火电厂除尘器灰斗防堵免伴热系统研究与应用

火电厂除尘器灰斗防堵免伴热系统研究与应用

申明

（长安石门发电有限公司  湖南省常德市  415300）

摘要：党的二十大报告提出“碳达峰行动”、“推动能源清洁低碳高效利用”等政策，火电项目的大型化发展推动了高端火电设备的发展。因此国家对于煤电行业节能减排的要求日益严格，基于实际状况分析可以发现，目前火电机组电除尘运行中仍存在能耗巨大、设备维护以及资金浪费较大等问题，为了解决此类问题，在某火电厂通过安装MAXON-HD型除尘器灰斗防堵免伴热系统，实现自动化处理，提高了电除尘运行的稳定性，达到节能减排，提高资源综合利用效率的目的，在电除尘灰斗防堵改造研究中具有借鉴意义。

关键词：火电机组；节能减排；优化控制；运行技术

1 引言

新时期，煤电行业进入了全新的周期阶段，我国通过政策调整等方式助力能源安全发展。在2022年煤电行业迎来了新的发展周期，保障用能需求，国家提出了煤电“三个8000万”目标以及上调“十四五”的煤电发展目标，火电投资额为18.31%；同比增速为35.27%。在此种背景之下，火电行业要在“上大压小”的政策引导之下，积极推动产业结构优化升级，重点解决能效低以及污染重的火电机组，推动更新换代，这样才可以切实推动清洁低碳转型发展。目前，我国超超临界100万千瓦火电机组制造国产化率已达100%，材料国产化率达90%以上[1]。随着我国碳达峰以及碳中和目标的提出，分析电厂在运营管理中产生的资源浪费等问题，为了实现可持续、绿色化发展，火力发电厂要综合实际状况探究节能减排的措施，重视火电机组的节能减排创新化建设。此背景之下，分析安装火电厂除尘器灰斗防堵免伴热系统，融合智慧系统以及自动化技术，了解关键要点，可以切实降低传统模式的弊端，综合电力运营实际需求，基于除尘器灰斗的实际状况以及问题，探究优化措施以及运行技术，对于煤电行业的现代化、绿色化以及可持续化发展具有积极的意义。

2 除尘器灰斗现状及存在的问题
  某电厂3号机组，属于300MW容量燃煤机组，配备两台双室四电场电除尘器，配套电磁振打系统，由长春凯西环保有限责任公司设计、制造，于2005年投产发电。该厂3号机组电除尘灰斗采用板式电加热方式，日常运行是自动投入运行，温度低于105℃时自动给投入运行，温度高于130℃自动停运。

目前存在的主要问题有三点：一是能耗巨大；二是原板式电加热器寿命短，每年都要更换一大批加热板，设备维护量大，浪费大量的人力、物力；三是原加热板容易出现故障，当加热器出现故障，灰斗壁温度下降，靠近灰斗壁的粉煤灰极易形成冷凝板结，造成灰斗壁粘灰，灰斗落灰不畅，灰斗堵塞的问题。另外，这种低温还会加速灰斗壁板的腐蚀。

2.1 电除尘灰斗加热器能耗和维护成本方面

分析某电厂3号除尘器灰斗应用现状可以发现，会产生能耗消耗巨大以及资源浪费等问题，其主要能耗分析如下：

（1）运行能耗：

单灰功率为8kw；单灰斗年耗电量：8×5000=40000 kWh；电价每度：0.52元；单灰斗年电量成本：40000×0.52=20800元，3号电除尘16个灰斗年电量成本：20800×16=332800元：  

（2）维护费用：

电加热维护费用包括：架子保温费用：3000元/个；年拆装5个灰斗  3000×5=15000元；电加热维护人员费用：300元/人；年维护天数20天，年维护人数3人：300×20×2=12000元；维护费用合计：12000+15000=27000元。

2.2 整改意见以及目标

2.2.1 整改意见

（1）原板式电加热器寿命短，所以每年都要更换一大批加热板，设备维护需要搭建、拆除脚手架，拆除和恢复外壁保温铁板和保温棉，费时费力，严重浪费人力、物力。

（2）板式加热器容易出现不加热或灰斗本体漏风后，灰斗壁温度下降，靠近灰斗壁的粉煤灰极易形成冷凝板结，造成灰斗壁粘灰，灰斗落灰不畅，灰斗堵塞的问题。另外，这种低温还会加速灰斗壁板的腐蚀[2]。

