旋轉(zhuǎn)電極式電除塵布置方式研究及應(yīng)用

趙海寶，王賢明，姚宇平，何毓忠

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

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵布置方式研究及應(yīng)用

趙海寶，王賢明，姚宇平，何毓忠

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

旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)燃煤電場(chǎng)“超低排放”的有效技術(shù)之一，目前旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)采用灰斗下沉的布置方式，對(duì)于改造項(xiàng)目的適用性差。通過介紹適用于新建機(jī)組的常規(guī)旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器布置方式，提出了將常規(guī)電除塵器末電場(chǎng)改造為旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng)的新型布置方式，并進(jìn)行詳細(xì)分析。該新型布置方式已得到了成功應(yīng)用，提高了旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)的適用范圍和技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，為燃煤電廠粉塵高效治理技術(shù)提供了更多的選擇。

燃煤電廠；旋轉(zhuǎn)電極電除塵器；改造；布置方式

0 引言

隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，2014年，《環(huán)境保護(hù)法》以及三部委印發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020年）》等政策相繼出臺(tái)，國(guó)內(nèi)燃煤電廠超低排放控制、霧霾治理進(jìn)程明顯加快，粉塵治理成為當(dāng)下能源領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)電極式電除塵與低低溫電除塵結(jié)合技術(shù)是達(dá)到超低排放的主要技術(shù)路線之一[1]，可實(shí)現(xiàn)REEP（旋轉(zhuǎn)電極電除塵器）出口煙塵10 mg/m3以下[2]甚至5 mg/m3以下[3]的排放要求，節(jié)能減排效果明顯。旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)不僅可用于燃煤電廠除塵，也有50～500 m2燒結(jié)機(jī)機(jī)頭除塵超過20年的全球成功案例[4]，該技術(shù)已列入國(guó)家工信部、科技部、環(huán)保部聯(lián)合發(fā)布的《國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄（2014年版）》。

采用旋轉(zhuǎn)電極技術(shù)對(duì)老機(jī)組實(shí)施改造是當(dāng)前國(guó)內(nèi)用戶滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)的常用手段之一，但傳統(tǒng)REEP的結(jié)構(gòu)布置方式不僅限制了改造項(xiàng)目的順利實(shí)施，而且存在場(chǎng)地受限、改造費(fèi)用高、工期長(zhǎng)、安裝難度大等缺點(diǎn)，因此，隨著常規(guī)電除塵器末電場(chǎng)改造為旋轉(zhuǎn)電極式電場(chǎng)的項(xiàng)目越來越多，為適應(yīng)特殊的要求，研究新型旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)的布置方式迫在眉睫。

1 旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)及結(jié)構(gòu)

REEP的收塵原理與常規(guī)電除塵器相同，由前級(jí)常規(guī)固定電極電場(chǎng)和后級(jí)旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)組成[5]。旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)中陽(yáng)極部分采用旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的陽(yáng)極板和旋轉(zhuǎn)的清灰刷[6]。附著于旋轉(zhuǎn)移動(dòng)陽(yáng)極板上的粉塵在尚未達(dá)到反電暈形成的厚度時(shí)，就被布置在非氣流區(qū)域的旋轉(zhuǎn)清灰刷有效清除，因此不會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象且最大程度地減少了二次揚(yáng)塵[7]，增加了粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，其值可達(dá)固定電極電場(chǎng)的1.7倍以上[8]，而消耗的電功率僅為固定電極的1/2到2/3，除塵效率大幅提高，排放濃度降低，同時(shí)降低了對(duì)煤種變化的敏感性。常規(guī)電除塵器末電場(chǎng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)電極改造已成為提高燃煤電廠除塵效率的主要手段之一。REEP的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 REEP結(jié)構(gòu)

2 旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)常規(guī)布置方式及存在問題

REEP在設(shè)計(jì)時(shí)為防止刷清灰時(shí)因氣流引起二次揚(yáng)塵，需把清灰刷安裝在非氣流區(qū)域，為方便維護(hù)，清灰刷兩端的軸承一般需安裝在除塵器外部，整體布置方式如圖2所示。因此，一般灰斗需下沉約2 m，即圖2中A區(qū)，A區(qū)放大如圖3所示。因其具有維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，新建項(xiàng)目和場(chǎng)地空間、集塵面積足夠的改造項(xiàng)目一般采用該布置方式。新建項(xiàng)目安徽淮北平山2× 660 MW機(jī)組電除塵器采用了該布置方式，結(jié)合低低溫電除塵技術(shù)，該項(xiàng)目的REEP設(shè)計(jì)出口粉塵濃度小于12 mg/m3。

