高頻雙區(qū)組合技術(shù)在電除塵器改造上的應(yīng)用

陳立忠

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

高頻雙區(qū)組合技術(shù)在電除塵器改造上的應(yīng)用

陳立忠

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

介紹了廣東某電廠一期1×300MW機(jī)組電除塵器因受場(chǎng)地限制，采用“高頻雙區(qū)組合技術(shù)”進(jìn)行改造，改造后的除塵效率由99%（設(shè)計(jì)）提高到99.9%以上，為國(guó)內(nèi)同類設(shè)備的提效改造提供了成功經(jīng)驗(yàn)。

電除塵器;高頻電源;雙區(qū)結(jié)構(gòu);節(jié)能控制;反電暈自動(dòng)檢測(cè)功能

1 工程概況

廣東某電力有限責(zé)任公司#1機(jī)組于1994年投產(chǎn)，鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的300MW機(jī)組亞臨界中間再熱自然循環(huán)單爐膛、全懸吊露天布置、平衡通風(fēng)，燃煤汽包爐，配套兩臺(tái)蘭州電力修造廠生產(chǎn)的RWD-KFH/ZHJ229.6-3×2型靜電除塵器，設(shè)計(jì)除塵效率≥99%，極板型式為大C型板，極線型式為魚骨針配輔助電極，出口設(shè)槽極板，振打方式全部采用側(cè)部繞臂錘振打。其高壓供電和控制裝置是一、二電場(chǎng)GGAJO2-0.8/72H型、三電場(chǎng)GGAJO2-1.0/72H型的整流變壓器。

投產(chǎn)初期，該電除塵器運(yùn)行狀況較好，運(yùn)行參數(shù)較高。目前該電除塵器運(yùn)行已超過12年，設(shè)備本身出現(xiàn)了很多問題，且煙囪冒煙也很大。主要問題有：陽(yáng)極板振裂、陰極線老化斷線、振打錘及承擊砧磨損、陰極線齒（針）尖鈍化；陰陽(yáng)極板緊固螺栓經(jīng)長(zhǎng)期振打大部分已松動(dòng)、頂部屋面板腐蝕嚴(yán)重，部分內(nèi)層板塌落、爆裂，增加漏風(fēng)率；高壓控制柜內(nèi)設(shè)備發(fā)熱嚴(yán)重，高、低壓柜元器件老化；高、低控制柜控制電纜，動(dòng)力電纜老化等，從而導(dǎo)致電除塵缺陷率高、設(shè)備的可靠性差，嚴(yán)重影響了除塵效率。為此，該電廠于2007年1月對(duì)電除塵器進(jìn)行了增效改造，改造范圍包括一期兩臺(tái)爐電除塵器及輔助系統(tǒng)所有設(shè)備和設(shè)施的設(shè)計(jì)供貨、安裝施工和調(diào)試，具體為電除塵機(jī)電設(shè)備、氣力輸送、土建勘察與原基礎(chǔ)加固施工、控制室裝修、設(shè)備安裝及調(diào)試、干式變壓器擴(kuò)容更換、場(chǎng)地綠化等。

2 原電除塵器參數(shù)

2.1 原電除塵器主要技術(shù)參數(shù)（見表1）

表1 原電除塵器主要技術(shù)參數(shù)

2.2 煤質(zhì)分析

設(shè)計(jì)煤種為50%貧煤+50%無煙煤。并按校核煤種40%貧煤 + 60%無煙煤和100%貧煤分別校核。

甲方鍋爐設(shè)計(jì)煤種和校核煤種煤質(zhì)分析見表2中（一）；入爐燃煤工業(yè)分析見表2中（二）。

表2 鍋爐設(shè)計(jì)煤種和校核煤種煤質(zhì)分析

2.3 飛灰成分（見表3）

表3 飛灰成分

2.4 存在的主要問題及改造要求

2.4.1 存在的主要問題

由于近年燃煤市場(chǎng)的變化，尤其是燃煤灰分大幅上升，發(fā)熱量大幅下降，使鍋爐出口煙氣量和煙氣含塵量大大增加。該電廠一期1998年投入運(yùn)行，根據(jù)現(xiàn)在執(zhí)行的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2003）的規(guī)定，同時(shí)根據(jù)電廠的實(shí)際檢測(cè)數(shù)據(jù)，除塵器實(shí)際效率只有98.62%（低于原設(shè)計(jì)的99%），造成除塵器出口排放濃度356mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不滿足現(xiàn)排放標(biāo)準(zhǔn)。

