工业除尘器笔记

工业除尘器用于对工业生产产生的有害气体和粉尘进行吸附。相关标准的制定最早可以追溯到1960年代以前。注意，本文的附录包含一起完整的工业除尘器事故的分析和定责过程。相关事故分析定责文档源头摘自上海市政府网站。

在产品设计行业和关联下游行业，在相关企业的领域内，对相关的技术性文档（国标和行业标准），各类技术参数，要达到非常熟悉的地步。对典型的安全问题，要了解，并知悉其相关的技术应对措施。

0. 推荐读物JBT12127-2015

这里的笔记参考了至少5~8份相关的行业标准文件。其中，点名表扬一下

JBT 12127-2015 电除尘器钢结构设计规范https://std.samr.gov.cn/hb/search/stdHBDetailed?id=8B1827F232A9BB19E05397BE0A0AB44A我毕业25年，非常喜欢，想要自行复印的标准类文档，大概只有2份。第一份是SJ20778，这是第二份。JBT12127包含了多项其他地方很难找到的技术参数，比如钢结构的弹性模量，温度系数，还有结构强度随温度的变化——除尘器有时候需要工作在400度以上的环境。这些参数我始终没有找到权威的来源——因为一般的环境不涉及温度补偿，所以无论是弹性模量还是工件随温度的膨胀系数，它们没有附上的必要。

记录一下这份文档的修订人名录：

戴海金廖增安郦建国王元清王登峰李海波方滨李岚杨文贞

1.基本原理：

1.1 电除尘器

阴极线，将电子射出至灰尘，然后灰尘在电场中向阳极聚集。它应该是直流工作模式。执行标准：GB/T 40514-2021

1.2 复合除尘器（电+尘袋）

除电集尘外，还有其他手段，执行标准：电袋复合除尘器 GB/T 27869-2011，新版标准正在签订中。

1.3 袋式除尘器

可以参考的标准：DL/T 387 - 2019

2.电除尘器重要技术参数集锦

数据未注明，均来自 GB/T 40514-2021 电除尘器

除尘器工作温度<250度已经算低温。且灰斗温度不得低于120度。会用电加热器保持温度，并且灰斗外壁会加装保温材料。

利用电离的电源频率会超过10KHz.

2.1 使用条件（部分）

2.2 结构要求：

3. 袋式除尘器的技术指标

3.1 结构指标

3.2 其他子系统参数

包含气源、控制系统、电器柜

4.电除尘器结构设计规范

JBT 12127-2015 电除尘器钢结构设计规范

附录A 笔记：一份除尘器失效事故分析报告

分析报告原文：上海外高桥发电有限责任公司“2·15”除尘器坍塌较大事故调查报告

除尘器目前失效的原因大概有几个原因：一个是技术升级，最早的电除尘大概功耗较大，改为混合除尘或者单袋式除尘模式。在二次改造过程，如果忽视结构件的应力，一般会产生问题。下面是2022年的一起事故，从中可以尝试找到事故的典型失效原因，和相应的技术层面介入要点。

相关记录源自事故调查报告。从中我们也可以学习事故发生后的技术和行政性定责过程是怎样的。这份调查报告是同类型报告里，最出色的一份。

2022年2月15日17时30分左右，检修施工专业分包单位工人来到外高桥电厂2号机组布袋除尘器（A侧）位置进行消缺作业。22时30分左右，两名工人离开作业点去取螺栓，其余人员在现场休息。22时48分左右，2号机组布袋除尘器（A侧）发生坍塌，6名作业人员被埋压。

1.1 事故现场概况

1.1.1 既有设计

外高桥电厂2号机组原来配备2台电除尘器，随主体工程于1994年10月8日开工建设，1996年6月28日竣工投产。2012年改造前，设备运行正常。

1.1.2 电除尘至布袋式除尘改造

2012年9月16日至11月30日，外高桥电厂将2号机组电除尘器改造为布袋除尘器。改造内容主要包括：保留原电除尘器箱体外壳、灰斗、进出口烟道和钢支架，拆除原电除尘器极板、极线等内件，增加中间隔板，将原来2台双室三电场电除尘器改造设计成4个独立的袋式除尘单元，增设2条旁路烟道，在原一、二、三电场空间内设置袋式除尘器的滤袋和袋笼，并增设净气室、布袋除尘压缩空气喷吹系统及布袋预涂灰系统。灰斗、仓泵及其支撑结构使用利旧设备，保留原气力除灰方式。

