要因素影响电除尘器性能的因素较多.主要的可分为三个

9、方面：烟尘性质、设备状况、工况条件一、 烟尘性质： 烟尘性质主要包括如下方面：1、粉尘比电阻适合于电除尘器收集的粉尘的比电阻范围为104.cm1011.cm.当粉尘比电阻低于104.cm时,粉尘的导电性能好, 当荷电后到达极板时迅速释放电荷并与极板同极性, 产生排斥力,重回气流中且可能被气流带出除尘器.使除尘效果变差。当粉尘的比电阻高于1011.cm时.荷电粉尘到达极板后表不易将电荷释放.在极板表面的粉尘层中形成一个电场.当这个电场强度达到一定的值时.就在粉尘内发生电晕放电.通常称为反电晕放电.发生反电晕放电后在这个区域产生大量正、负离子.使得这个区域成为一个导电区域.收尘器电场电压下降.电流

10、增大.收尘效率降低。对于高比电阻的粉尘.可采用烟气调质、应用脉冲电源、加宽极间距等方法来提高收尘效率。2、烟气温度和湿度烟气的温度和湿度都对粉尘的比电阻发生影响.增加湿度可降低粉尘比电阻、同时可提高电场击穿电压。温度对粉尘比电阻的影响较为复杂.通常按如下曲线所示的规律。干式电除尘器运行时应确保烟气温度不低于露点温度.防止绝缘部件因产生冷凝现象而降低绝缘.常规的除尘器中各大梁上的高压绝缘部件和阴极振打绝缘瓷轴都安装在带加热器的保温箱内。在高温下运行的电除尘器（一般不超过400）应考虑结构热膨胀、比电阻变化等各种因素。对于温度偏高的应用中.通常可在进入除尘器前将烟气冷却。3、烟气成分 烟气成分对负

11、电晕放电特性影响很大.烟气成分不同.在电晕放电中电荷载体的迁移不同。在电场中.电子与中性气体分子相撞而形成负离子的概率在很大程度上取决于烟气成分.不同的气体成分对电除尘器的伏安特性及火花放电电压影响甚大。4、烟气压力 有经验公式表明.当其他条件确定以后.起晕电压随烟气密度而变化.烟气的温度和压力是影响烟气密度的主要因素。烟气密度对除尘器的放电特性和除尘性能都有一定的影响.如果只考虑烟气压力的影响.则放电电压与气体压力保持一次（正比）关系。5、粉尘浓度电除尘器对所净化的气体的含尘浓度有一定的适应范围.如果超过一定范围.除尘效果会降低.甚至中止除尘过程.因为在电除尘器正常运行时.电晕电流是由气体离

12、子和荷电尘粒（离子）两部分组成的.但前者的驱进速度约为后者的数百倍。烟气粉尘浓度越大.尘粒离子也越多.然而单位体积中的总空间电荷不变.所以粉尘离子越多.气体离子所形成的空间电荷自然相应减少.于是电场内驱动速度降低.电晕闭塞.除尘效率显著下降.因此.电除尘器净化烟气时.其气体含尘浓度应有一定的允许界限。电除尘器允许的最高含尘浓度与粉尘的粒径、质量组成有关.有资料认为粒径为1m左右的粉尘对电除尘效率的影响尤为严重。6、粉尘粒径分布 试验证明.带电粉尘向沉淀极移动的速度与粉尘颗粒半径成正比.粒径越大.除尘效率越高.再增大粒径.其除尘效率下降。二、设备状态对电除尘效率的影响1、设备的安装质量 如果电极

13、线的粗细不匀.则在细线上发生电晕时.粗线上还不能产生电晕.为了使粗线发生电晕而提高电压.又可能导致细线发生击穿。如果极板（或线）的安装没有对好中心.则在极板之间即使有一个地方过近.都必然降低电除尘器电压.因此这里有击穿危险。同样.任何偶然的尖刺、不平和卷边等也会产生这种影响。2、气流分布 气流分布的影响也是重要的.气流分布不均匀会严重影响除尘效果。三、工况条件对电除尘器效率的影响1、气流速度 气流速度的大小与所需电除尘器的尺寸成反比关系.气流速度大.粉尘颗粒在除尘器电场内的逗留时间就短；气流速度增大的结果 .气体紊流度增大.二次扬尘和粉尘外携的几率增大。气流速度对尘粒的驱进速度有一定影响.其相