原除塵器設(shè)備存在的主要問題有：1）進(jìn)口喇叭氣流分布板磨損、變形明顯，嚴(yán)重影響氣流分布均勻性，導(dǎo)致電場(chǎng)內(nèi)存在串流、渦流以及部分煙氣流速過高現(xiàn)象；2）陰、陽(yáng)極系統(tǒng)變形，導(dǎo)致異極距偏移，抑制二次電壓的升高；3）由于運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致振打機(jī)械結(jié)構(gòu)失效，嚴(yán)重影響極板、極線的清灰效果。

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘察，施工方提出了在原除塵器出口端與風(fēng)機(jī)之間的空間增加一個(gè)電場(chǎng)的改造方案，總共4個(gè)電場(chǎng)，每個(gè)電場(chǎng)有3個(gè)小分區(qū)。

2.4.2 改造要求（見表4）

表4 改造要求

3 改造方案

3.1 改造方案選取

（1）由于設(shè)計(jì)煤質(zhì)的進(jìn)口含塵濃度高達(dá)29.355g/Nm3，不僅會(huì)削弱電暈極附近的場(chǎng)強(qiáng)，而且極易造成前電場(chǎng)的“電暈封閉”，因此采用了國(guó)產(chǎn)“高頻電源”代替了常規(guī)工頻電源供電，采用該“高頻電源”，可以將電流提高一倍，從而防止“電暈封閉”現(xiàn)象的發(fā)生。同時(shí)，高頻電源能提供更高的輸出電壓，可達(dá)工頻電源的1.3倍，有效增大電暈功率，提高除塵效率。

（2）由于電廠燃用煤為高灰分的劣質(zhì)煤（熱值僅為22,390kJ/kg，灰分Aar又高達(dá)30.92%），除塵器處理煙氣量相比同類機(jī)組更大，處理飛灰含量也更大。另外，飛灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量較高（三者之和為92.54%），相應(yīng)粉塵的比電阻也比較高。而對(duì)除塵有利的堿金屬Na2O的含量?jī)H為0.65%，粉塵的體積導(dǎo)電性相對(duì)較差。而且，一般末電場(chǎng)粉塵較細(xì)，若粉塵電阻又較高，則極易發(fā)生“反電暈”，導(dǎo)致電場(chǎng)擊穿電壓降低，電流大幅上升，能耗增加但除塵效率下降。所以針對(duì)這種情況，在末電場(chǎng)采用了“機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)高效收塵技術(shù)”。常規(guī)單區(qū)除塵器的荷電和收塵是在同一區(qū)段進(jìn)行的，很難兼顧荷電與收塵都達(dá)到最好狀態(tài)。而對(duì)于高比電阻粉塵，由于在收塵板上粉塵的電荷難以釋放，沉積到一定厚度的塵層上會(huì)產(chǎn)生反向高場(chǎng)強(qiáng)，從而導(dǎo)致塵層間氣隙擊穿而發(fā)生反電暈，使除塵效率大大下降。而“機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)高效收塵技術(shù)”是將荷電與收塵分開，使各區(qū)段的電氣運(yùn)行條件最佳化，以適應(yīng)高比電阻粉塵，防止反電暈的發(fā)生，提高除塵效率。

（3）根據(jù)煤灰特性和電除塵適應(yīng)性分析，結(jié)合除塵效率高達(dá)99.99%的要求及現(xiàn)有的場(chǎng)地條件，提出了以下方案：

