摘要：随着人们对环境保护的日益重视，锅炉电除尘器在大气污染治理中需要寻找突破和改进。低低温电除尘技术不仅可提高电除尘效率、满足低排放要求，而且可降低电耗，减小下游设备规格，去除大部分的SO3，降低脱硫用水率等，对低低温电除尘技术进行系统研究显得尤为重要。鉴于此，本文是对低低温电除尘与常规电除尘工程应用对比进行研究和分析，仅供参考。
关键词：锅炉；低低温电除尘技术；性能；灰硫比；离线振打
引言：低低温电除尘技术可有效提高电除尘器的除尘效率，是常规电除尘器实现“超低排放”的最佳提效改造方式之一。介绍了低低温电除尘技术特点，提出了常规电除尘器进行低低温改造前需要进行的方案选型和技术参数计算，包括酸露点、入口烟气温度、灰硫比、低温腐蚀控制、提效幅度评判。
一、低低温电除尘系统简介
1、概述
低低温电除尘系统是在电除尘器前增加换热系统（一般是以水为媒介的GGH或低温省煤器），将进入电除尘器的烟气降低到酸露点以下，一般为85~90℃，烟气中大部分的SO3因温度降低而在换热系统中冷凝成硫酸雾，并被粉尘吸附、中和，粉尘比电阻显著降低，反电晕得到有效避免，提高除尘效率，扩大电除尘器对煤种的适应性，并去除大部分的SO3，若采用低温省煤器，还可减少约5%的能耗。
2、工艺路线
低低温电除尘系统与传统工艺路线布置不同的是电除尘器的上游布置了GGH热回收器。系统布置方式主要有2种，如图1所示。方式①是将烟气冷却器中的热量回收，用于加热锅炉配套的汽轮机用汽，节能效果非常明显。方式②是将烟气冷却器中的热量回收，传送到烟囱前的烟气再加热器，提高被排放的烟气温度，使烟气扩散性增加。由于日本对烟气排放温度有要求，因此，日本基本上都采用这种方式。
图1低低温电除尘系统布置
二、对煤种的适用性
如图2所示，在高温电除尘器（300~400℃）和低温电除尘器（130~150℃）中低碱低硫物质的比电阻超过反电晕临界比电阻，而在90℃左右时其比电阻可以降低到反电晕临界比电阻以下。低低温电除尘器的荷电性能稳定，集尘性能可大幅上升，几乎所有的煤种包括低碱煤种也可避免反电晕现象。
图2粉尘比电阻与烟气温度、煤种的关系
低低温ESP使原集尘性能非常差、在烟气排放方面不适合燃烧的煤种也可以维持合适的荷电状态，实现集尘性能的显著提升，使锅炉对煤种的适应范围扩大。烟气温度与除尘效率的变化曲线如图3所示，与低温电除尘器对于不同煤种除尘效率波动大相比，低低温电除尘器对于不同煤种除尘效率稳定，且除尘效率高。
图3除尘效率与烟气温度变化曲线
三、灰硫比
灰硫比（D/S）是粉尘浓度（mg/m3）与硫酸雾浓度（mg/m3）之比。
1、用灰硫比评判烟气对设备的腐蚀程度
由于电除尘器入口粉尘浓度高，一般有充足的粉尘来吸附冷凝的硫酸雾，从而保证设备的腐蚀率达到要求。日本三菱重工通过实验得出：若灰硫比大于10，腐蚀率几乎为零，实验数据如图4所示，目前三菱重工在运的低低温电除尘器灰硫比都远超过100，且没有发生设备低温腐蚀故障。美国南方电力公司同样借助灰硫比评价设备的腐蚀情况，如图5所示，当低低温电除尘器对应的燃煤的硫分为2.5%时，为避免设备腐蚀，需保证灰硫比在50~100。当燃煤的硫分更高时，灰硫比应大于200。所以，低低温电除尘技术设计时需要考虑煤种的硫分，相应选择合适的灰硫比。一般情况下认为灰硫比在100以上较为合适，但对于高硫煤，灰硫比宜在200以上。
图4灰硫比与腐蚀率的关系
