旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器技術(shù)研究

陳招妹,酈建國(guó),王賢明,劉 云

(浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?浙江諸暨 311800)

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器技術(shù)研究

陳招妹,酈建國(guó),王賢明,劉 云

(浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司,浙江諸暨 311800)

簡(jiǎn)要闡述了旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用及特點(diǎn),并總結(jié)出其除塵效率計(jì)算公式。研究結(jié)果表明:該技術(shù)能最大限度的減少二次揚(yáng)塵,顯著降低電除塵器出口排放濃度,對(duì)高比電阻粉塵有很好的收塵效果。與其他除塵器比較,旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器節(jié)省場(chǎng)地、空間和能源,性?xún)r(jià)比高,具有較廣闊的應(yīng)用前景。

電除塵器;旋轉(zhuǎn)電極;二次揚(yáng)塵;比電阻

0 引言

近年來(lái),大氣污染問(wèn)題引起了全球的日益關(guān)注。2005年,美國(guó)規(guī)定新源排放限值為 20mg/m3,歐盟規(guī)定新建大型燃燒裝置排排放限值為 30mg/m3。我國(guó)于 2004-01-01出臺(tái)了火電廠粉塵排放標(biāo)準(zhǔn),其要求粉塵出口排放限值為 50mg/m3,國(guó)標(biāo)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見(jiàn)稿)擬將粉塵最高排放標(biāo)準(zhǔn)提高至 30mg/m3。目前,國(guó)內(nèi)部分地區(qū)燃煤電廠的排放限值已低于 30mg/m3,預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)我國(guó)會(huì)出臺(tái)更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)工業(yè)的快速發(fā)展,導(dǎo)致了更為嚴(yán)重的環(huán)境污染,因此,為實(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,開(kāi)發(fā)除塵效率更高的高效除塵設(shè)備已經(jīng)迫在眉睫。

粉塵的高比電阻和二次揚(yáng)塵這兩方面很大程度影響了電除塵器的除塵效率,也是目前常規(guī)電除塵器面臨的主要技術(shù)難點(diǎn)。高比電阻粉塵易引起反電暈,使電除塵器收塵效果大幅下降;而采用常規(guī)振打方式來(lái)清理陽(yáng)極板粉塵時(shí),有一部分被收集到的粉塵會(huì)返回到氣流,最終逸出電除塵器,致使出口排放增加,在高效電除塵器出口的煙塵中,約有 50%的粉塵是由振打造成的二次揚(yáng)塵。

國(guó)外從 20世紀(jì) 70年代就開(kāi)始研發(fā)具有先進(jìn)清灰技術(shù)的電除塵器,其中日本日立公司首次研發(fā)出移動(dòng)電極式電除塵技術(shù) (MEEP),該技術(shù)能有效解決常規(guī)電除塵器的上述兩個(gè)技術(shù)難題:一方面通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)鋼刷和可移動(dòng)的陽(yáng)極板,使極板始終保持清潔,有效防止了反電暈,這種移動(dòng)電極技術(shù)對(duì)收集高比電阻粉塵非常有效;另一方面由于不采用常規(guī)振打清灰方式,有效避免了二次揚(yáng)塵。與傳統(tǒng)的固定電極式電除塵器相比,移動(dòng)電極不但結(jié)構(gòu)緊湊,而且還能夠降低電能損耗[1-2]。

1 旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器

1.1 工作原理

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器的除塵原理與常規(guī)電除塵器的完全相同,只是兩者的清灰方式不一樣。常規(guī)電除塵器采用振打、聲波等方式來(lái)達(dá)到清灰的目的,而旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器是將收塵極做成可以上下移動(dòng)的形式,再利用安裝在灰斗中 (非電場(chǎng)區(qū)域)的旋轉(zhuǎn)刷子刷掉被捕集的粉塵,從而可以有效清除常規(guī)清灰方式難以清除的粉塵,始終保持收塵極表面相對(duì)清潔,防止了反電暈的產(chǎn)生。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器是一種新型電除塵器,結(jié)構(gòu)上需與固定電極式電除塵器結(jié)合,其特點(diǎn)為:

(1)由于能保持陽(yáng)極板的永久清潔,電除塵器長(zhǎng)期運(yùn)行,性能不會(huì)下降,電除塵器的選型不必留余量;避免反電暈效應(yīng),能有效地解決高比電阻粉塵的收塵問(wèn)題。

(2)能最大限度地減少二次揚(yáng)塵,從而大幅提高除塵效率,顯著降低電除塵器出口排放濃度,能保持出口排放濃度在 30mg/m3以下。

(3)可使電除塵器小型化,如四電場(chǎng)電除塵器采用旋轉(zhuǎn)電極只要三電場(chǎng) (二個(gè)固定電極電場(chǎng),一個(gè)旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)),節(jié)約場(chǎng)地。

(4)特別適合于老機(jī)組電除塵器改造,只需將末電場(chǎng)改成旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng),不需另占場(chǎng)地。

