靜電除塵器改造技術(shù)的利弊分析

楊 昱

（內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 托克托 010206）

1 前言

隨著我國對環(huán)境保護(hù)的日益重視，燃煤電廠的污染物排放更受到人們的關(guān)注，國家和地方環(huán)保部門對燃煤電廠污染物的排放和總量有了較嚴(yán)格的控制?！痘痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）的頒布，加強(qiáng)了對燃煤電廠污染物的減排力度，同時也增加了燃煤電廠污染物減排工作的壓力。目前，有很多燃煤火電廠靜電除塵器的除塵效率達(dá)不到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，所以為了能夠達(dá)到粉塵排放的要求，燃煤電廠必須對靜電除塵器進(jìn)行技術(shù)改造。國內(nèi)目前的靜電除塵器改造技術(shù)組合見下表。

靜電除塵器改造技術(shù)組合匯總表

2 靜電除塵器與煙氣調(diào)質(zhì)組合技術(shù)

2.1 煙氣調(diào)質(zhì)原理及技術(shù)特點

SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置是以硫磺為原料，通過硫磺在燃燒室中燃燒生成SO2進(jìn)而氧化生成SO3，進(jìn)而將SO3噴入靜電除塵器的入口煙道處，與高溫?zé)煔庵械乃杆俳Y(jié)合形成一層硫酸薄膜黏附在粉塵表面，能夠適用于比電阻≥1.0×1011Ω·cm的高比電阻粉塵，使高比電阻粉塵顆粒荷電性能急劇提高，降低粉塵的比電阻，易于被靜電除塵器捕獲，減少粉塵二次飛揚，從而提高電除塵器的除塵效率。圖1為SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)畫面圖。

圖1 SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)圖

煙氣調(diào)質(zhì)適用煤種較多，不需要進(jìn)行混煤，特別適用于低硫煤（含硫量≤1.0%），可節(jié)省開支。硫磺燃燒量與鍋爐負(fù)荷或燃煤量設(shè)定連鎖關(guān)系，減小鍋爐負(fù)荷改變對粉塵排放的影響。系統(tǒng)運行設(shè)備少，不需要專用場地，且占地面積小、集成度高、應(yīng)用范圍廣，適用于電力、鋼鐵、水泥、化工等工業(yè)領(lǐng)域。

2.2 煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)出現(xiàn)的問題分析

（1）目前，電除塵器+煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)在我國應(yīng)用的還比較少，如某廠8 ×600MW機(jī)組采用煙氣調(diào)質(zhì)的技術(shù)，從現(xiàn)場運行觀察及測試情況分析，可將原有靜電除塵器出口粉塵濃度從200～300mg/m3降低至50～100mg/m3。

但對于國家的環(huán)保排放濃度要求，煙氣調(diào)質(zhì)長期穩(wěn)定在≤30mg/m3的難度較大。

（2）煙氣調(diào)質(zhì)的原料為硫磺，要求純度較高，否則容易堵塞或結(jié)垢管道，根據(jù)某廠的機(jī)組燃煤情況，機(jī)組滿負(fù)荷600MW運行時，設(shè)計硫磺為90kg/h，同時由于增加了1套設(shè)備，耗電量及硫磺用量也會增加一定的運行成本。

（3）從某廠煙氣調(diào)質(zhì)的運行情況看，由于受到蒸氣伴熱問題的影響，尤其是輔氣壓力的波動，致使煙氣調(diào)質(zhì)運行不穩(wěn)定。

（4）如果出現(xiàn)靜電除塵器電場退備，尤其是一電場故障，會降低整體的除塵效率，此時煙氣調(diào)質(zhì)也將無法彌補。

（5）靜電除塵器入口煙道內(nèi)噴入SO3氣體，當(dāng)硫磺燃燒量不能穩(wěn)定控制時，就會出現(xiàn)硫磺量增大，造成靜電除塵器本體、煙道及煙囪的腐蝕。

（6）煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的管路直徑較小，由于比例調(diào)節(jié)閥及硫磺流量計的特點，容易造成管路堵塞、系統(tǒng)停運、管路結(jié)垢等影響，因此煙氣調(diào)質(zhì)運行的可靠性差。

3 靜電除塵器與袋式除塵器組合技術(shù)

3.1 電-袋復(fù)合式除塵器技術(shù)

電-袋復(fù)合式除塵器是一種前級保留原有靜電除塵器電場區(qū)，后級將原有靜電除塵器電場區(qū)改造為布袋除塵器的高效除塵設(shè)備。一般前級靜電除塵器電場將大部分的煙氣粉塵捕集，后級濾袋捕集少量粉塵，僅相當(dāng)于常規(guī)布袋除塵器收集粉塵量的1/4左右，這樣，后級濾袋的粉塵負(fù)荷量大大降低，清灰周期得以大幅度延長。粉塵經(jīng)過前級電場預(yù)荷電，其荷電效應(yīng)提高了粉塵在濾袋上的過濾特性，使濾袋的透氣性能、清灰性能得到很大的改善，整體運行阻力也比較低，濾袋的使用壽命延長。圖2為電-袋復(fù)合除塵器示意圖。