14、互关系中有一个相应的最佳流速.在最佳流速下.驱进速度最大。在大多数情况下.颗粒在电场有效作用区间逗留812s.电除尘器就能得到很好的除尘效果.这种情况的相应气流速度为1.01.5m/s。2、振打清灰。电晕晕线积尘太多会影响其正常功能。沉淀极板应该有一定的容尘量.而极板上积尘过多或过少都不好.积尘太少或振打方向不对.会发生较大的二次扬尘；而积尘到一定程度.振打合适.所打落的粉尘容易形成团块状而脱落.二次扬尘较少。第二章 电除尘器高压供电系统第一节 电除尘器常规供电设备的主要特点和技术参数电除尘器完成粉尘分离过程的必要条件是高压电场中的电晕放电产生大量的离子.因此为电除尘器配套的直流高压电源的性能

15、是影响电除尘器收尘效率的重要因素。目前可有多种不同型式的高压电源为电除尘器供电.如单相硅整流高压电源、三相硅整流高压电源、中频电源、脉冲电源、高频电源等.但当前在国内应用最广泛的是单相高压硅整流设备。根据中华人民共和国机械行业标准规定.常规产品名称为：高压静电除尘用整流设备.产品型号为GGAJ02-A/KV。产品型号含义如下：按半导体变流器型号编制方法（JB150575）相关定义.本产品的型号及含义如下： GG AJ O2 -A/ KV 硅整流 硅整流变压器类型（注）高压用 额定整流电压值（kV）油浸自冷式 额定整流电流值（A）晶闸管调压 注：字母含义如下： 空：户内式高压顶出C：户外式高压侧

16、出G：高阻抗型整流变压器CG：高压侧出高阻抗整流变压器高压硅整流设备有如下主要特点：a、 配用高压硅整流变压器.负高压输出；b、采用晶闸管反并联（模块）调压；c、采用专用微机控制器实现运行过程的自动控制；d、具有多种控制方式供用户在不同应用条件下选用；e、当电场发生放电时.控制系统应在下一个半波内关断晶闸管.然后以一个最佳速度增大导通角.使电场获得最大的工作电压。f、具有完善的保护功能。主要技术参数：a. 输入、输出参数系列产品输入、输出技术参数见用户手册附表（一）b. 输出调节范围输出电流调节范围：0100%额定值输出电压调节范围：0100%额定值c. 调压方式晶闸管调压.可控制的晶阐管导通

17、角范围为0172度。d. 运行方式100%额定输出电流.连续（负载等级“”级）e. 效率和功率因数效率80%.功率因数0.8使用条件1、海拔不超过1000m.若海拔高于1000m时.其额定值应按相关标准作相应修正。2、对于控制柜.环境温度为-10+40；对于高压硅整流变压器.环境温度不高于+40.不低于变压器油所规定的凝点温度。3、 最大相对湿度为90%（在相当于空气205时）。4、 剧烈振动和冲击.垂直倾斜不超过5%。5、 运行地点无导电爆炸尘埃.没有腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。6、 输入交流电压持续波动范围不超过额定值10%；7、 输入交流电压频率波动范围不超过2%；第二节 高压硅整流

18、设备主回路电路高压硅整流设备主回路如附图所示。主回路电路由空气开关（QS）、反并联调压晶闸管（V1、V2）等组成。压敏电阻RV1、RV2用于吸收电路中的浪涌脉冲电压；电阻（R1）和电容（C1）构成的阻容吸收电路并联在晶闸管两端.吸收过电压后.保护晶闸管。电流互感器（TR）检测整流变压器的一次电流.其二次信号和一次电压取样一并送入控制器。整流变压器电路包括整流变压器（TR）.输出整流电流（二次电流）取样电阻（R4）、输出电压（二次电压）取样电阻（R5）。整流变压器输出负极性直流高压。高压测量分压电阻R2装于变压器箱内。二次电流电压取样电阻（R4、R5）和吸收过电压的压敏电阻（RV4、RV5）分别

19、在电流电压取样板上并安装于整流变压器的电流、电压反馈端子上。第三节 操作控制电路工作过程操作控制回路电源从进线（101.102）经空气断路器（QF1）进入控制回路。主令开关（S1）置“开”位置时.隔离变压器T1向微机控制器和启动回路提供同步电源.控制器进入工作状态。主断路器QS可以合闸后.KA1动作.其接点KA1-3闭合.将QS状态送入控制器。此时如控制器没有跳闸输出（KA2不动作）且安全联锁状态正常. K3吸合.控制系统开始升压运行。额定输出电流0.8A以上的设备的调压晶闸管工作于强迫风冷方式.冷却风扇电源由开关（QF2）控制。控制柜内为方便检修.安装有220V电源插座（CZ）。第四节 微机