1） 利用原三電場(chǎng)的柱距采用頂部振打除塵器，布置成標(biāo)準(zhǔn)的3個(gè)電場(chǎng)9分區(qū)結(jié)構(gòu)，在與風(fēng)機(jī)之間新增一個(gè)電場(chǎng)，形成4個(gè)電場(chǎng)、12個(gè)小分區(qū)，保留原殼體、灰斗等外殼，加高極板，更換陰陽(yáng)極和振打系統(tǒng)，電氣設(shè)備換新，變壓器0.8A/72kV、1.0A/72kV利舊。

2） 1、2分區(qū)用高頻電源，第10～12分區(qū)用雙區(qū)結(jié)構(gòu)。掏空原電除塵器內(nèi)部陰、陽(yáng)極等，拆除原電除塵器頂板及頂梁；保留原電除塵器殼體、喇叭、灰斗、鋼支架及基礎(chǔ)等。

3） 陰陽(yáng)極振打方式全部更換為加強(qiáng)型頂部電磁錘振打器，振打錘的提升高度范圍為0～450mm，提高對(duì)電極振打清灰能力的可調(diào)范圍，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)獨(dú)有的“斷（欠）電振打清灰”功能，提高清灰效果。

4） 同時(shí)第一電場(chǎng)采用“節(jié)能型高頻電源”，以進(jìn)一步突出節(jié)能和除塵效果。

在該電除塵器改造項(xiàng)目中，除單純采用增大集塵面積的改造方式之外，還應(yīng)用了“高頻”、“雙區(qū)”、“ 反電暈自動(dòng)檢測(cè)功能”三種技術(shù)相互融合的高頻雙區(qū)組合等新技術(shù)，為該改造項(xiàng)目的成功奠定了基礎(chǔ)。

3.2 電除塵器改造后主要技術(shù)參數(shù)（見表5）

表5 電除塵器改造后主要技術(shù)參數(shù)

3.3 高頻雙區(qū)組合技術(shù)特點(diǎn)

3.3.1 前電場(chǎng)采用高頻電源供電

高頻電源的作用有：

（1）對(duì)高風(fēng)速和微小粉塵，高頻電源可減輕和解決前電場(chǎng)電暈封閉和高比電阻粉塵荷電問題；

（2）能提供更大的輸出電流，可達(dá)工頻電源的2倍；

（3）能提供更高的輸出電壓，可達(dá)工頻電源的1.3倍；

（4）第一電場(chǎng)采用高頻電源，與采用常規(guī)電源相比，在同樣的電除塵器規(guī)格條件下，對(duì)驅(qū)進(jìn)速度的改善系數(shù)在5%左右，又減輕了進(jìn)入后電場(chǎng)的粉塵負(fù)擔(dān)，并使整臺(tái)除塵器除塵效果增強(qiáng)；

（5）節(jié)能效果顯著。

3.3.2 末電場(chǎng)采用機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)技術(shù)

雙區(qū)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是采用多個(gè)連續(xù)的復(fù)式配置，同時(shí)荷電區(qū)與收塵區(qū)分別采用獨(dú)立的供電電源（見圖1）。特別是其收塵區(qū)，在400～450mm極距條件下，運(yùn)行電壓可達(dá)到80kV以上，大大強(qiáng)化了收塵效果。其主要特點(diǎn)如下：

（1）強(qiáng)化荷電，利用強(qiáng)放電特征針刺狀電極和復(fù)式充電實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵的充分荷電。

（2）強(qiáng)化收塵，通過運(yùn)行電壓高的收塵區(qū)對(duì)包括細(xì)微顆粒的所有荷電粉塵實(shí)現(xiàn)有效捕集。

（3）收塵區(qū)采用接負(fù)高壓的圓管式輔助電極：1）加強(qiáng)對(duì)正離子粉塵的捕集；2）實(shí)際運(yùn)行電暈電流很小，可防止高比電阻粉塵反電暈的發(fā)生；3）節(jié)能效果顯著。