1.1.3 事故时的系统结构与底部灰斗及支撑柱

1.2 事故概况

1.2.1事故相关关键部件描述：

注意：最终的垮塌是A向E方向垮塌。

其中四边，1-4方向，1有结构支撑。其他A,E,4三边没有足够的支撑物以抵消水平面方向的翻转。

1.2.2 事故前后时间轴

2022年2月15日17时30分左右，张冬宁带领秦仕超、马宇骏、周厚飞、蒋告飞、戴红涛、张太茂、袁超共8人，再次来到外高桥电厂2号机组布袋除尘器（A侧）位置进行消缺作业。22时30分左右，张冬宁带领秦仕超离开作业点去取螺栓，其余人员则在现场休息。22时48分左右，2号机组布袋除尘器（A侧）发生坍塌，6名作业人员被埋压。

2022年2月15日22时49分，外高桥电厂运行人员发现1号脱硫变跳闸。监盘人员立即进行事故处理操作，22时57分，张冬宁到控制室报告2号机组布袋除尘器（A侧）坍塌，有6名人员在下方作业。22时59分，运行人员确认事故后手动停机，同时拨打120、119急救电话。

在现场救援指挥部统一指挥下，市消防救援总队和相关部门单位先后调派37辆消防车、176名消防救援队员、6条搜救犬和挖掘机、吊机等大型工程机械设备，以及多辆120医疗救护车辆赶赴现场处置。外高桥电厂相继停运1号、3号、4号等其余机组，并将通向事故救援现场的电缆电路相关设备停运停电。现场救援人员克服电缆线路复杂、大量扬尘遮挡救援视线、局部钢结构存在二次倒塌、救援作业面狭小等风险和困难，按照“开辟通道、破拆清理、定点搜索、四周拓展”的救援方案，由外及里、由表层到深层的顺序推进救援作业。

至2月20日14时13分，现场应急处置111小时，先后搜救出被埋压人员6人，累计清理钢材废料和粉煤灰160余车。经反复确认无其他被埋人员后，搜救工作宣布结束。

1.2.3 事故结构损毁情况描述

（一）2号机组布袋除尘器（A侧）损毁情况

2号机组布袋除尘器（A侧）仓室整体向进气方向左侧倾斜坍塌，进出口烟道随壳体一起塌落。支架柱方面，20根立柱发生不同程度倾斜或倾倒；C列至E列柱身弯折或柱头损坏情况严重，部分边列柱被挤出；A列和B列立柱除B2柱头向倾倒方向弯折外，其余柱身均完整。20根立柱中，4个柱头压溃，4个柱头撕裂，其余柱头盖板均有凹陷变形。柱间支撑方面，除个别横撑和斜撑外，绝大部分横撑、斜撑发生断裂或与节点板焊缝撕开。灰斗方面，倒塌方向的A1通道灰斗已压扁、严重变形。现场倒塌情况见图5。

1.3 事故定责

1.3.1 结构缺陷

支架柱及横撑布置与设计相符。支撑与节点板连接焊缝长度及焊脚尺寸满足设计要求。外围3排柱子（即A列、E列、④行）面外无约束，仅靠柱顶支座摩擦力约束，使得支架结构抗侧能力较弱（见图2）。

支架柱采用空心钢管，柱顶盖板下方未加设劲肋，上方支座和承重均落于盖板上，柱头局部承载力低于柱身稳定承载力，长期运行中易发生屈服和塑性变形。柱头及盖板结构见图6。

支架柱和支撑构件外径基本满足规范要求，但A2、A3、B1、C1、C2、C4等部分支架柱的钢材壁厚与原设计值负偏差超过10%，降低了上述支架柱柱头部分的承载力。

1.3.2 技术改造缺陷

无可靠性鉴定报告

改造过程中拆除了原电除尘器极板、极线等内件，增加中间隔板，将原来2台双室三电场电除尘器改造设计成4个独立的袋式除尘单元，增设2条旁路烟道，使得除尘器设备的整体自重和结构受力分布情况发生了变化。

