大唐环境产业集团股份有限公司 北京 100097
摘要：静电除尘器的性能是燃煤电厂烟尘超低排放的关键，文章对影响静电除尘器效率的几个主要问题进行介绍，并对几种提效改造技术详细分析，提出能够达到燃煤电厂烟尘超低排放的技术组合，为工程设计提供参考。
关键词：静电除尘器；烟尘超低排放；提效改造；
Efficiency improvement technology of Electrostatic Precipitator to realize ultra-low emission in coal-fired power plant
ChuaiGuangyi
（Datang Environment Industry Group Co.，Ltd.，Beijing，100097）
Abstract：The performance of Electrostatic Precipitator is the key to realize the dust ultra-low emissionsin coal-fired power plant，the main problems of efficiency of ESP were introduced，and severalefficiency improvementtechnologywere analyzed in detail，finally，the technology combination for ultra-low emission of coal-fired power plant can be put forward，which provide a reference for engineering design.
Keyword：Electrostatic Precipitator，dustultra-low emission，Efficiency improvement，
引言
在2014年9月，国家发改委、环保部、国家能源局联合印发的《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年》中指出：严控大气污染物排放，新建燃煤发电机组应同步建设先进高效除尘设施，东部地区（北京等11 省市）新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值（即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 mg/Nm3）。自从超低排放执行以来，燃煤电厂的技术路线一般是静电除尘器进行提效改造，烟尘排放浓度降低至20～40mg/Nm3，脱硫塔配置高效除雾器等综合手段实现烟尘浓度小于5mg/Nm3的目标限值。
1.国内现役静电除尘存在的主要问题
1.1烟气飞灰比电阻的影响
影响静电除尘性能的因素很复杂，对燃煤电厂而言，燃煤性质、飞灰性质、烟气成分等工况条件均为重要影响因素。
除尘器受到粉尘比电阻的干扰，具体表现在下面两点：其一，极板上的粉尘层是电晕电流的传导层，通过它使电晕电流到达接地的收尘极板。粉尘比电阻有一个临界点，假如高于这个临界点，在通过粉尘层的时候，电晕电流将无法顺畅传导，会对粉尘粒子的电场强弱、荷电率以及荷电量产生一定影响，此时如果未采取一定补救手段，将大大影响除尘效率。其二，粉尘比电阻比较高的时候，粉尘的黏附力大幅提高，黏附效果进一步增强，当试图清除电极上附着的粉尘层时，需要加大振打力度，这样以来，使得粉尘二次飞扬更加严重，大大降低了除尘效果。
1.2烟气和煤等物质自身特性所产生的作用
电除尘器的除尘效果在很大程度上受到煤的灰份、水份等因素的影响。煤本身的硫含量比较高，它所排出的烟气中SO2的含量也比较大，在特定条件下，SO2会转化为一定量的SO3，SO3往往会在尘粒的外表附着，因此会对粉尘外表的导电性能产生一定影响，一定工况下，含硫量与粉尘的比电阻呈反比，含硫量越大，粉尘的比电阻越低，粉尘收集起来就更容易。在使用高硫煤的时候，在影响电除尘器性能的诸多因素中，硫分是其主要因素，在使用低硫煤的时候，硫分的影响就没有那么强了，起主导作用的是煤灰中的碱氧化物的含量。燃煤的水分直接影响着烟气的温度，水分越大，温度越高，粉尘的外表导电性能便越强，相对来说，粉尘的比电阻较低。所以，当一个锅炉中，燃煤水分比较高的时候，对电除尘器的除尘效果产生最大影响的是水分。烟气中的含尘浓度，主要受到煤的灰分含量大小的影响。为了不出现电晕封闭情况，提升振打清灰能力和选择比较相称的极线是重要技术手段。
1.3受到本体结构的影响
所谓的本体结构因素指的是电除尘器本身的几何数据、预定的电场风速等。当电场风速大，电除尘器的体积将变小，不过，这样会使除尘效率下降。电除尘器本身的几何数据指的是电晕线间距、极板间距、总收尘面积、电场截面积等。当所要处理的烟气数量固定的时候，假如电场的截面积变小，一定会使得电场的风速加速，易发生二次飞扬，除尘效果受到一定影响。在增加电场长度的同时，也使得占地面积随着变大。相反，如果使电场面积增加，投资和钢耗成本随着增加，占用的空间体积也变大。所以，在确定电场截面积的时候，需要加入必要的经济技术分析，寻找最佳合理控制点。确定收尘面积，也需要开展经济技术的比较。当下，所有电除尘器中，400～450mm间距的极板占大多数，极线配置形式和供电电源的不同直接影响到放电极电晕线间距，放电极电晕线间距一般在也400～450mm。根据除尘效率的不同需求，可以根据实际情况选择4～5个电场。
2.静电除尘提高改造措施
2.1 提高电除尘器除尘效率的技术途径