(5)與布袋除塵器相比,阻力損失小,維護(hù)費(fèi)用低,運(yùn)行允許的煙氣溫度高,運(yùn)行煙氣溫度設(shè)計(jì)最大值為 350℃,有在 330℃長(zhǎng)期運(yùn)行的實(shí)例,并且有著較高的性?xún)r(jià)比。

1.3 典型結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器典型結(jié)構(gòu)如圖 1所示。靠近煙氣入口端的第一和第二電場(chǎng)中布置的是固定電極系統(tǒng),出口端電場(chǎng)中布置的是旋轉(zhuǎn)電極系統(tǒng)。

圖 1 旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器典型結(jié)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)式電除塵器的電極系統(tǒng),陽(yáng)極板被劃分成條狀并通過(guò)鏈條連接在一起,在驅(qū)動(dòng)鏈輪的驅(qū)動(dòng)下慢慢的轉(zhuǎn)動(dòng);陰極線(xiàn)安裝在電場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極板之間。當(dāng)煙氣通過(guò)電場(chǎng)時(shí),帶負(fù)電荷的粉塵在電場(chǎng)力的作用下積聚到旋轉(zhuǎn)電極陽(yáng)極板上。并且在粉塵層變厚引起反電暈之前,就通過(guò)旋轉(zhuǎn)鋼刷將附著在旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極板上的粉塵剝離。

1.4 固定電極電場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)結(jié)合效率

為了使旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)使用更可靠、性能更好,與其相結(jié)合的常規(guī)型固定電極電場(chǎng)作為前級(jí)除塵器,從而降低了旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的粉塵濃度。前幾級(jí)收集的粉塵比較粗且比電阻相對(duì)較低,這樣,粉塵通過(guò)機(jī)械振打很容易清除。旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器主要是利用傳統(tǒng)固定電極電場(chǎng)作為前端電場(chǎng),旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)作為末端電場(chǎng)。利用旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的特點(diǎn),將末端電場(chǎng)設(shè)計(jì)成旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng),可提高除塵效率。另外,電除塵器改造時(shí),在末端增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的效果也是很好的。

根據(jù)固定電極電場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)相結(jié)合的情況,通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)電極型電除塵器測(cè)量結(jié)果進(jìn)行研究,總結(jié)出了一個(gè)除塵效率公式。電除塵器的除塵效率公式可以通過(guò)多依奇(Deutsh)效率公式來(lái)表示。考慮到粉塵粒度大小分布情況,馬茨 (S.Matts)對(duì)多依奇 (Deutsh)效率公式進(jìn)行了修正,如式 (1)所示。目前,這個(gè)公式主要用于電除塵器的選型設(shè)計(jì)。

在這個(gè)修正公式中馬茨 (S.Matts)引入了一個(gè)系數(shù) k作為一個(gè)粉塵粒度的分布函數(shù)。如果是燃煤鍋爐的飛灰,那么系數(shù) k假設(shè)為 0.5[3]。驅(qū)進(jìn)速度當(dāng)量值ωk和系數(shù) k可以對(duì)粉塵通過(guò)相應(yīng)的比集塵面積 f時(shí)的進(jìn)、出口粉塵濃度進(jìn)行測(cè)量,從而得出的公式 (2)和公式 (3)來(lái)計(jì)算:

式中:P1和 P2是通過(guò)式 (4)計(jì)算出的穿透率,P表示比集塵面積 f1和比集塵面積 f2對(duì)應(yīng)出口粉塵濃度Co與入口粉塵濃度 Ci之比。

師：今天我們要學(xué)習(xí)的《負(fù)荊請(qǐng)罪》一文，和平常學(xué)的課文有什么不一樣的地方？請(qǐng)大家睜大眼睛，去發(fā)現(xiàn)、尋找。

對(duì)于固定電極電場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)結(jié)合的電除塵器的情況,固定電極電場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的粉塵驅(qū)進(jìn)速度ωk是不同的。

可以認(rèn)為,旋轉(zhuǎn)電極和固定電極電場(chǎng)的系數(shù) k是一樣的,而由于粉塵通過(guò)固定電極電場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)時(shí)的粉塵粒度分布情況是不一樣的,當(dāng)固定電極和旋轉(zhuǎn)電極結(jié)合時(shí)的除塵效率公式通過(guò)式 (1)轉(zhuǎn)化成式 (5):

式中:ωk1為固定電極電場(chǎng)的粉塵驅(qū)進(jìn)速度;ωk2為旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的粉塵驅(qū)進(jìn)速度;f2為固定電極電場(chǎng)的比集面積;f3為旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的比集塵面積。

通過(guò)公式 (6)可以計(jì)算出ωk2:

由此得出,結(jié)合固定電極電場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的粉塵驅(qū)進(jìn)速度,其除塵效率可以通過(guò)式 (5)計(jì)算出。這個(gè)計(jì)算方法適用于固定電極電場(chǎng)和旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)相結(jié)合的聯(lián)合型電場(chǎng)[4]。

1.5 旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器配置及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)入口條件:旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng)的進(jìn)口含塵濃度應(yīng)控制在 1 g/m3以下,這既為了保證出口的最終排放,也是為了降低磨損,延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

(3)適用情況:一般情況下,對(duì)于中、高比電阻粉塵,旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器均適用,且比電阻越高,使用優(yōu)勢(shì)性越明顯。

