電除塵器本體設(shè)計(jì)制造的優(yōu)化方法探討

呂群

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，北京 100097）

電除塵器本體設(shè)計(jì)制造的優(yōu)化方法探討

呂群

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，北京 100097）

盡管高效供電電源已在電除塵器技術(shù)領(lǐng)域得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，但如何更好地保障電除塵器在長(zhǎng)期運(yùn)行中節(jié)能降耗，包括如何更好發(fā)揮高效供電電源的效率，這需要電除塵器在本體設(shè)計(jì)和制造工藝上進(jìn)行細(xì)化和改進(jìn)。文章就影響電除塵器節(jié)能降耗的本體設(shè)計(jì)和制造工藝方面的細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行闡述，同時(shí)提出了改進(jìn)方法與建議。

電除塵器；節(jié)能降耗；本體設(shè)計(jì)和制造工藝

近年來(lái)，火電機(jī)組應(yīng)用電除塵器技術(shù)領(lǐng)域已推出很多有利于節(jié)能降耗的新技術(shù)，但對(duì)于火力發(fā)電廠輔機(jī)設(shè)備來(lái)說(shuō)，電除塵器仍是火力發(fā)電廠的高耗能設(shè)備之一。以600MW機(jī)組配套兩臺(tái)雙室四電場(chǎng)電除塵器為例，當(dāng)配套采用高效電源（高頻電源+脈沖電源）供電設(shè)備時(shí)，運(yùn)行耗電也要在500kW以上，若機(jī)組年運(yùn)行4000h，則電除塵器的年耗電量約為200萬(wàn)kW·h，以上網(wǎng)電價(jià)0.415元計(jì)算，如再加上電除塵器無(wú)益的電能損耗，年運(yùn)行費(fèi)用僅電費(fèi)就約100萬(wàn)元。這個(gè)例子表明，電除塵器即使采用了高效供電電源技術(shù)，在節(jié)能降耗方面也明顯有挖掘潛力。

1 電除塵器節(jié)能降耗現(xiàn)狀

目前，我國(guó)火力發(fā)電領(lǐng)域煙氣治理應(yīng)用最廣的除塵技術(shù)主要是靜電除塵技術(shù)、濾袋除塵技術(shù)，及二者結(jié)合的電袋除塵技術(shù)。電除塵器在應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)方面，又出現(xiàn)了干式電除塵器和濕式電除塵器，技術(shù)應(yīng)用方面又有移動(dòng)電極技術(shù)、導(dǎo)電濾槽技術(shù)、關(guān)斷振打技術(shù)等。在配套供電電源方面，高頻電源、脈沖電源等高效電源技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟。上述技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)階段的電除塵器與過(guò)去工頻電源的常規(guī)電除塵器相比，節(jié)能降耗方面已取得了巨大的進(jìn)步。但相比之下，電除塵器本體設(shè)計(jì)與制造工藝由于長(zhǎng)期受市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的影響，本體制造商出于降低制造成本的目的，導(dǎo)致電除塵器的本體設(shè)計(jì)粗放、工藝粗糙、新技術(shù)應(yīng)用遲緩，這種現(xiàn)狀已成為影響電除塵器進(jìn)一步節(jié)能降耗的重要因素。因此，優(yōu)化和深化電除塵器本體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與工藝，使之更有利于結(jié)合高效電源開(kāi)展節(jié)能降耗工作，讓電除塵器本體設(shè)計(jì)與制造工藝順應(yīng)節(jié)能降耗的要求，已成為一個(gè)重要課題。

2 電除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工藝影響節(jié)能降耗的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)及解決措施

2.1 陽(yáng)極板或陽(yáng)極板排的安裝方式

陽(yáng)極板不僅僅是建立電場(chǎng)，生成電暈，對(duì)粉塵進(jìn)行荷電的關(guān)鍵部件，而且是收集粉塵，盡可能抑制粉塵二次揚(yáng)塵或避免粉塵黏附產(chǎn)生反電暈的關(guān)鍵部件，為此，陽(yáng)極板或陽(yáng)極板排的安裝方式，對(duì)這些因素起著非常關(guān)鍵的作用。圖1、圖2、圖3是目前常見(jiàn)的陽(yáng)極板和陽(yáng)極板排的安裝方式。