20、控制器的工作原理GAC-220微机控制器安装于控制柜内。工作原理详见控制器电原理原理图。 高压硅整流设备的现场检查、安装和维护参见设备使用说明书。第三章 电除尘器低压控制系统第一节 概 述在电除尘器整个电气系统中.除高压供电部分之外的其它所有电气控制习惯上称为电除尘器低压系统。通常包括各大梁绝缘子保温箱和阴极振打瓷轴保温箱的电加热控制、阴阳极振打控制、卸灰、输灰控制、高压安全联锁、高低压系统配电等。低压控制是按用户技术要求为每台除尘器定制的设备。 第二节 低压系统常用控制方式和特点电除尘低压控制系统通常采用可编程控制器（PLC）或专用的微机控制器实现自动控制。可编程控制器是一种广泛应用的工业控

21、制器.其主要的特点是应用灵活、扩展方便。按不同的控制要求编制控制程序（常用梯形图编程）.可实现各种开关量、模拟量的定时控制、顺序控制。选择不同型号的PLC和选择不同的扩展模块组合.可满足不同输入输出点的控制需要。可编程控制器（PLC）应用于电除尘器的低压控制.有如下几个特点：a. 应用灵活.扩展方便。b. 可按用户要求选用不同品牌型号的PLC。c. 每套低压系统需编制专用控制程序。d. 写入和修改程序要使用通用电脑或专用的编程器。e. 通过人机界面（HMI）显示工作过程（如设定定时值.显示温度等）。f. 可通过现场总线同上位机实现通讯.组成电除尘器集中控制系统。较早期的产品中采用专门设计的电除

22、尘低压微机控制器.可实现电除尘器的振打、加热、卸灰等设备的自动控制。主要特点如下：a. 系列产品采用相同的中央处理器.根据振打、加热、卸灰等不同应用增加相应的输入输出电路和分别固化各种不同的控制软件.成为顶部振打、侧部振打、加热、卸灰等专用控制器b. 面板上设置数字显示和工作状态显示.在运行过程中可显示如当前振打时间、各保温箱温度等参数。c. 设置面板操作键.可方便地进行振打、卸灰的工作时间和停止时间.保温箱温度上下限值等设定。d. 可进行模块组合实现多路控制。第三节 低压设备控制回路3.1 顶部电磁振打控制电除尘器通常采用二种振打方式：顶部电磁振打和侧部振打。3.1.1 PLC顶部电磁振打控

23、制特点顶部电磁振打控制采用矩阵方式控制。主要技术参数和特点如下： 可控制振打器数：用PLC的I/O模块任意扩展.通常以电场数和每电场（阴极或阳极）振打器数作为矩阵的行列数。 振打周期：每个振打器独立设定.设定范围：199分钟； 振打高度：每个振打器独立设定.设定范围：420个半波可调.实际的振打锤提升高度同振打器设计参数有关。 输入电压：交流220V10%。 通过PLC系统的人机界面（HMI）调整设定振打参数。 单独设定每行每列振打器的振打周期和振打力.各台振打器均按照各自设定的周期和振打力独立进行工作.可以对除尘器的振打系统进行最优化调整.以提高电除尘器的除尘效率。 每次上电时.控制器自动按

24、序号启动各台振打器振打一遍.便于观察各台振打器的工作状态是否合适.如有需要可重新设定。 在系统“手动”状态下.可用现场箱的试验按键手动启动任何一台振打器工作.便于维修人员对任意一台振打器进行测试。 控制柜面设电磁振打模拟板.实时显示振打状态。 控制器在振打器工作时的每个半波检测振打器的工作状况.当发现振打器开路或短路时.在下一个半波立即停止对此振打器供电.并在柜面上显示故障状态。 设定的振打周期及振打高度等参数保存在PLC的存贮器中.停电时不会丢失数据。 3.1.2电磁振打控制系统组成：电磁振打控制由控制柜和现场端子箱两部分组成。图3.1 电磁振打控制系统原理方框图。图3.2 电磁振打矩阵图。

25、图3.3 电磁振打现场箱原理图。3.1.3 控制器的参数设定过程参见控制系统使用说明书。3.2 侧部振打控制侧部（绕臂锤）振打采用PLC作为主控部件.实现对除尘器阳极板、阴极板、气流分布极等各路振打电机的控制。主要技术参数和功能如下： 控制方式：定时控制和手动控制两种。 振打时间：按用户要求设定.范围：-99分钟。 休止时间：按用户要求设定.范围：-99分钟。 过流保护及故障检测报警。 可按用户要求设现场操作箱.方便检修和现场操作。 图3.4 为振打单元控制电路原理图。 控制器的参数设定过程参见控制系统使用说明书。3.3 电加热控制回路 电除尘低压控制系统中的电加热控制包括顶部绝缘子室加热控制