圖2 常規(guī)REEP布置方式（方案一）

圖3 A區(qū)放大視圖（方案一）

對(duì)于改造項(xiàng)目，該方案有以下缺點(diǎn)：灰斗下方需足夠的空間；灰斗需整體更新，改造工期較長(zhǎng)；末電場(chǎng)長(zhǎng)度不變，旋轉(zhuǎn)電極極板長(zhǎng)度不能加長(zhǎng)，集塵面積有限等。而改造項(xiàng)目一般存在工期緊、場(chǎng)地不足、除塵效率要求高等特點(diǎn)，因此，較多改造項(xiàng)目不適用該方案。

3 改造項(xiàng)目新型布置方式設(shè)計(jì)及應(yīng)用

改造總體布置方案二如圖4、圖5所示，整體利用原機(jī)組末電場(chǎng)灰斗，灰斗不作改動(dòng)，內(nèi)部裝入清灰刷軸承支架，使用塵中軸承，軸承置于電除塵器內(nèi)部，且與清灰刷一同處于非氣流沖刷區(qū)域。

該方案對(duì)電除塵器整體改動(dòng)很小，用鋼量少，改造工期短，改造費(fèi)用低，并已成功應(yīng)用于華潤(rùn)電力（荷澤）有限公司2×645 MW機(jī)組改造項(xiàng)目，粉塵排放濃度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

改造總體布置方案三如圖6、圖7所示，在末電場(chǎng)灰斗上方開出2個(gè)通道，通道與電除塵器內(nèi)部空間分割，與外部空間及走梯連通，通道一側(cè)支架用于安裝清灰刷軸承，在維護(hù)時(shí)，可直接通過該通道檢修清灰刷軸承、檢查清灰刷的運(yùn)行情況。該方案與方案一不同的是對(duì)灰開孔形成通道，使清灰刷軸承置于電除塵器煙氣外側(cè)，軸承使用環(huán)境得到改善，檢修方便，但改造工作量及難度較大，工期較長(zhǎng)。該方案已成功應(yīng)用于江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司三期電除塵器改造項(xiàng)目，粉塵排放濃度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖5 B區(qū)放大視圖（方案二）

圖6 改造總體布置方案三

圖7 D區(qū)放大視圖（方案三）

在具體方案選型時(shí)，如果采用方案二和方案三，即末電場(chǎng)空間不變動(dòng)的改造方案，因電除塵器集塵面積不夠而不能達(dá)到要求除塵效率時(shí)，可考慮如圖8、圖9所示改造方案，圖8所示方案四通過擴(kuò)大第四電場(chǎng)長(zhǎng)度而增加集塵面積，圖9所示方案五通過增加電場(chǎng)高度而增加集塵面積，2種方案均可大幅提高除塵效率。

圖8 改造總體布置方案四

圖9 改造總體布置方案五

圖8 所示改造方案四是采用第四電場(chǎng)出口側(cè)立柱及殼體相應(yīng)部分向煙氣出口方向移動(dòng)；增加第四電場(chǎng)殼體側(cè)面封板橫向長(zhǎng)度；第四電場(chǎng)灰斗1面利舊，另外3面補(bǔ)充相應(yīng)部分；新增陰極系統(tǒng)及旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極系統(tǒng)。對(duì)于該方案，灰斗約3/4部分可利舊適用，相比1臺(tái)640 MW機(jī)組灰斗整體更新方案，該方案可節(jié)約灰斗鋼材約15 t，考慮安裝工期、人工費(fèi)、運(yùn)費(fèi)等，經(jīng)濟(jì)效益明顯。該方案已成功應(yīng)用于阜陽(yáng)華潤(rùn)2×640 MW機(jī)組電除塵器改造項(xiàng)目，粉塵排放濃度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖9所示改造總體布置方案五抬高電除塵器以增加上部電場(chǎng)高度，從而大幅增加4個(gè)電場(chǎng)的集塵面積，末電場(chǎng)旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)灰斗一部分利舊，下沉部分新增。該方案除塵效率提高幅度大，改造難度相對(duì)較高，電除塵器下方和上方需有足夠的空間。

在分析改造電場(chǎng)寬度時(shí)，為更好地利用電場(chǎng)空間，在分析煤種、煙氣伏安特性等工況合理的情況下，可配備混合極間距的方式：根據(jù)每個(gè)通道的具體尺寸，可混合配備860 mm極間距和920 mm極間距。