(4)結(jié)構(gòu)尺寸:有效電場(chǎng)長(zhǎng)度一般為 3～4.5m。

(5)極板運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度:一般為 0.5～1.5m/min,粉塵比電阻高時(shí)移動(dòng)速度取高值。

(6)煙氣流速:因?yàn)樾D(zhuǎn)電極式電場(chǎng)布置在末級(jí)電場(chǎng),其二次揚(yáng)塵可以忽略不計(jì)。因此,可提高煙氣流速,處理煙氣的最高流速可達(dá) 1.7m/s。

(7)選型設(shè)計(jì):因旋轉(zhuǎn)電極的極板始終比較干凈,不會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象,所以煤種對(duì)驅(qū)進(jìn)的速度影響較小。旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng)的驅(qū)進(jìn)速度一般為常規(guī)電除塵器的 2.5倍左右。

(8)除塵效率:旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng)的除塵效率約為95%。

2 旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器的應(yīng)用

目前,旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器已有數(shù)十套投入工業(yè)應(yīng)用,其應(yīng)用范圍涉及各個(gè)領(lǐng)域,如燃煤鍋爐、燒結(jié)機(jī)、水泥窯、玻璃熔窯、流化床催化裂解裝置等[5]。其中,最大應(yīng)用項(xiàng)目為 1000MW機(jī)組燃煤鍋爐。這些項(xiàng)目現(xiàn)都運(yùn)行良好,絕大部分旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器排放濃度在 50mg/m3以下,有的排放濃度在 10mg/m3以下。

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器主要應(yīng)用于國(guó)外,國(guó)內(nèi)2006年在常州廣源熱電廠 5、6號(hào)燃煤 75 t/h CFB鍋爐 (焚燒城市污泥)安裝了旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器。該電除塵器包括了兩個(gè)固定電極式電場(chǎng)和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng),2006年底,常州市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站的檢測(cè)結(jié)果表明,出口粉塵排放濃度 21mg/m3,除塵效率達(dá) 99.89%,煙氣林格曼黑度 <1。目前,該電除塵器已投運(yùn) 3年,運(yùn)行一直穩(wěn)定,在保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放的前提下,很好解決了場(chǎng)地受限的難題[6-7]。

3 結(jié)語(yǔ)

目前,國(guó)內(nèi)靜電除塵器的應(yīng)用一直處于主導(dǎo)地位,在長(zhǎng)期的工作實(shí)踐中積累了豐富的使用及維護(hù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)電除塵器認(rèn)知度高,容易接受。而旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器也是一種靜電除塵器,不僅適用于高標(biāo)準(zhǔn)排放要求的新建項(xiàng)目,也特別適用于老舊電除塵器的提效改造。隨著未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格,這種新型的靜電除塵器具有較為廣闊的應(yīng)用前景。

[1]Misaka T.近代應(yīng)用型移動(dòng)極板式電除塵器[C].第七屆國(guó)際電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,大連:1998.

[2]Misaka T.改善移動(dòng)極板式電除塵器的可靠性[C].第十屆國(guó)際電除塵會(huì)議論文集,廣州:2006.

[3]何國(guó)良,趙錫勇,姚宇平,等.我國(guó)電力行業(yè)電除塵器與面袋除塵器的應(yīng)用分析[J].電力環(huán)境保護(hù),2007,23(6):4-6.

[4]ToshiakiMisaka.改善移動(dòng)電極電除塵器的可靠性[C].第十屆國(guó)際靜電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,廣州:2006.

[5]ToshiakiMisaka,Yoshihiko,Mochizuki.移動(dòng)極板式電除塵器的近期應(yīng)用和運(yùn)行成本[C].第十一屆國(guó)際電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,杭州:2008.

[6]Misaka T.移動(dòng)電極電除塵器的最新應(yīng)用和性能改進(jìn)[C].第十一屆全國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集,杭州:2005.

[7]王三明.電除塵技術(shù)的發(fā)展與展望[J].環(huán)境保護(hù),2005,(7):59-63.

Research on rotating electrode type electrostatic precipitator technology

The principle,structure,application and characteristic of a rotating electrode type electrostatic precipitato rwere introduced.The co llection efficiency formula for calculating the collect ion efficiency of the ro tating electrode type electrostatic prec ipitators was summ arized.The research on this electrostatic p recipitator show s:This techno logy can m in im ize the rapping re-entrainment.The em ission of electrostatic precipitator can be reduced significantly.The technology has good dust co llection effectiveness on high-resistivity dust.The precipitator can also save the field,space and power consumption.Compared w ith the o ther electrostatic precipitators,the rotating electrode type electro static precipitator established has more econom ical total cost,thus has w ider application pro spects.

ESP;rotating electrode;rapping re-entrainment;resistivity

X701.2

B

1674-8069(2010)05-018-03

2010-05-10;

2010-09-04

陳招妹 (1969-),女,浙江諸暨人,工程師,主要從事電除塵器設(shè)計(jì)及新產(chǎn)品研發(fā)工作。E-mail:czmfd@126.com