圖1 陽(yáng)極板吊掛在陽(yáng)極框架梁且陽(yáng)極框架梁擔(dān)掛在大梁上的安裝

圖2 陽(yáng)極板吊掛在陽(yáng)極橫梁且陽(yáng)極橫梁直接擔(dān)在大梁上的安裝

圖3 陽(yáng)極板固定在陽(yáng)極橫梁且陽(yáng)極橫梁直接固定在大梁上的安裝

在火電機(jī)組配套電除塵器逐步大型化的前提下，很多實(shí)際應(yīng)用的陽(yáng)極板長(zhǎng)度已達(dá)到16米，導(dǎo)致陽(yáng)極板頂部振打已不適用，側(cè)部機(jī)械振打方式就成為普遍的應(yīng)用方式，這種振打方式?jīng)Q定了在極板頂部一定范圍內(nèi)，振打加速度與傳遞存在最弱的區(qū)域，如隨極板長(zhǎng)度的增大，不能很好地選配振打力，這個(gè)區(qū)域就會(huì)產(chǎn)生積灰，當(dāng)積灰嚴(yán)重時(shí)，將導(dǎo)致電場(chǎng)發(fā)生反電暈。圖3中電場(chǎng)通道頂部嚴(yán)重積灰現(xiàn)象，已讓該電場(chǎng)無(wú)法運(yùn)營(yíng)。事實(shí)上，就是主觀上認(rèn)為沒(méi)有發(fā)生反電暈的電除塵器，這個(gè)區(qū)域因振打加速度減弱的影響，造成板面灰塵始終高于極板下部，在灰塵厚度不足以崩塌下落之前，整個(gè)電場(chǎng)的供電受到這部分灰塵的影響，就會(huì)增大電除塵器的電能損耗，這種現(xiàn)象在一電場(chǎng)表現(xiàn)的并不明顯，但越是到末級(jí)電場(chǎng)，表現(xiàn)就越為明顯。

對(duì)于采用陽(yáng)極板排橫梁安裝方式的電除塵器，橫梁與殼體大梁安裝的接觸部位，應(yīng)以圓弧形線性接觸為主（如圖4），避免使用直接橫擔(dān)或焊接的結(jié)構(gòu)方式，采用圓弧形線性接觸結(jié)構(gòu)后，對(duì)于陽(yáng)極板排橫梁限位間隙，試驗(yàn)驗(yàn)證單側(cè)應(yīng)保持2mm的間隙，并且隨極板長(zhǎng)度的變化該間隙也有微量調(diào)整，在現(xiàn)場(chǎng)施工安裝中，定位塊不留限位間隙的做法必須要予以杜絕。對(duì)于單片陽(yáng)極板采用吊掛在固定梁上的安裝方式，需從接觸方式、掛鉤結(jié)構(gòu)及陽(yáng)極板上部法向加速度的試驗(yàn)情況，優(yōu)化吊掛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)際安裝中要嚴(yán)控安裝程序與步驟。

圖4 陽(yáng)極板橫梁支點(diǎn)圓弧線性結(jié)構(gòu)示意

2.2 陽(yáng)極板長(zhǎng)度增加后的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不足

由于火力發(fā)電單機(jī)機(jī)組向超臨界（600MW）、超超臨界（1000MW）、高效超超臨界（1350MW）大型化發(fā)展的需要，電除塵器陽(yáng)極板設(shè)計(jì)長(zhǎng)度也從早期的12～14米向16米發(fā)展，且不少的電除塵器設(shè)計(jì)選擇的陽(yáng)極板超過(guò)了16米，如大唐彬長(zhǎng)電廠16.3米的陽(yáng)極板，這個(gè)長(zhǎng)度超過(guò)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《電除塵器陽(yáng)極板》（JB/T5906-2007）適用范圍“不大于16,000mm”的要求。 實(shí)際上作為2007年的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，肯定是不能滿足電除塵器快速大型化發(fā)展的需求，但這之中也有一個(gè)問(wèn)題，12米極板的尺寸，在16米及以上時(shí)應(yīng)該有所不同，但是從國(guó)內(nèi)電除塵器制造商普遍的設(shè)計(jì)選擇看，極板寬度和極板防風(fēng)槽尺寸并沒(méi)有變化，而相反受市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的影響，極板防風(fēng)槽尺寸還被有意縮減。在振打設(shè)計(jì)方面，除了加大振打錘外也沒(méi)有大的結(jié)構(gòu)尺寸變化，這種現(xiàn)狀就加重了極板頂部振打加速度與傳遞最弱區(qū)域的形成，再加上陽(yáng)極板或陽(yáng)極板排安裝方式的影響，以及現(xiàn)有結(jié)構(gòu)下振打力一味增加的瓶頸問(wèn)題就變得更為明顯。實(shí)際上，一些導(dǎo)電濾槽可取得驚人的效果，與陽(yáng)極板從12米增加到16米，而防風(fēng)槽沒(méi)有變化甚至縮減有一定的關(guān)系。圖5是目前常用480的C型和Z型陽(yáng)極板。

圖5 常用陽(yáng)極板形式與規(guī)格尺寸

對(duì)于陽(yáng)極板長(zhǎng)度增加后的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)不足的問(wèn)題，需要陽(yáng)極板的生產(chǎn)制造商在研究不同極板長(zhǎng)度情況下，極板寬度和極板防風(fēng)槽尺寸的相應(yīng)變化，改變極板長(zhǎng)度變化而寬度、防風(fēng)槽尺寸一成不變的配套現(xiàn)狀，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)允許，可考慮沿著氣流方向，電場(chǎng)通道內(nèi)的最后一塊極板末端防風(fēng)槽采用導(dǎo)電濾槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.3 防止或減緩陰、陽(yáng)極腐蝕的投入不夠