一是提高供电强度和效率，可以提高电晕强度，提高荷电场强，因而提高荷电量、提高收尘场强，提高驱进速度，进而提高除尘效率。二是提高捕集能力：设置辅助电极，形成专门的收尘区，调节荷电和收集的矛盾，提高收尘场强；单独供电。三是消除二次扬尘。
2.2降低飞灰比电阻
2.2.1降低烟气温度，低低温除尘技术
经低温换热装置后静电除尘入口烟气温度由120℃降到90℃，绝大多数煤质的飞灰比电阻降低至1×1011，使得飞灰比电阻在有利收尘的数值范围内，从而有效消除反电晕现象，大幅提高静电除尘效率。
低低温电除尘技术将电除尘器入口烟气温度降至酸露点温度以下，在大幅提高除尘效率的同时可以高效捕集SO3，保证燃煤电厂满足低排放要求，并有效减少 PM2.5排放。低低温电除尘系统采用低温省煤器时，还可以将回收的热量加以利用，具有较好的节能效果。国内多个燃煤电厂低低温电除尘器的成功投运证明，这一技术可以很好地满足最严格的排放标准要求，具有显著的经济效益和广阔的市场前景。这一新型技术的开发应用，不但扩大了电除尘器的适用范围，而且为实现节能减排开辟了一条新路径。
低（低）温静电除尘技术通常是在静电除尘器前增加一级换热器，将烟气温度降低到酸露点（85 ～ 95℃）以下运行的静电除尘器．相比传统静电除尘技术，该技术烟气温度降低，烟尘比电阻、烟气流量和流速降低，除尘效率提高，脱硫系统进、出口温差减小，耗水量降低；此外，由于该技术回收了烟气余热，还具有节能效果．但由于低（低）温静电除尘技术比电阻下降，烟尘黏附力降低，二次扬尘会适当增加，此外还存在灰斗容易堵塞等问题．针对使用中设备可能出现低温腐蚀的问题，国内外研究及实践表明，当D/S〔ρ（粉尘）/ρ（SO3）〕大于100 时，烟气温度低于酸露点温度，形成的硫酸可被飞灰中的碱金属包裹，不会形成低温腐蚀；对于高硫、低灰煤种，如D/S≤50，硫酸雾可能未被完全吸附，则应考虑设备存在低温腐蚀的风险。
2.2.2烟气调质
在除尘器前对烟气进行调质处理，可以降低比电阻，使烟气条件适合电除尘器的工作环境，以提高除尘效率。
烟气调质技术是通过向烟气中注入调质剂SO3，改变烟尘的一些物理化学特性，降低比电阻、粘性等，从而提高电除尘器除尘效率。目前应用较多的调质剂是SO3，也可采用氨法烟气调质。
烟气调质的缺点：其一，应用具有一定的局限性，不是所有的工况都适合使用，也会受烟气条件和粉尘性质的影响和制约，其对煤种、烟气条件的适应性往往须经理论分析后，再经试验来确定；其二，投资高、系统结构复杂，运行不正常时，可能腐蚀设备，且会带来一定量的二次污染。
2.3.导电滤槽
导电滤槽是在不改变原有板卧式电除尘器结构原理的基础上，根据需要，在2-5个电场的尾部，即每排阳极板的末端增设具有静电捕集、增加拦截粉尘功能和一定均流能力的导电滤槽收尘装置。其原理示意图如下如图所示：
从上图可看到，荷电粉尘主要受到垂直收尘板表面的电场力和平行收尘板面的气流的作用，其合力方向正好指向滤槽进口处，由于粉尘带负电，而滤槽是正极，因此滤槽极板能有效捕集和过滤进入的已荷电粉尘，减小二次扬尘。它既有静电捕集粉尘的功能也有拦截过滤粉尘的作用，而且可提高收尘面积10%以上，同时还可以在电场中起到很好地气流均布的作用。
导电滤槽装置与壳体连接，与阳极板平行安装，且同为接地正极，其特点是：
（1）在不影响原电场收尘效果的同时，增加了拦截过滤粉尘功能，尤其是提高了对于后部电场较细粉尘的捕集，使收尘效率提高，可降低烟尘排放浓度25-40%。
（2）导电滤槽收尘装置在顺气流方向增加了电场面积（不影响内部走道通行为原则），相当于各排阳极板后面增加了一块极板的收尘面积，这对提高收尘效率非常重要，因为增加比集尘面积是从根本上提高除尘效率的有效手段。
（3）有利于各电场气流的均匀性，进而提高收尘效率。
（4）不会增加多余能耗，也不会出现大面积拆改设备造成的损失。
2.4新型高效电源的应用
燃用常规煤质的电厂主要采用三相电源和高频电源。相对于工频电源，三相电源具有系统供电平衡、功率因数高、输出直流电压更平稳、波动小等特点。高频电源平均电压比工频电源提高了25% ～ 30%，在高压脉冲条件下，高频电源可提高烟尘荷电量、克服反电晕、提高场强，进而提高除尘器效率。
高频电源的工作原理是：通过整流，高频电源将三相工频电源转变成了直流电，经逆变电路又将直流电转变成了高频交流电，再经过高频变压器升压高频整流桥整流之后便形成了高频脉动电流用于除尘器工作，它的工作频率约20～50kHz。一系列的窄脉冲组成了高频电源的供应电流，高频电源的脉冲频率、宽度和幅度能够进行变化和调节，能够将不同电压波形提供给电除尘器，且方便控制，所以能够按照电除尘器的工况，选择最恰当的电压波形，节约电能，使供电效率进一步提升，电除尘器的除尘效果进一步增强。
3．结论
静电除尘器提效改造方案的选择，应以满足烟囱出口烟尘超低排放限值为前提结合烟气系统的其他具备除尘功能的设备统筹考虑。若脱硫塔后设置有湿式除尘器时，静电除尘器改造宜采用高效电源结合导电滤槽或低低温静电除尘；不设置湿式除尘器时，宜采用电袋复合除尘器。
参考文献
[1]燃煤电厂电除尘器选型设计指导书中国环境保护产业协会电除尘委员会 2010年4月
[2]赵毅诚等 基于烟气超低排放的电除尘器深度提效改造措施研究 陕西电力 2016第44卷 第11期
[3]黄镇，等. 影响电除尘器效率因素及对策方法. 科技与企业 2014（21）
论文作者:啜广毅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第21期
论文发表时间:2018/1/6
标签：烟气论文; 电除尘器论文; 粉尘论文; 收尘论文; 电场论文; 效率论文; 电晕论文; 《建筑学研究前沿》2017年第21期论文;