揚(yáng)塵捕集罩電除塵技術(shù)分析及試驗(yàn)

趙海寶，朱錦杰，梁 江，錢(qián)長(zhǎng)亮

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

燃煤煙氣高效除塵技術(shù)落實(shí)是國(guó)家“節(jié)能減排”戰(zhàn)略的重要推動(dòng)力。電除塵器是目前應(yīng)用最廣泛的燃煤煙氣除塵設(shè)備[1-2]。陽(yáng)極板是電除塵器的核心部件，起到收集荷電粉塵的作用，然而現(xiàn)有常規(guī)極配型式下的陽(yáng)極板對(duì)二次揚(yáng)塵的收集作用小，電除塵器存在二次揚(yáng)塵致使出口粉塵濃度難以降低的技術(shù)瓶頸[3]，并且對(duì)超細(xì)粉塵及低荷電細(xì)粉塵的捕集效率低?，F(xiàn)有常規(guī)電除塵器的陽(yáng)極板主要為C型陽(yáng)極板或W型板陽(yáng)極板，對(duì)振打揚(yáng)塵的再收集效果較差，對(duì)接近但未吸附到陽(yáng)極板上的超細(xì)粉塵和低荷電細(xì)粉塵幾乎無(wú)法捕集。目前國(guó)內(nèi)外煙氣除塵采用的電除塵器和袋式除塵器具有成本低、市場(chǎng)成熟度高等優(yōu)點(diǎn)，但分別存在無(wú)法高效穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放要求和阻力高、二次污染的問(wèn)題[4]。

隨著2014年以來(lái)低低溫電除塵技術(shù)的普及，電除塵器出口粉塵濃度已可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定低于30 mg·m-3，其粉塵比電阻的大幅降低消除了反電暈現(xiàn)象，但是二次揚(yáng)塵仍明顯[5-6]，二次揚(yáng)塵已成為限制電除塵器進(jìn)一步降低出口粉塵濃度的主要因素。

因此，亟需開(kāi)發(fā)一種適合現(xiàn)有電除塵改造、一次投資成本低、運(yùn)行成本低、設(shè)備阻力小、無(wú)二次污染、克服二次揚(yáng)塵并且可穩(wěn)定達(dá)到超低排放要求的新型除塵技術(shù)。

1 揚(yáng)塵捕集罩電除塵器的結(jié)構(gòu)及機(jī)理分析

揚(yáng)塵捕集罩電除塵器的技術(shù)原理是在陽(yáng)極板沿氣流的末端設(shè)置金屬過(guò)濾裝置，收集振打揚(yáng)塵、非振打揚(yáng)塵及未捕集到陽(yáng)極板上的粉塵，相比只配置常規(guī)陽(yáng)極板的電除塵器，在具備常規(guī)電除塵器作用的同時(shí)，可更高效地捕集沿陽(yáng)極板側(cè)逃逸的細(xì)粉塵，從而降低電除塵器出口的粉塵濃度，提高電除塵效率[7-11]。

揚(yáng)塵捕集罩電除塵裝置原理如圖1所示。含塵煙氣通過(guò)進(jìn)氣喇叭均勻進(jìn)入電除塵器的各個(gè)通道，粉塵荷電后，在前端電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用下大部分吸附到陽(yáng)極板上被捕集，剩下的難荷電和振打逃逸的細(xì)粉塵被設(shè)置在電場(chǎng)最后一排的揚(yáng)塵捕集罩過(guò)濾和捕集，實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放。

圖1 揚(yáng)塵捕集罩電除塵裝置原理圖

揚(yáng)塵捕集罩收塵原理如圖2所示。含塵煙氣流進(jìn)電場(chǎng)，陰極線在高壓電下產(chǎn)生負(fù)高壓電場(chǎng)和負(fù)電荷，負(fù)電荷吸附到粉塵上，帶電粉塵在電場(chǎng)力作用下，朝陽(yáng)極板方向做拋物線運(yùn)動(dòng)。

圖2 揚(yáng)塵捕集罩收塵原理

當(dāng)粉塵在電場(chǎng)中荷電后，會(huì)受到電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)，迅速趨向陽(yáng)極板，并大部分被陽(yáng)極板捕集，少數(shù)未被陽(yáng)極板捕集的帶電粉塵和少量荷電粉塵也會(huì)在離子風(fēng)等作用力下沿陽(yáng)極板表面順氣流前行，從而沿著陽(yáng)極板附近進(jìn)入同陽(yáng)極板一同接地的揚(yáng)塵捕集罩，通過(guò)靜電吸附作用和揚(yáng)塵捕集罩表面粉塵層的攔截過(guò)濾作用，可有效捕集沿收塵板表面逃逸出電場(chǎng)的粉塵。超細(xì)粉塵等難荷電粉塵所受電場(chǎng)力較小，粉塵在流向陽(yáng)極板的同時(shí)，在到達(dá)陽(yáng)極板前被氣流帶走，這時(shí)，低荷電粉塵已經(jīng)到達(dá)陽(yáng)極板附近，通過(guò)設(shè)置在末排陽(yáng)極板附近的揚(yáng)塵捕集罩，將逃逸的低荷電粉塵捕集。

當(dāng)陽(yáng)極板進(jìn)行振打清灰時(shí)，被吸附在陽(yáng)極板上的粉塵在振打力的作用下成塊落入灰斗，但有一部分粉塵在氣流作用下再次被帶起，由于這部分粉塵在陽(yáng)極板附近，被氣流帶起后在陽(yáng)極板附近沿著氣流欲逃出電場(chǎng)。此時(shí)設(shè)置在末排陽(yáng)極板附近的揚(yáng)塵捕集罩，將振打逃逸的粉塵捕集，大幅降低振打時(shí)的出口粉塵濃度，提高除塵效率。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