圖2 電-袋復(fù)合除塵器示意

電-袋復(fù)合式除塵器適合于原有靜電除塵器配置為四～五個電場的改造，能夠適應(yīng)鍋爐燃煤煤質(zhì)變化波動大、除塵器入口粉塵濃度＞40g/m3的條件，達(dá)到長期、穩(wěn)定的粉塵低排放。對煙氣中多種污染物混合的處理能力強(qiáng)，同時當(dāng)燃煤灰成分中的SiO2、Al2O3粉塵總量≥80%時，對除塵效率的影響也不大。

3.2 電-袋復(fù)合式除塵器設(shè)計要求及出現(xiàn)的問題分析

（1）要求鍋爐燃煤的煙氣含硫量S≤3.0%、含濕量相對低，煙氣溫度高于酸露點20℃，正常溫度≤160℃。

（2）電-袋復(fù)合式除塵器的設(shè)計過濾風(fēng)速應(yīng)≤1.1m/min。

（3）布袋濾料要求非常嚴(yán)格，應(yīng)根據(jù)鍋爐的運行工況、燃煤品質(zhì)等來選擇，要充分考慮濾料抗磨損、耐腐蝕，以及具有過濾細(xì)微粉塵的能力。

（4）電場區(qū)與濾袋區(qū)設(shè)計應(yīng)保持一定距離，同時考慮電-袋復(fù)合式的電場區(qū)與濾袋區(qū)氣流的均布及導(dǎo)流。

（5）前級電場陰陽極在電暈放電時會產(chǎn)生少量臭氧氣體，而臭氧具有的氧化性會加大對PPS濾袋的腐蝕、破損。

（6）系統(tǒng)阻力增加≤900Pa，而靜電除塵器改造前本體阻力＜220Pa。

（7）當(dāng)煙氣溫度控制不合理、煙氣溫度低于露點溫度，SOx、NOx與水結(jié)合形成強(qiáng)酸時，腐蝕性極大，含硫量增大、氣流分布不均勻等會加快濾袋的破損，降低濾袋壽命。

（8）一旦個別濾袋破損后，大量粉塵將會沿破損部位進(jìn)入凈氣室，一部分粉塵隨煙氣氣流排入大氣，造成粉塵排放濃度增加。同時，濾袋破損后，造成濾袋內(nèi)逐步積灰，壓差增大，增加了引風(fēng)機(jī)的出力，提高了能耗。

（9）袋籠安裝不合理，連接卡子沒固定實，致使卡子與濾袋磨損，頂破濾袋，袋籠脫落。

（10）當(dāng)電-袋復(fù)合式除塵器的清灰氣源品質(zhì)變差、含水量增加時，將會降低布袋除塵器的清灰效果，不但煙氣阻力大，而且會大大降低除塵器的除塵效率。

4 靜電除塵器與旋轉(zhuǎn)電極組合技術(shù)

4.1 靜電除塵器 + 旋轉(zhuǎn)電極的技術(shù)特點

旋轉(zhuǎn)電極式靜電除塵器是由煙塵入口端固定電極電場和末端旋轉(zhuǎn)電極電場組成。旋轉(zhuǎn)電極電場中集塵極板采用回轉(zhuǎn)的極板型式和旋轉(zhuǎn)的清灰刷，沉積在回轉(zhuǎn)集塵極板上的粉塵及時被布置在非電場區(qū)的旋轉(zhuǎn)清灰刷清除，能夠保持集塵極永久清潔，避免產(chǎn)生反電暈，有效克服了高比電阻粉塵收塵難的問題，可最大限度地減少二次揚塵。同時降低對煤種變化的敏感性，增加靜電除塵器對不同煤種的適應(yīng)性，大幅提高靜電除塵器的除塵效率，顯著降低靜電除塵器出口粉塵濃度。此種技術(shù)應(yīng)用范圍比較廣，在原有靜電除塵器末級電場進(jìn)行改造，克服了現(xiàn)場環(huán)境空間限制的因素，且改造一個移動電極電場能夠起到常規(guī)靜電除塵器兩個電場的作用，所以特別適合于老機(jī)組靜電除塵器的改造。 圖3為旋轉(zhuǎn)電極示意圖。

圖3 旋轉(zhuǎn)電極示意

4.2 旋轉(zhuǎn)電極可能出現(xiàn)的問題分析

（1）旋轉(zhuǎn)電極使用的集塵極板為平板式，改變了原有靜電除塵器集塵極板帶有槽溝的型式，當(dāng)系統(tǒng)漏風(fēng)、排煙溫度高、煤質(zhì)變化等造成煙氣處理量大時，有可能造成粉塵二次飛揚。

（2）燃用煤質(zhì)如果發(fā)生變化，如粉塵SiO2、Al2O3或粉塵比電阻顯著增加等，前級電場粉塵荷電受到影響，末端旋轉(zhuǎn)電極除塵量增加，除塵效果受到影響，可能造成整體的除塵器效率下降。