检测测算表明，原电除尘器设备总重量为642.753 吨，其中本体606.597 吨，钢支架+支座36.156吨；改造后布袋除尘器设备总重为624.721 吨，其中本体588.565 吨，钢支架+支座36.156吨。改造后除尘器设备总重量与改造前相比大致相同，略有下降。但由于在改造过程中增加设置了旁路烟道和除尘器箱体中隔板，使得除尘器的结构刚度和内力分布情况发生变化，对除尘器支架结构的关键支撑柱受力产生不利影响。经过计算，受中隔板影响，正常工况下C2柱的竖向作用受力比无中隔板情况增大29%，加重了固定支柱的受力及其与其他支架柱受力的不均衡性。

积灰荷载是除尘器重要的运行可变荷载。《2号炉布袋除尘器改造技术协议》约定，改造后布袋除尘器的设计灰荷载从原电除尘器的满灰斗提高至满灰斗以上2米，其所对应的2号机组布袋除尘器（A侧）灰荷载从528吨提高至1280吨，加重了钢支架的运行荷载。

原电除尘器改为布袋除尘器后，由于设备结构的变化，布袋除尘器箱体内部灰斗至布袋底部留有6米以上的空间，增加了箱体积灰的可能。同时，由于设计工艺的不同，布袋除尘器当灰斗满灰时会持续积灰，不会发生设备短路和跳闸而停止积灰。因此，从工艺原理和设备结构来说，布袋除尘器由于箱体内部积灰造成设备垮塌的事故风险高于电除尘器。

1.3.3 日常运行及监测可能缺陷

外高桥电厂运行人员根据《布袋除尘器运行规程》规定，对除尘器进口烟气温度、除尘器进口氧量、除尘器布袋差压、除尘器出口粉尘浓度、清灰空压机出口压力、清灰气源压力等运行参数进行监测。从实际情况看，每台除尘器的24个灰斗由各自的气锁阀连接到每列的输灰管道上。正常情况下，运行人员每班进行2次除灰，当输灰管道压力小于一定阈值，则系统默认灰斗内积灰已清除完毕。实际运行中，如遇某一个或几个灰斗发生蓬灰、积灰、下灰不畅等情况，输灰系统由于每列管道串联灰斗较多，运行人员难以准确掌握灰斗实际排灰情况。

外高桥电厂2号机组布袋除尘器自2012年改造后进行过2次例行（计划）检修。2015年8月至10月为A级检修，检修内容是更换滤袋、拆除灰斗内阻力板、更换部分加热板及气化板，检查净气室腐蚀及渗水情况等。2018年3月至5月为C级检修，检修内容是检查净气室内部积灰、腐蚀及渗水情况等。两次检修均按检修规程正常开展，检修期间未发现除尘器设备质量缺陷和异常情况。

外高桥电厂除尘器每个灰斗上部设有1个料位计，用于发送高料位报警信号。资料显示，2012年实施布袋除尘器改造以来，外高桥电厂仅更换过8个料位计，其余均未更换。

1.3.4 管理责任

2021年9月22日，大唐株洲电厂除尘器整体垮塌。922事故后，外高桥电厂在自查过程中发现了灰斗料位计装置老旧、2号省煤器灰斗堵灰等问题，但对于灰斗料位计装置老旧问题未制定落实相应的临时处置措施和整改计划；未按要求及时安排专业单位开展除尘器荷载强度校核；未对灰斗料位计的可靠性和灵敏度进行详细检测；也未开展除尘器垮塌专项应急演练。

上电股份公司对其下属外高桥电厂自查工作中存在的问题未及时指出并督促其认真开展隐患排查整治工作。

1.3.5 其他可能因素排除

（1）2022年2月15日20时至24时，外高桥地区未发生雷电活动，最高气温4.6℃，最低气温3.8℃，极大风速6.9米/s（4级），无降水；22时至23时，上海地区未发生地震。

（2）对2号机组布袋除尘器坍塌区域内基础进行现场开挖，对基础构件的缺陷和损伤情况进行检查。检测结果表明，基础埋深、基础尺寸与设计相符；混凝土抗压强度符合设计强度等级要求；基础外观质量完好，未见变形、开裂等损伤现象。地基持力层良好，未发现地基基础有不均匀沉降现象。