2.2.2 预期目标

某电厂3号电除尘安装西安美克森科技工程有限公司研发的MAXON-HD型灰斗防堵免伴热系统，实现灰斗壁不粘灰，不板结，输灰系统正常，通过多重保护措施，提升机组安全指标和经济效益。退出电除尘器灰斗加热器，基本实现零能耗，极大地节省厂用电消耗，减轻维护人员的工作量，提高劳动效率，经济效益明显。

3 方案和目标

为了有效解决、火电机组在运行中存在的板式加热器能耗高、能效转化率低以及基础设备维护量大等基础问题。拟加装MAXON-HD型除尘器灰斗防堵免伴热系统，通过此类系统可以有效提高火电机组性能，在应用中具有避免灰斗壁板腐蚀，灰斗堵灰以及粘灰等问题的功能优势。通过技术改造则#3机组电除尘器灰斗加热器停止运行，不会进行灰斗伴热，运行实现零能耗，在根本上节省了用电消耗产生的费用；同时此项系统维护操作简单，可以有效提高效率，减少维护的工作量，具有显著经济效益。在系统设计中综合实际状况采取多种优化处理措施，可以切实提高机组运行安全性，稳定性、满足运行安全指标以及经济效益参数。

3.1 系统原理

电除尘运行中可以利用阳极板收集烟气粉尘，振动之后打落灰斗之后，会产生一定的负电荷；导致粉尘间出现排斥的变化，但是因为带电量有限使得同性电荷之间产生的斥力无法维持流化状态，因此在流化管道上设置负离子发生器或者防堵器等设备，通过流化风将发生器产生负离子带入灰斗中，这样则可以增加整体的电量，在无需进行加热的状态之下充分保障整体流化状态的稳定性。

为了便于判断粉煤灰流化的实际状况，则可以利用检测以及控制传感器等方式进行电荷携带量的分析，利用智能设备确定具体状态以及变化，通过智能传感器等设备，对负离子发生器的输出参数进行调整，保障防堵器运行稳定，这样则可以切实避免在灰斗中出现粉尘流化不足等问题，充分保障带电荷量的稳定性。在系统运行中如果出现含硫量较大、温度过低以及湿度较大等相关恶劣问题，为了保障流化状态的稳定性，则要在灰斗的下部的三分之一的位置涂刷专用纳米涂层，这样则可以有效满足系统运行的功能要求[3]。

MAXON-HD除尘器灰斗防堵免伴热系统主要包括专用纳米涂层、防堵器以及粉尘颗粒电荷量检测系统、控制传感器系统、振打电机（备选）四大部分组成。

3.2 改造目标

在改造中通过在灰斗内壁中涂刷防堵材料的方式提高整体的性能，应用纳米陶瓷材料涂层面积不小于灰斗高度的1/3，同时厚度则要不得小于0.2mm 。纳米材料具有强大的防腐蚀、高耐磨以及绝缘等基础性能，可以有效降低系统运行中灰斗壁摩擦系数，有利于增大烟尘的整体流动性，这样则可以使得隔绝粉尘以及灰斗比接触的时候，不会出现粘结等问题；在灰斗上设置烟尘带电量系统，实现在线测量、通过配套电荷量自动控制系统则可以进行智能监控，了解粉煤灰的带电中途，根据实际状况以及带电量等参数进行防堵器的调控。同时在灰斗外壁中也可以应用振打电机备用设备实现辅助优化，保障系统整体稳定性。

每只灰斗配套两套防堵器，负电荷通过灰斗底部两边位置的气化板进入到灰斗内，再通过在线设备进行检测，分析电荷参数，保持粉煤灰间斥力，有效保障粉煤灰的流化性能、避免出现结块等问题。

3.3 应用新技术工艺

在此项目的改造中要做到技术创新以及工艺创新，通过现代技术以及工艺手段，进行火电机组的优化改造，可以切实提高系统运行的安全性，具有重要的社会以及经济效益。在改造中应用防结拱专用纳米材料；防堵器负电荷排斥技术；实现系统智能一体化管理，利用智慧平台进行动态分析，了解系统运行基础参数，综合实际信息以及波动，进行在线处理。在项目改造中应用高性能的纳米材料，具有高耐磨、重防腐、本质防粘的性能优势；在系统运行中可以实现不加热、零能耗，充分节省厂用电，具有显著的经济效益；同时在清堵备用装置以及振打电机等多重保护措施，有利于增强火电机组运行安全性，利用自动化、手动以及现场总线等方式进行智能化处理，实现异常数据报警提示，利用智能系统进行一体化协调管理。
4改造项目实施

4.1 纳米涂层施工工艺

做好灰斗内壁喷砂除锈处理；保障喷砂面积不得小于灰斗高度的1/3；同时要根据实际状况进行防腐耐磨高温纳米层的喷涂施工，在施工中要应用专业的材料，覆盖全部区域，喷涂三次，保障厚度高于200um，操作流程如图1所示。