（3）根據(jù)旋轉(zhuǎn)電極設(shè)計原理，其除塵能力相當(dāng)于原有的兩個電場，如果旋轉(zhuǎn)電極的電場出現(xiàn)故障，則會影響末級電場的除塵效率，相當(dāng)于靜電除塵器退備一個電場。

（4）連續(xù)運行對旋轉(zhuǎn)電極的鋼刷的磨損及極板的磨損很大，當(dāng)相互之間的磨損量達(dá)到一定程度，極板積灰可能不能夠徹底清除干凈。

（5）在粉塵中旋轉(zhuǎn)電極的鏈條，對于其長期在高溫、高硫煙氣中的耐腐蝕、耐磨損，以及自身調(diào)節(jié)功能的可靠性尚需要觀察。

（6）由于旋轉(zhuǎn)電極在末端電場位置，電極收集的細(xì)粉塵由鋼刷清理，清理后的細(xì)粉塵不是像電除塵器那樣成片脫落，因此在鋼刷位置的煙氣短路也可能會造成二次塵飛揚。

（7）由于旋轉(zhuǎn)電極改造增加了一套旋轉(zhuǎn)傳動系統(tǒng)，設(shè)備運行時會增加缺陷發(fā)生率，隨著運行周期的增加，可靠性會下降，影響除塵效率。

（8）旋轉(zhuǎn)電極是連續(xù)運轉(zhuǎn)的，當(dāng)鋼刷磨損嚴(yán)重或損壞，極板積灰得不到及時清除，收塵效果會下降甚至出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象。

5 低溫靜電除塵器改造

5.1 低溫靜電除塵器技術(shù)特點

為了靜電除塵器進(jìn)口煙道煙氣余熱的有效利用，在靜電除塵器進(jìn)口煙道設(shè)煙氣調(diào)溫裝置，采用汽輪機(jī)凝結(jié)水與熱煙氣通過煙氣余熱利用裝置進(jìn)行熱交換，汽輪機(jī)凝結(jié)水獲得額外的能量，且使進(jìn)入靜電除塵器的煙氣溫度由150℃降低到90℃～100℃，實現(xiàn)了煙氣余熱的有效利用，同時提高了除塵效率。

進(jìn)口煙道的煙氣溫度降低且控制在煙氣酸露點以上的10℃～20℃，使靜電除塵器煙氣中的粉塵比電阻降低，進(jìn)入靜電除塵器的煙氣量相對減少及電場風(fēng)速降低，提高了靜電除塵器的除塵效率，同時可以避免低溫?zé)煔飧g。加裝煙氣調(diào)溫裝置進(jìn)行回收鍋爐排煙余熱，降低機(jī)組供電煤耗，提高經(jīng)濟(jì)性，最大限度地實現(xiàn)節(jié)能減排。圖4為低溫靜電除塵器煙氣調(diào)溫裝置示意圖。

圖4 低溫靜電除塵器煙氣調(diào)溫裝置圖

5.2 低溫靜電除塵器可能出現(xiàn)的問題分析

（1）當(dāng)煙道內(nèi)的氣流分布不均、局部高風(fēng)速及煙塵濃度較高時產(chǎn)生的磨損，會造成換熱管發(fā)生泄漏，降低煙氣余熱換熱裝置的使用壽命。

（2）當(dāng)煙氣的流速參數(shù)發(fā)生變化，聲波清灰器發(fā)生故障，可能出現(xiàn)換熱管積灰，降低煙氣余熱換熱效率。

（3）如果煙氣溫度控制不當(dāng)，造成低溫?zé)煔獾母g，可能出現(xiàn)換熱管泄漏，降低煙氣余熱換熱裝置的使用壽命，同時造成煙道及靜電除塵器本體內(nèi)進(jìn)水。

（4）靜電除塵器進(jìn)口煙氣降溫后可能發(fā)生對靜電除塵器本體，特別是極板極線造成腐蝕。

（5）設(shè)置煙氣余熱利用裝置，可能會增加系統(tǒng)阻力。

（6）對于沒有進(jìn)行低氮燃燒器和脫硝改造的機(jī)組，進(jìn)行煙氣換熱裝置換熱面積設(shè)計時，應(yīng)充分考慮低氮燃燒器和脫硝改造后鍋爐排煙溫度升高的影響。

6 結(jié)論

受燃煤電廠燃用煤種煤質(zhì)的變化及其他因素的影響，靜電除塵器的實際除塵效率也會受到影響。除塵器組合技術(shù)是在靜電除塵器自身的基礎(chǔ)上，使其性能得到進(jìn)一步升華，可有效提高靜電除塵器的除塵效率，但是這些組合技術(shù)均有其一定的適用范圍，需要合理選取。選擇靜電除塵器及其組合技術(shù)必須發(fā)揮各自的優(yōu)勢，盡量避免其缺點，并不是每一種技術(shù)都具有絕對的優(yōu)越效果，因此在新建或?qū)υ徐o電除塵器進(jìn)行改造時，應(yīng)該針對電廠設(shè)備的實際運行工況及現(xiàn)場條件進(jìn)行選擇，以保證靜電除塵器改造后能夠穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)運行，同時粉塵排放濃度滿足環(huán)保要求。

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