淮北某電廠1號(hào)爐300 MW機(jī)組配備兩臺(tái)雙室五電場(chǎng)電除塵器，設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。二、三電場(chǎng)配高頻電源，四、五電場(chǎng)配脈沖電源，電除塵器設(shè)計(jì)比集塵面積108.74 m2·(m3·s-1)-1，設(shè)計(jì)電除塵器除塵效率為99.92%。

表1 淮北某電廠電除塵器主要技術(shù)參數(shù)

2.2 試驗(yàn)方法

2020年3月該機(jī)組開(kāi)展超低排放改造，粉塵排放控制采用電除塵器增設(shè)揚(yáng)塵捕集罩+濕法脫硫協(xié)同除塵方案，在原電除塵器每個(gè)電場(chǎng)末端陽(yáng)極板增設(shè)揚(yáng)塵捕集罩，控制電除塵器出口粉塵濃度不大于20 mg·m-3，通過(guò)濕法脫硫協(xié)同除塵，最終達(dá)到粉塵排放濃度不大于5 mg·m-3，達(dá)到超低排放要求。2020年4月項(xiàng)目改造完成，整體投運(yùn)。

改造后的電除塵器內(nèi)部及揚(yáng)塵捕集罩如圖3所示。

圖3 揚(yáng)塵捕集罩

揚(yáng)塵捕集罩整體采用錳鎳合金材質(zhì)，其濾網(wǎng)采用錳鎳合金冷拔絲織成，并采用錳鎳合金鋼板在四周進(jìn)行機(jī)械壓模包邊，濾網(wǎng)槽具有一定剛度，可靠的連接能夠保證振打力有效傳遞，其正反八條邊與合金絲網(wǎng)之間采取無(wú)損傷焊接，螺栓孔及連接螺栓位于包邊上，避免了斷絲和抽絲現(xiàn)象，確保了設(shè)備使用壽命。

在燃用煤灰成分、煙氣溫度相同的條件下，通過(guò)對(duì)該電廠改造前后電除塵器的性能參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明揚(yáng)塵捕集罩技術(shù)改造對(duì)電除塵器的除塵效率具有明顯的提升作用。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

該機(jī)組電除塵器改造前電除塵器出口平均粉塵濃度為29.38 mg·m-3，壓力降157 Pa，經(jīng)揚(yáng)塵捕集罩電除塵技術(shù)改造并經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的穩(wěn)定運(yùn)行后，在燃用硫含量為0.81%、進(jìn)口粉塵濃度為48.7 g·m-3的劣質(zhì)高灰煤種，機(jī)組負(fù)荷為280 MW時(shí)，電除塵器出口平均粉塵濃度為10.19 mg·m-3，見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)，電除塵器出口粉塵濃度降低明顯。

圖4 改造前后出口粉塵濃度和除塵效率對(duì)比

在煤種、負(fù)荷等其他工況相同的條件下，電除塵器經(jīng)揚(yáng)塵捕集罩電除塵技術(shù)改造后，設(shè)備阻力從157 Pa略上升至238 Pa，見(jiàn)圖5。

圖5 改造前后壓力降對(duì)比

除了本次應(yīng)用案例，揚(yáng)塵捕集罩電除塵技術(shù)在湖北華電青山某電廠350 MW機(jī)組的電除塵器上也進(jìn)行了改造應(yīng)用。測(cè)試結(jié)果顯示，電除塵器出口粉塵濃度從原來(lái)的約50 mg·m-3降低到15.3 mg·m-3。廣東曲靖某電廠300 MW機(jī)組電除塵器應(yīng)用揚(yáng)塵捕集罩電除塵技術(shù)，并結(jié)合高頻電源改造后，電除塵器出口粉塵濃度從原來(lái)的約40 mg·m-3降低到24.0 mg·m-3。

從應(yīng)用結(jié)果可以看出，揚(yáng)塵捕集罩電除塵適合應(yīng)用于電除塵器改造，可在原有設(shè)計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升電除塵效率，具有除塵效率高、改造費(fèi)用低、工期短等優(yōu)點(diǎn)。

需要注意的是，試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于應(yīng)用水含量高的煤質(zhì)或進(jìn)行了電除塵器前煙道噴水(比如脫硫廢水蒸發(fā)處理)的特殊情況，當(dāng)煙氣濕度超過(guò)20%時(shí)，若采用揚(yáng)塵捕集罩電除塵技術(shù)，存在黏灰增加的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)研制了一種揚(yáng)塵捕集罩電除塵器，分析了其在常規(guī)電除塵技術(shù)上提高粉塵捕集效率的技術(shù)原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并應(yīng)用在300 MW機(jī)組電除塵器。改造前后的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)改造后電除塵出口粉塵濃度從原來(lái)的29.38 mg·m-3降低至10.19 mg·m-3，實(shí)現(xiàn)了電除塵器出口粉塵濃度的大幅降低。

(2)國(guó)內(nèi)多套基于金屬網(wǎng)過(guò)濾作為常規(guī)電除塵器輔助技術(shù)的項(xiàng)目即將投運(yùn)。揚(yáng)塵捕集罩在電除塵器上的成功應(yīng)用為電除塵器廠家、燃煤電廠及金屬冶煉等工業(yè)煙氣粉塵治理領(lǐng)域提供了樣板工程，促進(jìn)了中國(guó)煙氣粉塵治理技術(shù)的發(fā)展。