图1.纳米涂层施工图

在施工中为了保障整体性能，要做好表面处理，根据GB/T26935-2011 标准规范操作，处理油脂并且符合要求之后，做好表面灰尘清理，灰尘等级不得小于ISO 8502-3 规定的等级3。处理之后进行第一道施工，处理之后6小时进行涂漆。如果钢材表面出现返锈现象、变湿等问题，或者已经被污染，则要根据要求重新处理。完工后，进行48小时养护，内涂层固化并且养护7天之后方可应用。

表面以及涂层施工中做好温度、湿度以及露点等基础环境的控制。其中湿度要控制在85%之下，而底材的温度则要高于露点温度3℃。在施工中温度要高于10℃，同时钢材表面温度则要控制在45℃以下，适宜温度为15℃～30℃[5]。

4.2 防堵器施工

防堵器连接管道以及底座焊接，要做好固定处理，保障高度和流化风管的高度相同，一侧位置与流化风的入口位置则应用活接相连，便于拆卸以及更换处理，另一侧应用耐高温橡胶管相连。

4.3 电荷量传感器

电荷量传感器底座焊接要拆除外保温，将电荷传感器在灰斗口上方5米位置安装，高度大概与高料位相同。通过螺纹和传感器连接传感器以及底座，方便检修。

4.4 电缆桥架施工

电缆桥架要做好布置以及二次设计，核对基础参数，确定施工位置，保障符合设计要求。要与电气专业核对接口，技术人员做好设计分析，根据实际状况进行二次设计优化，并且要绘制布置图以及安装图。根据实际状况做好基础准备，做好材料、设备以及人员的协调管理，保障施工安全性。

4.5 电缆敷设原则

电缆敷设要根据电缆沟布置的方式进行优化处理，主要进行电缆分散穿管施工，辅助应用电缆桥架，在施工中要尽量减少直埋敷设工艺。在安装之后根据要求进行设备的调试，保障设备运行正常，同时要回复现场的保温处理，及时清理现场结构。

5 实施情况

5.1 实施状态分析

改造之后运行除尘器灰斗免伴热系统，根据操作要求关停灰斗电加热器，退出灰斗伴热系统。改造后，增强了系统的流动性，电除尘灰斗料位明显降低，单灰斗功率为0.12kWh，具有显著的节能优势。同时此设备在运行中无需进行维护，服役期限长，具有强大的耐酸腐蚀性能。在改造之后控制系统运行画面如图2所示。

图2.运行画面

5.2 改造能耗分析

MAXON-HD灰斗免伴热系统能耗为：

单灰斗功率：0.1KW；单灰斗年耗电量： 0.1×5000=500 kWh；电价每度：0.52元；单灰斗年电量成本：500×0.52=260元

3号机组灰斗年电量成本 ：

共计16个灰斗： 260×16=4160元。 

MAXON-HD灰斗免伴热系统在运行中无需维护。

通过此种方式进行火电机组的改造以及优化，应用现代工艺、新材料以及设备，可以有效提高系统运行的综合性能，提高资源利用效率，降低环境污染，有利于实现绿色化、环保化以及可持续化、智慧化发展。
6 总结

通过对比则可以确定某电厂3号电除尘器灰斗电加热板改为除尘器灰斗防堵免伴热系统后，每年可为节约35万元左右。通过安装MAXON-HD型除尘器灰斗防堵免伴热系统，实现自动化处理，智慧化运营管理，可以有效提高运行稳定性能，达到节能减排，提高资源综合利用效率的目的。

参  考  文  献

[1]李煜.基于多目标遗传算法的火电机组负荷优化分配方法[J].电气时代,2024,(01):64-66.

[2]武明华,景殿策.干熄焦一次除尘器的结构形式及其对除尘效率的影响[J].煤化工,2023,51(06):13-16.

[3]吴连营.布袋除尘器扩容流场均匀性研究与应用[J].科技与创新,2023,(24):162-163+170.

[4]马天霆,许园,谢凯等.基于电除尘器灰斗料位软测量建模的输灰策略优化[J].能源研究与利用,2023,(06):2-7+18.

[5]曹颖.干熄焦一、二次除尘器焦粉收集系统研究[J].燃料与化工,2023,54(05):28-32+52.

作者简介：申明（1976年6月），男，吉林省伊通县人，满族，自动控制专业高级工程师，大学本科学历，管理学学士，研究方向：火力发电厂控制系统诊断和优化研究，工作单位：长安石门发电有限公司，邮寄地址：陕西省西安市未央区龙首塬小区5号楼邮编：710021电话：15991344866