通常新建電除塵器投入運(yùn)行時(shí)，只要不存在安裝質(zhì)量問(wèn)題，其效率、能耗都是穩(wěn)定的，但隨著投運(yùn)時(shí)限的增加，電除塵器的除塵效率及運(yùn)行能耗也會(huì)逐步變差，這里除了其他的設(shè)備因素外，關(guān)鍵的一個(gè)因素就是陽(yáng)極板面的銹蝕。國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠的大型電除塵器在早期研發(fā)時(shí)，很大程度借鑒了日本靜電除塵器株式會(huì)社的電除塵器、德國(guó)魯奇公司的系列電除塵器、丹麥F.L.史密斯公司的電除塵器技術(shù)，這些電除塵器技術(shù)的最初陰極線，甚至陽(yáng)極板都是不銹鋼材質(zhì)，如寶鋼配套引進(jìn)的日本電除塵器的陰極線和陽(yáng)極板就都是不銹鋼材質(zhì)。從當(dāng)時(shí)的電除塵器排放標(biāo)準(zhǔn)與能耗要求不高的實(shí)際國(guó)情出發(fā)，我國(guó)自主研發(fā)的電除塵器逐步將陰、陽(yáng)極改為碳鋼材質(zhì)，但是現(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)火力發(fā)電廠粉塵排放要求已越來(lái)越嚴(yán)，甚至已嚴(yán)于西方國(guó)家的排放要求，在節(jié)能降耗方面也提出了國(guó)家中長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，為此，依然采用早期粗放型的制造工藝，已明顯帶來(lái)設(shè)備后續(xù)運(yùn)行能耗增加的問(wèn)題，所以，未來(lái)電除塵器如何解決運(yùn)行時(shí)限增長(zhǎng)，極板銹蝕掛灰對(duì)除塵器效率和能耗的影響，應(yīng)該說(shuō)已是個(gè)較為迫切的研究課題。

相對(duì)于電除塵器陰極線，如何防止、減緩陽(yáng)極板腐蝕是問(wèn)題的關(guān)鍵，在使用不銹鋼材質(zhì)造價(jià)高、投入大的不利因素下，開(kāi)發(fā)具有耐高溫、附著力強(qiáng)、表面質(zhì)量好、耐酸腐蝕、導(dǎo)電性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)適用性好的導(dǎo)電防腐涂層是一個(gè)很好的技術(shù)方向。

2.4 招標(biāo)技術(shù)規(guī)范在執(zhí)行中的重視度不夠及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)手段不足

在節(jié)能降耗的大背景下，相對(duì)完整的招標(biāo)技術(shù)規(guī)范書應(yīng)包括細(xì)節(jié)要求，如：振打裝置應(yīng)保證電極整體產(chǎn)生足夠強(qiáng)的法向加速度、集塵極系統(tǒng)支吊方式及導(dǎo)向方式、最小振打加速度、振打位置等，這些內(nèi)容指標(biāo)都應(yīng)該在投標(biāo)書、技術(shù)協(xié)議中明確體現(xiàn)。作為電除塵器的用戶，未來(lái)不僅要關(guān)注排放、效率、漏風(fēng)、阻力等一些大的客觀指標(biāo)，更要關(guān)注影響長(zhǎng)期運(yùn)行節(jié)能指標(biāo)的設(shè)計(jì)與工藝環(huán)節(jié)，并且從電除塵器建設(shè)時(shí)就做到控制和監(jiān)測(cè)，在冷態(tài)升壓前后進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。同樣，對(duì)于電除塵器性能驗(yàn)收測(cè)試單位，未來(lái)對(duì)于振打加速度的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、陽(yáng)極板頂部積灰的檢測(cè)，也應(yīng)成為考驗(yàn)電除塵器性能是否合格的指標(biāo)，相對(duì)于此的檢測(cè)方法和檢測(cè)設(shè)備也需要有所發(fā)展。

3 結(jié)語(yǔ)

2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》（國(guó)發(fā)〔2015〕28號(hào)）；2016年底，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》（國(guó)發(fā)〔2016〕74號(hào)），國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部、科技部、工業(yè)和信息化部四部委聯(lián)合頒布《“十三五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，這一系列的高端部署，預(yù)示著未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，“制造強(qiáng)國(guó)”“節(jié)能減排”將成為貫穿我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要主題。電除塵器作為火力發(fā)電廠輔機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備之一，目前仍然屬于耗能高的設(shè)備，而且未來(lái)在“制造強(qiáng)國(guó)”“節(jié)能減排”的大方向下，電除塵器不僅僅只是高效率電源技術(shù)方面的發(fā)展，在本體設(shè)計(jì)差異化、制造工藝精細(xì)化等方面的發(fā)展，更是電除塵器“節(jié)能降耗”的基本保障。

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Discussion on Optimization Method of Reality Design and Manufacture of ESP

LV Qun

X701 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-5377（2017）09-0033-03