火電廠除塵效能研究與技術(shù)改造探索

劉文靜，張金剛，胡延?xùn)|，白雪玲，徐建路

（1.蘭州信息科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730300；2.天津國投新能源有限公司，天津 300300；3.蘭州鋁業(yè)有限公司，甘肅 蘭州 730060）

1 前言

煤電生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量煙塵，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，含有微細(xì)顆粒物及二氧化硫為主的硫化物。PM2.5微小顆粒收集效率不高，懸浮在空氣中形成吸入顆粒物，影響空氣質(zhì)量。由于燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙塵是大氣污染中的主要根源，降低煙塵濃度，對改善空氣質(zhì)量，提高生活環(huán)境，推進經(jīng)濟增長，營造與環(huán)境發(fā)展相適應(yīng)的綠色生產(chǎn)有重要意義。

向軼結(jié)合排放標(biāo)準(zhǔn)闡述預(yù)荷電技術(shù)，提高了細(xì)顆粒物的捕集效果，顆粒物濃度降低，并且降低了部件壓力損失。Jaworek等人提出可通過兩種途徑改進PM2.5的除塵效率，將荷電和捕集過程分離，增大了顆粒物粒團直徑，提高收塵能力。趙爽通過分析粉塵顆粒三種不同脈沖電場中同時進行荷電和凝并，測得流量對凝并效果有很大影響。賈沛等開發(fā)出橫向雙極靜電裝置，產(chǎn)生相反兩種電荷，有良好的湍流混合和凝并效果，當(dāng)外加電壓超過11kV，提高了對微細(xì)顆粒物的捕集效率。許馨月研究袋式除塵器中圓筒濾袋改為褶皺濾袋后，粉塵在灰斗中沉降的影響，濾袋長度L=5m時粉塵在灰斗中的沉降率最佳，濾袋滲透率越大，除塵器內(nèi)部流場速度分布越均勻，粉塵更易沉降至灰斗。

2 除塵技術(shù)應(yīng)用

隨著新技術(shù)迅速發(fā)展，煙氣除塵效能也逐步提升，處理鍋爐煙氣中粉塵技術(shù)主要包括以下3類。

2.1 靜電除塵技術(shù)

火電廠生產(chǎn)中燃煤產(chǎn)生粉塵顆粒直徑較小，摩擦?xí)r在顆粒間產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，接入外加電場可吸附懸浮顆粒，起到了高效除塵的目的。靜電除塵時兩端為高壓電極，可使排放煙塵產(chǎn)生電離作用，其中煙塵顆粒帶有負(fù)電荷，在直流電場作用下，負(fù)電荷的粉塵向正極板方向移動，在正極板表面形成堆積層，凈化煙氣質(zhì)量。

2.2 濕式除塵技術(shù)

濕式除塵采用堿性液體噴淋，與煙氣混合去除顆粒物與硫化物等。煙氣經(jīng)通道流入水幕，與噴霧相碰撞，形成潮濕的氣團，隨氣流進入霧化器與堿性水反應(yīng)，直徑較大的顆粒在重力作用下落入水面，殘留的固體顆粒進入旋流板中發(fā)生反應(yīng)，致充分吸收。

2.3 袋式除塵技術(shù)

典型除塵技術(shù)的一種，多用于箱體式濾袋除塵裝置，布袋數(shù)量與安裝角度都與凈化效果有很大關(guān)系，煙塵均勻進入過濾單元，凈化后的氣體進入濾袋內(nèi)部排出除塵裝置。濾袋外部粉塵增加時，需對濾袋進行再生處理，采用濾袋變形與振動去除表層顆粒達(dá)到再生目的。

3 案例分析

3.1 數(shù)據(jù)采樣

某火電廠總裝機容量3×300MW，采用高壓靜電除塵設(shè)備，每臺爐配置2臺雙室四電場靜電除塵器，設(shè)計電除塵入口粉塵含量12900mg/Nm3，脫硫入口要求粉塵濃度＜100mg/Nm3。由于設(shè)備運行周期較長，內(nèi)部陽極板損壞，陰極板芒刺有彎曲變形，收塵效率僅為98.06%，需在除塵器裝置中進行技術(shù)改造，提高凈化能力。