3.对支架柱的现状检测未发现支架结构存在明显的钢材截面锈蚀削弱现象。

经调查，可排除2号机组布袋除尘器因环境气候、基础不均匀沉降、支架柱锈蚀、检修作业等因素引起坍塌的可能。

1.4 事故还原

事故调查组按照2号除尘器（A侧）的实际构件尺寸、材料强度、边界条件以及积灰荷载调查结果进行建模，并对坍塌过程进行了模拟分析。分析结果显示，除尘器结构垮塌的基本过程为：柱头盖板凹陷变形，柱头被不同程度压曲；C2柱头首先达到最大受压承载力，C2柱头破坏，其承担的重力荷载向相邻柱转移；D2、C3、C4柱头几乎同时达到最大承载力，开始破坏，同时E2柱头被侧向“挤出”，丧失承载能力，整体结构开始向E轴一侧倾斜；E4、D4、E3柱头达到最大承载力，相应柱头迅速破坏，结构出现局域性（A1通道一侧）的大面积破坏，上部结构加速向E轴一侧倾斜，结构整体垮塌趋势形成；支架柱支撑系统逐渐破坏退出工作，结构和构件破坏迅速扩展，整个结构垮塌。

1.4.1 技术分析文档

1.中冶检测认证有限公司出具了《上海外高桥发电有限责任公司2号机组A除尘器结构垮塌检测分析报告》和《上海外高桥发电有限公司2号机组除尘器结构垮塌形态模拟》的报告。对除尘器坍塌的技术原因和过程进行分析、模拟。

2.上海电力大学出具了《上海外高桥发电有限责任公司二号机组除尘器A侧灰量分析报告》。认定事故发生时2号除尘器A侧灰斗实际积灰荷载约为860吨，且A1、A2通道积灰分布不均衡。

1.5 定责

事故责任的认定以及处理建议（2022年10月13日）【距离事故发生8个月】

（一）对事故责任者的认定及处理建议

1.山川秀美环境工程公司【项目改造公司】

（1）杨汉东，时任山川秀美环境工程公司总经理。未认真履行安全生产职责，未能督促、检查外高桥电厂除尘器改造工程的安全生产工作，及时消除生产安全事故隐患，对事故发生负有责任。建议国家能源局华东监管局依法对杨汉东给予行政处罚。

2.外高桥电厂

（2）袁军，时任外高桥电厂2号机组原电除尘器改造工程项目负责人。在改造工程竣工验收过程中，未能及时发现山川秀美环境工程公司在设计、施工中存在的违反标准和规范的行为。对事故发生负有责任，建议给予留厂察看处分。

（3）王坚，外高桥电厂发电部负责人。在设备运行阶段日常运行维护管理不到位，对设备运行规程内容不完整，要求不明确，运行管理未能及时发现和处理灰斗积灰等情况失管。对事故发生负有责任，建议给予降级处分。

（4）曹晖，外高桥电厂检修部负责人。在设备运行阶段隐患排查不深入、不彻底，未严格按照上级单位要求，认真开展除尘器设备安全运营专项排查，未能及时消除除尘器设备隐患。对事故发生负有责任，建议给予撤职处分。

（5）孙坚，外高桥电厂副总经理，分管发电部、检修部。对分管部门管理人员隐患排查不深入、不彻底，设备日常运行维护管理不到位等情况失管。对事故发生负有责任，建议给予撤职处分。

（6）吕青，外高桥电厂法定代表人、党委副书记、总经理。未认真督促、检查本单位安全生产工作，及时消除生产安全事故隐患。对事故发生负有责任，建议给予降级处分。

建议国家能源局华东监管局依法对吕青给予行政处罚。

建议外高桥电厂及其上级公司对上述人员及其它相关责任人员依据企业管理规定给予处理，处理结果报上海市应急管理局。

3.上电股份公司【母公司】

（7）瞿浩，上电股份公司生产运营部主任。对外高桥电厂未按文件要求开展除尘器设备强度校核工作失管失察。对事故发生负有责任，建议给予记过处分。

（8）高建林，上电股份公司安全总监。对外高桥电厂未按文件要求认真开展除尘器设备隐患排查治理工作情况失察。对事故发生负有责任，建议给予记过处分。

上电股份公司党委书记、董事长胡建东，党委副书记、总经理魏居亮，党委委员、副总经理翟德双，对公司安全生产工作领导不力，对事故发生负有责任。建议上电股份公司及其上级公司按照人员管理权限及管理规定，对上述人员及其它相关责任人员给予处理，处理结果报上海市应急管理局。