綜上所述，在具體項(xiàng)目方案選型時(shí)，可對(duì)以上5種改造方案進(jìn)行詳細(xì)論證，結(jié)合電廠場(chǎng)地、改造工期、除塵效率改造目標(biāo)、改造費(fèi)用預(yù)算、工況、煤種類型等具體情況，選擇合適的改造方案，從而達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，5種方案的特點(diǎn)比較如表1所示。

表1 布置方式特點(diǎn)比較

4 結(jié)論

在研究REEP常規(guī)改造和新建機(jī)組方案的基礎(chǔ)上，提出了適用于改造項(xiàng)目的5種新型布置結(jié)構(gòu)方案，詳細(xì)介紹了結(jié)構(gòu)布置方式及其關(guān)鍵技術(shù)，包括使用塵中軸承、開出維護(hù)通道、加長(zhǎng)末電場(chǎng)長(zhǎng)度、提高除塵器高度、極間距混合配置等方式。新型布置結(jié)構(gòu)方案可根據(jù)具體項(xiàng)目滿足原灰斗整體或大部分利舊使用、除塵效率大幅提高、場(chǎng)地受限等要求，對(duì)幾種新型布置結(jié)構(gòu)方案改造工期短、費(fèi)用低、用鋼量少、場(chǎng)地適應(yīng)性好、集塵面積可調(diào)等特點(diǎn)作了闡述和比較，新型布置結(jié)構(gòu)方案在實(shí)際項(xiàng)目中的成功實(shí)施為燃煤電廠除塵改造方案提供了參考。

[1]TOSHIAKI MISAKA，YOSHIHIKO，MOCHIZUKI.Recent Application and Running Cost of Moving Electrode type Electrostatic Precipitator[C].Hangzhou：11th International Conference on Electrostatic Precipitation.2008.

[2]趙海寶，酈建國(guó)，何毓忠，等.低低溫電除塵關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國(guó)電力，2014，47（10）∶117-121.

[3]TOSHIAKI MISAKA，AKIO AKADAKA，HIROAKI YABUTA. Recent applications of Moving Electrode Electrostatic Precipitator[C].kyongju∶ICESPⅦ.1998.

[4]H.ANDO，N.SHIROMARU，Y.MOCHIZUKI.Recent Technology of Moving Electrode Electrostatic Precipitator[J]. International Journal of Plasma Environmental Science& Technology.2011（5）∶130-134.

[5]酈建國(guó)，王自寬，舒英鋼，等.旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器的應(yīng)用與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析[J].科技導(dǎo)報(bào)，2011（8）∶91-99.

[6]GAYLORD W，PENNEY.Adhesive Behavior of Dustin Electrostatic Precipitation[J].Journal of the Air Po11ution Control Association.1975（2）∶113-117.

[7]藪田宏昭.移動(dòng)電極形電気式集塵裝置（集塵技術(shù)＜特集〉）[J].日立評(píng)論.1982，64（2）∶105-110.

[8]T MISAKA，T OURA，M YAMAZAKI.Improvement of Reliability for Moving Electrode Type Electrostatic Precipitator[C].Cairns∶ICESP X.2006.

（本文編輯：徐 晗）

Study and Application of REEP Arrangement Mode

ZHAO Haibao，WANG Xianming，YAO Yuping，HE Yuzhong
（Zhejiang Feida Environmental Science&Technology Co.，Ltd.，Zhuji Zhejiang 311800，China）

The rotary electrode electrostatic precipitator（REEP）is a highly effective technology for ultra-low emission in coal power plant.The present REEP electric field adopts hopper sinking mode and might not adapt to reconstruction project.The paper introduces arrangement mode of traditional electrode electrostatic precipitator and suggests replacing it with REEP；moreover，it expounds the new mode.The new arrangement mode now is successfully applied，which expands application scope of REEP and improves its technical competitiveness，providing coal-fired power plants more options for effective dust treatment.

coal-fired power plant；REEP；reconstruction；arrangement

國(guó)家“863”項(xiàng)目《燃煤電站PM2.5捕集增效與優(yōu)化技術(shù)與裝備研制》（2013AA065002）

TK223.27

B

1007-1881（2015）12-0051-04

2015-05-06

趙海寶（1987），男，助理工程師，研究方向?yàn)殡姵龎m技術(shù)研究及電除塵設(shè)計(jì)。