傳統(tǒng)除塵技術(shù)當(dāng)煤質(zhì)中灰分的含量較小時，凈化效果明顯；若出現(xiàn)煤質(zhì)質(zhì)量不穩(wěn)定，灰分較多時，煙氣除塵后仍然留有固體顆粒與硫化物，對大氣造成污染的同時影響生態(tài)環(huán)境。

采集重要影響因素數(shù)據(jù)，根據(jù)煤質(zhì)理論分析煙氣中粉塵濃度，與校核煤質(zhì)對比，分析除塵器入口煙塵濃度。對比灰渣成分，確定參配煤質(zhì)特征，計算煤質(zhì)偏離值，減少動態(tài)變化參數(shù)影響除塵效率。分析飛灰化學(xué)成分差異，隨氣流經(jīng)過電除塵器均勻電場通路時，飛灰比電阻變化較大，電荷被吸附能力有差別，比電阻增加時，荷電能力下降，造成顆粒逃逸。

3.2 方案對比

對運行中的除塵器進行改造優(yōu)化，解決技術(shù)難點，降低出口濃度，但受到原有設(shè)備空間布置、安裝方式等條件限制，對比改造方案如下。

方案一：加裝旋轉(zhuǎn)電極板，該技術(shù)能夠有效降低煙塵中的顆粒物與硫化物，達(dá)到凈化的目的，但因旋轉(zhuǎn)過程中基本持續(xù)受到鋼刷摩擦，很容易產(chǎn)生磨損，降低設(shè)備的無故障時間，加大故障率，增加維修成本，改造周期較長，新增旋轉(zhuǎn)極板技術(shù)成本巨增。

方案二：采用高頻電源，將原有的兩相工頻高壓電源改造為三相高頻電源，改造周期較短，但收塵能力提升不明顯，更突出的不足在于該方案中的高頻電源，對比國產(chǎn)設(shè)備與進口設(shè)備的采購成本與故障率，經(jīng)濟性不佳，返廠維修率增加，影響設(shè)備可開動時間。

方案三：替換除塵袋，在部分電場區(qū)域更換為待除塵并增加反向收灰再生系統(tǒng)，該方案中濾袋外壁中堆積的粉塵太多時造成過濾阻力增大，過濾效率降低，反向清除濾袋外壁的灰塵時，前端帶電粉塵吸附，濾袋后無法清除，濾袋的再生能力下降，長此以往影響過濾效果。

方案四：增設(shè)導(dǎo)電溜槽，在易于安裝的電場區(qū)域末端增加導(dǎo)電溜槽，如圖1所示。該溜槽與氣流方向一致，與收塵板平行并設(shè)置成正極，長度為300mm密化的濾槽。

圖1 收塵原理

3.3 改造方案及效果監(jiān)測

根據(jù)不同方案對比與分析，采用改造便捷，經(jīng)濟效益合理，設(shè)備維護成本較低的第四種方案進行改造與優(yōu)化。

（1）改造過程。本次改造方案在第二、第三電場末端增設(shè)導(dǎo)電濾槽，優(yōu)化高頻電源，修復(fù)極板，更換陰極線纜。如圖2所示。

圖2 加裝導(dǎo)電溜槽

每排收塵板的末端增設(shè)導(dǎo)電濾槽，大幅增加電場收塵面積，粉塵顆粒與溜槽導(dǎo)板撞擊，發(fā)揮更大靜電捕集和攔截過濾優(yōu)勢，收集更多游離粉塵，提高除塵效率。

（2）效果監(jiān)測。采用煙塵平行采樣儀，在除塵器進、出口煙道測定斷面采樣。監(jiān)測期間保證鍋爐在額定負(fù)荷下穩(wěn)定運行，暫不進行增減負(fù)荷操作，經(jīng)檢測效率為99.25%，較改造之前出口除塵效率98.06%，提高了出口除塵效率，確保了最終排放煙塵顆粒含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。如表1所示。

4 結(jié)語

除塵技術(shù)廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，除塵方式也隨技術(shù)升級而提質(zhì)。但因改造難度大、成本較高，改造后新舊設(shè)備不兼容與效率不匹配等因素，影響改造效果。經(jīng)驗證增加導(dǎo)電溜槽優(yōu)勢明顯，改造后未出現(xiàn)故障，排放煙氣符合國家標(biāo)準(zhǔn)，該方案也為相似除塵器改造提供了參考依據(jù)。