圖1 機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電除塵器荷電與收塵電場(chǎng)布置示意

3.3.3 反電暈自動(dòng)檢測(cè)功能的應(yīng)用

反電暈自動(dòng)檢測(cè)功能的作用有：減輕高比電阻粉塵反電暈影響，提高除塵效率。

反電暈自動(dòng)跟蹤控制的具體做法為：先檢測(cè)反電暈是否發(fā)生；再選擇合適的方式進(jìn)行自動(dòng)控制。

反電暈的檢測(cè)方法有：

（1）根據(jù)V-I曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)的現(xiàn)象，通過檢測(cè)V-I曲線的斜率來檢測(cè)曲線拐點(diǎn)的發(fā)生，進(jìn)而檢測(cè)反電暈的發(fā)生。

（2）反電暈發(fā)生后，具有一定的遲滯效應(yīng)。也就是說，當(dāng)反電暈發(fā)生以后，降低電流并不能很快消除反電暈，表現(xiàn)在下降的V-I曲線和上升的V-I曲線不重合。這也是一種可以用來檢測(cè)的方法。

（3）同樣，反電暈一旦發(fā)生，電壓電流的波形也會(huì)發(fā)生變化，特別是電壓波形的谷值在反電暈比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)低于起暈電壓值。所以分析電壓波形的峰值和谷值的關(guān)系也是一種靈敏的檢測(cè)方法。

（4）測(cè)量二次電壓衰減的變化來檢測(cè)反電暈。

反電暈自動(dòng)跟蹤控制過程見圖2。

圖2 反電暈自動(dòng)跟蹤控制過程示意圖

4 改造結(jié)果

改造后，某電力試驗(yàn)研究所于2007年8月29日在1號(hào)機(jī)組負(fù)荷大于85%額定負(fù)荷的情況下進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：1）氣流分布均勻性指標(biāo)≤0.2，達(dá)到良好水平；2）1#爐除塵效率在負(fù)荷269MW的條件下，進(jìn)口煙氣量為2360kg/h、入口濃度28.8g/m3、出口排放濃度為25.21mg/m3、除塵效率為99.91%，滿足協(xié)議排放要求。

5 小結(jié)

本項(xiàng)目的成功改造說明只要針對(duì)具體的工況條件和煤種適應(yīng)性分析，方案選擇得當(dāng)，電除塵器完全能夠滿足國(guó)家排放要求。特別是采用“高頻雙區(qū)組合等新技術(shù)”，對(duì)高流速和細(xì)小粉塵的收集，有明顯的效果。對(duì)于滿足現(xiàn)今嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能降耗方面有更加廣闊的應(yīng)用前景，尤其適用于舊電除塵器提效改造工程領(lǐng)域，對(duì)于同類型的電除塵器改造也有借鑒意義。

[1]原永濤，林國(guó)鑫，等.火力發(fā)電廠電除塵器技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]黎在時(shí).靜電除塵器[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1992，4.

[3]郭俊.電除塵用大功率高頻高壓電源的開發(fā)[C].鄭州：第十一屆全國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，2003.

[4]廣東省電力試驗(yàn)研究所站.（該項(xiàng)目一期改造工程）建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收檢測(cè)表[R].2009，10.

[5]張德軒，孔春林，等.高比電阻高濃度飛灰電除塵器的問題及對(duì)策[C].第十三屆中國(guó)除塵技術(shù)論壇文集，2009，10.

Application of Combined Technology of High-Frequency Power Supply & Double-stage in ESPs Upgrade

CHEN Li-zhong
(Fujian Longking Co., Ltd, Longyan Fujian 364000, China)

The paper introduces a renovation & modification project, Guangdong of 1×300MW thermal power plant phase-I.As the limited space, the advanced combined technology of high-frequency power supply & double-stage ESP is adopted and the rate of dust removal is increased from 99% up to 99.9%, which provides the excellent and successful experiences for R&M of other similar power plants in the country.

ESP; high-frequency power source; double-stage structure; energy saving control; corona automatic testing function

X701.2

A

1006-5377（2012）05-0031-04