（二）对事故责任单位的认定及处理意见

1.山川秀美环境工程公司作为外高桥电厂2号机组原电除尘器改造工程的EPC总承包单位，未尽到改造工程总承包单位的安全职责。违反相关法律法规及标准规定，在未经可靠性鉴定的情况下开展改造设计；盲目将除尘器设计灰载荷提升至满灰斗以上2米，加重了除尘器钢支架运行载荷；未严格履行《2号炉布袋除尘器改造技术协议》中约定的保证各单元烟气分配均匀，对事故发生负有责任。

2.外高桥电厂对除尘器设备隐患排查治理、日常运行维护不到位，对除尘器改造工程安全质量把关不严。未按照国家能源局和上级单位要求认真开展除尘器设备安全隐患排查整治，未能发现和消除除尘器设备安全隐患；除尘器设备运行及检修规程内容不完整、要求不明确、维护不到位，未能及时发现和处理灰斗积灰，未有效发挥灰位报警提示功能，对事故发生负有责任。

建议国家能源局华东监管局依法对山川秀美环境工程公司、外高桥电厂给予行政处罚。

（三）对其他违法行为的处理建议

1.上电工程公司作为检修施工总包单位，安全生产主体责任不落实，以包代管，对作业现场安全风险管控不到位。公司法定代表人、董事长贾勇对驻外高桥电厂维修项目部安全生产主体责任不落实，对作业现场安全风险管控不到位情况失管失察。

2.浩天公司作为检修施工专业分包单位，安全生产主体责任不落实，现场安全管理缺位，“两票三制”制度不落实，安全交底流于形式。公司法定代表人史建明对公司相关人员未严格执行企业安全生产规章制度和安全操作规程的情况失管失察。

建议国家能源局华东监管局依法对上电工程公司、浩天公司及贾勇、史建明给予行政处罚。

3.苏州华望公司对工程改造过程中存在的未开展可靠性鉴定、技术方案中未对原架构进行验算和采取加固措施等问题，没有提出监理意见，监理工作存在缺失。鉴于苏州华望公司已注销。建议不予处罚。【监理公司】

1.6 事故防范和整改措施

（一）强化企业安全生产主体责任

相关企业要进一步落实企业安全生产主体责任，增强安全生产工作的紧迫感和责任感。要督促各级管理人员和作业人员严格执行企业安全生产规章制度和操作规程；认真开展风险辨识管控和隐患排查治理工作；强化安全教育培训工作，提升各类人员安全意识。

（二）认真吸取事故教训

电力行业相关企业要深刻吸取事故教训，针对事故所发现的问题，立即在系统内部开展全面排查。特别是对于经过改造的设备设施，要全面排查改造过程中相关规范落实情况，相关单位是否具备相应的能力和资质，制造安装过程中是否存在安全隐患。要彻底检查设备设施运行情况，及时消除事故隐患，确保设备设施安全运行。

（三）全面加强设备运行检修管理

发电企业应认真履行除尘器等环保设备安全管理主体责任，把除尘器等环保设施当作主设备进行管理，全面加强运行和检修管理。要按照相关技术标准和规程规范要求，制定完善除尘器等环保设备运行和检修规程，细化明确日常运维和检修工艺、措施要求以及紧急情况下的停机停炉等应急措施。要严格执行除尘器设备和输灰系统的日常巡检、点检制度，定期开展料位计、压力送变器、压力开关等监测仪表的校验，确保报警装置正常运行。要结合机组检修，定期对除尘器设备的质量缺陷、灰斗积灰等情况进行检查，及时消除运行安全隐患。

（四）进一步加强对分包单位的统一协调管理

外高桥电厂和上电工程公司要针对事故所暴露出来的问题，全面排查现有分包单位管理措施的落实情况。要严格按照相关法律法规的要求，加强对分包单位安全生产工作的统一协调和管理，全面审核现有各类分包队伍的安全生产状况，加强对各类分包单位的考核力度，督促相关单位落实安全生产主体责任，消除企业安全生产管理过程中的盲点，杜绝同类型事故的再度发生。

（五）进一步落实对发电企业的安全监管工作

相关政府部门要按照“三管三必须”的要求，进一步完善电力安全监管机制，形成监管合力。督促相关发电企业加强风险辨识和隐患排查，对于现有改造的电厂除尘设备要进一步开展强度校核和加固工作，强化日常安全监管，进一步完善相关技术标准和规范，确保发电设备设施安全运行。