26、、阴极振打传动绝缘子保温箱加热控制和灰斗加热控制。顶部绝缘子室加热控制：顶部绝缘子室温度设定值应高于烟气露点温度. 确保阳极吊挂系统有足够的绝缘强度.不产生爬电放电。温度检测通常采用铂热电阻（Pt100）.各电场独立保温箱通常各设一支测温铂热电阻；大保温箱可在前后端各设一支测温铂热电阻。阴极振打传动绝缘子保温箱加热控制：阴极振打传动绝缘子保温箱温度设定值应高于烟气露点温度.确保阴极振打传动绝缘瓷轴的绝缘强度。通常每个阴极传动保温箱设一支测温铂热电阻。阳极振打传动瓷轴保温箱在一些本体厂家设计中采用连续加热方式。此时不设测温铂热电阻.加热工作过程不由PLC控制.仅在柜上设手动加热开关。灰斗加热控制

27、：电除尘灰斗加热根据设计不同有蒸汽加热和电加热两种方式。电除尘低压控制系统仅对电加热方式进行控制。灰斗电加热有通过PLC控制的自动控制方式和直接手动控制方式。采用自动控制方式时每个灰斗设一支测温铂热电阻。电除尘电加热自动控制方式中.将各保温箱测温铂热电阻信号输入带多路开关的温度变送器.温度变送器输出4-20mA信号进入PLC的模拟量输入模块。温度值在人机界面（HMI）上显示。保温箱温度控制的上、下限值通常为100和80.可由用户确定。温度值在人机界面（HMI）上进行设定。电加热自动控制系统设有温度报警和控制回路故障报警。柜面上设置手动/自动开关.方便用户检修或选择手动加热方式。图3.5为电加热

28、控制回路原理图。3.4 卸输灰控制电除尘器灰斗卸灰控制可包括高低料位显示.卸灰过程控制.灰斗仓壁振动器控制和输灰控制等。卸灰控制可按用户要求实现拉链机、星形卸灰阀、双层卸灰阀等各种方式的卸灰控制。电除尘器通常在每个灰斗安装高低料位计各一台.料位信号在柜面上用指示灯显示.同时通过PLC离散量输入口进入PLC.作为卸灰控制的条件：当系统检测到一个高料位时.启动相应灰斗的卸灰.直至该灰斗出现低料位信号时停止卸灰。如系统中有输灰控制时.系统在启动一个卸灰阀前先启动相应输灰加湿回路.停止卸灰时按反方向时序控制。如灰斗设置灰斗振动器.在启动灰斗卸灰后启动相应灰斗的振动器工作1-10秒。灰斗卸灰控制方式可按

29、用户要求增加可选的定时卸灰方式.即根据各灰斗的计算灰量设置灰斗的卸灰周期和时间。卸灰时序可在现场调整定。卸灰、仓振和输灰控制通常都设有手动/自动方式.并配置现场操作箱。图3.6 为卸灰控制电路原理图。3.5 安全联锁系统电除尘电气系统中的安全联锁是将每个电场的与安全相关的各个电气接点是否正确到位作为每一个电场高压启动的条件。例如要启动第一电场高压.必须在除尘器检修门关闭锁上、高压隔离开关打至运行位置后才能完成启动操作。安全联锁采用锁控接点开关来实现.即各安全控制点的门锁锁上且锁匙归位到安全联锁箱开启相应的联锁开关后.该联锁开关相应的常开接点闭合.连接至高压电源控制柜.作为启动高压的操作条件。图

30、3.7为三电场安全联锁箱原理图。第四节 低压控制系统的现场调试和故障处理4.1设备的检查和现场安装设备到达现场后需进行安装前的检查。主要检查外观、元器件有否在运输过程中损坏、脱落；检查接线有否松动脱落；检查配件（如现场操作箱、分线箱、测温元件等）是否与发货单相符；检查随机文件资料是否完整。检查中发现损坏要进行修复.如有器件损坏或缺失应及时和承运方和生产厂联系。经重新补足安装复原后进行现场安装接线。设备现场使用的电线电缆应满足设计要求.符合国家相应标准。现场接线完成后须进行认真查线核对.确保所有连接正确后方可进行通电调试运行。4.2现场调试运行对于新投运的电除尘器.低压系统调试运行通常配合高压送电试验完成。空电场或带烟气的电场高压送电之前必须先启动各保温箱加热控制系统运行。保温箱温度达到设定值后方可进行高压送电。在空电场调试运行过程中可进行振打、卸灰等各项低压控制功能的设定和试运行。电除尘器投运后.由电除尘器运行技术人员根据工艺状态对温度设定值、振打周期和时间、卸灰周期和时间等参数进行调整.使电除尘器