2、灰硫比与除尘效率的关系
在低低温电除尘器系统设计时，如果灰硫比过大，因SO3凝聚而除尘效率改善将会不明显，低低温电除尘器的高除尘效率不能体现，因此，当灰硫比过大时，可通过向烟气中添加SO3的调质处理来改善灰硫比。在低低温电除尘器入口所连接的烟道内或者除尘器内部靠近入口烟道的位置向烟气注入SO3或硫酸，由于低低温电除尘器入口的烟气温度在酸露点以下，气态SO3会变成雾状SO3，足够的雾状SO3会完全吸附或附着在烟气中的粉尘上，明显提高低低温电除尘器的除尘效率。文献[7]研究表明，烟气调质技术应满足以下注入SO3浓度注入SO3的体积分数＜[2×电除尘器中入口含尘浓度－注入SO3或硫酸前的烟气SO3的体积分数（1）从式（1）反推可以得出灰硫比在200左右对烟气性能最为合适。综上所述，低低温电除尘器设计时需要考虑不同硫分煤种相应的灰硫比，达到避免设备腐蚀，使烟气特性有明显改善和烟气酸露点温度在合适范围的目的。
图5美国南方公司评价腐蚀方法
3、最佳灰硫比的计算
根据灰硫比的定义和SO3液化并吸附在粉尘表面的规律，综合考虑锅炉系统常用工况系数的习惯，推导出燃煤电厂烟气灰硫比的估算公式和硫酸雾含量的估算式为
式中：CD/S为灰硫比值；QD为电除尘器入口粉尘流量，t/h；QH2SO4为电除尘器入口硫酸雾流量，t/h；η1为燃煤中收到基硫转换为SO2的转换率（可按100%考虑，此时灰硫比最小）；η2为SO2转换为SO3的转换率（由锅炉和脱硝系统厂家提供，若没有相关系数，取为0.8%~3.5%，一般取最大值3.5%）；M为锅炉燃煤量，t/h；Sar为煤中收到基硫分，%。
四、低低温电除尘器在烟气协调治理中的作用
1、低低温电除尘系统对脱Hg的影响
低低温电除尘系统可有效提高脱Hg效率，气态Hg被换热器和低低温电除尘器去除，效率对比数据如图6所示。低低温电除尘系统由于大部分不利于脱Hg的SO3等被去除，从而大幅提高脱Hg的效率。在氧化还原脱Hg法中，SO3对脱Hg的具体机理有待进一步的研究。在活性炭吸附法中，SO3与Hg竞争活性炭（飞灰）的吸附表面，减少活性炭对Hg的吸附能力。
图6、低低温电除尘器对脱Hg的影响
2、低低温电除尘系统对脱硫系统的影响
低低温电除尘系统降低了烟气温度，使烟气量和脱硫系统的用水率降低，减少了脱硫系统的二次污染，同时，由于低低温电除尘器将脱硫系统不能脱去的SO3大部分去除，脱硫系统避免了因SO3结露形成的腐蚀性硫酸雾，减少了脱硫系统的腐蚀风险。因此，低低温电除尘器对烟气协调治理的脱硫系统有非常大的作用。
结束语
低低温电除尘器除尘效率高，得到了国内的应用验证，本文介绍了常规电除尘器进行低低温提效改造的步骤和方法。2)提出了低低温改造必须进行计算的2个参数:灰硫比和酸露点，以确定低低温电除尘器入口烟气温度、提效幅度、低温腐蚀。3)低低温改造在电除尘器本体结构上需进行灰斗、人孔门和振打孔、绝缘子室的改造;在电气上需进行二次扬尘控制。
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论文作者:黄艳昆
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/11
标签：电除尘器论文; 低温论文; 烟气论文; 电除尘论文; 系统论文; 效率论文; 粉尘论文; 《电力设备》2018年第17期论文;