四川某新建電廠（ 2×600MW）電除塵器選型設計

關民普 劉 盟

（河南省正大環境科技咨詢工程有限公司 河南 鄭州 450002）

0 前言

隨著《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）的逐步實施，國家對火電廠污染物排放標準越來越嚴格，同時隨著人類社會的發展和進步，人們對生活質量和自身健康愈來愈重視，對空氣質量也愈來愈關注。 “十一五”以來，我國環保產業經歷了從量變到質變的過程， 在快速發展的同時，加快了產業結構調整步伐，環保產業發展基本走過了以“三廢”治理為主要特征的發展階段，正在朝著有利于提高經濟發展的環境質量、提高經濟發展層次的方向發展，隨著環境保護意識的增強，煙氣治理技術的應用已越來越受到人們的重視。 電除塵器以其除塵效率高、運行管理方便和適應性強等特點， 已在各工業領域含煙氣治理中得到了廣泛的應用。本文將以四川某新建電廠鍋爐實際設計情況為依據，進行了該電廠電除塵選型設計。

1 電除塵器設計選型

1.1 設計依據標準

設計中依據的主要標準如下：

《燃煤電廠電除塵器技術條件》DL／T514－93

《電站鍋爐性能實驗規程》GB l0184－1988

《火電廠大氣污染物排放標準》GB l3223－2011

《火電廠煙氣誹放連續監測技術規范》 HJ／T 75－200l

《電收塵器調試、運行、維修、安全技術規范》 JB 6407－1992

《電除塵器機械安裝技術條件》ZBJ 8808－1989

1.2 本體設計計算

1.2.1 電場風速（υ）

由于粉塵粒徑很小，一般在3～15μm 之間，故不可取過高的電場風速，以免引起二次揚塵，根據該區域其他電廠電除塵器實際運行經驗，電場風速取1.06m/s。

1.2.2 電除塵器的截面積（F′）

1.2.3 除塵效率（η）

除塵效率可以根據電除塵器進口煙氣濃度和出口濃度來確定，根據最新《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011），出口排放濃度標準狀態下應小于30mg/m3。

標準狀況下煙氣的含塵濃度為

所以在忽略漏風的情況下，除塵效率可按下式計算

1.2.4 有效驅進速度的確定

影響驅進速度的因素很多，驅進速度比較難確定，且驅進速度與電除塵器的除塵效率和收塵極面積關系密切。 目前世界上都采用德意希公式來計算除塵效率，即

式中 η——電除塵器的除塵效率，%；

A——電除塵器收塵極面積，m2；

Q——煙氣量，m3/s；

ω——有效驅進速度，m/s。

從公式可以看出， 當被處理的煙氣量和收塵效率一定時。粉塵的驅進速度越大，則收塵極板面積越小。影響趨進速度的因素有煤的含硫量、水分、灰分、堿性氧化物的含量等，這些值越大驅進速度越大；比電阻越大，驅進速度越??；同極距越大，驅進速度越大。

由于電除塵器中影響粉塵電荷及運動的因素很多，理論計算值與實際值相差很多，所以不得不沿用經驗性或半經驗性的方法來確定驅進速度ω 值，結合四川巴蜀某電廠實際情況，并查閱有關資料，

該有效驅進速度ω 取0.09m/s

1.2.5 沉塵極比表面積f 的確定

1.2.6 所需要的沉塵極板面積A 的確定

所以 A=71.53×769.6=55051.81m2

計算求得的極板面積后，在選擇電除塵器的實際極板面積時，要考慮各種參數的準確性和電除塵器的結構等方面的影響，應將極板面積，適當增加一些余量，一般按5%左右考慮。 由于該極板面積較大，按3%考慮。

A′= A （1＋3%） ＝56703.36（m2）

1.2.7 電場高度（h）的確定

h 取11m

1.2.8 沉塵極間距（b1）的確定

一般電除塵器沉塵極間距為250～300mm。 但研究表明，如果極間距加寬，增大了絕緣距離，提高了火花放電電壓；加寬極間距可以提高兩極工作電壓。 粉塵的驅進速度也相應提高，電除塵器內電極的安裝和維修也都較方便；同時，由于粉塵驅進速度的增大。 在處理相同煙氣量和達到相同的收塵效率條件下，所需的沉塵極面積也減少了。 根據國內外的實踐來看，電廠鍋爐尾部使用寬間距電除塵器可以獲得更高的除塵效率和更低的排放濃度。 故本次設計采用400mm 的極間距。

1.2.9 氣體通道數的確定

電除塵器氣體通道數為

其中 F——有效截面積m2

b1——沉塵極間距m

h——沉塵極板有效高度m

l——電場長度m

v——氣體速度m/s

Q——處理工況氣量m3/s

A——所需要的沉塵極板面積 m2

沉塵極排數為n+1電暈極排數為n

取n=54 個通道即：單電場27 個通道

1.2.10 電場長度（l）的確定

又因為：l=vt

其中v——氣體在除塵器內流速m/s

t——氣體在有效電場內停留時間 s

所以氣體在有效電場內停留時間

1.2.11 電除塵器實際具有的除塵面積

1.2.12 每電場電暈線有效長度

其中 N——電場數。

由于“RS”型電暈極線在兩翅片端部都產生電暈放電，因此，可把“RS”型電暈線看成是相當于兩條圓電暈線放電效果。 所以“RS”型電暈極線計算有效長度為

1.3 選型結果

本次設計選型結果見表1。

表1 本次選型結果匯總表

2 設計中存在的問題及解決方案

2.1 存在問題

大量試驗表明， 粉塵高比電阻對除塵效率有很大影響。比如奧地利烏恩奇電站，在沒有考慮粉塵的高比電阻性質時除塵效率僅為65%，經過對粉塵比電阻的調節控制，在相同條件下，除塵效率提高到了99%以上。

比電阻值為104～1010Ω·cm 的粉塵，是適應于普通靜電除塵器最理想的粉塵。 發電廠煤粉鍋爐的煙塵，一般屬于不易捕集的粉塵范疇。 煙氣飛灰比電阻于溫度關系實驗室測試結果見表2。

表2 煙氣飛灰比電阻與溫度關系測試一覽表（試驗室測試）

2.2 分析原因

粉塵的比電阻對電除塵器的效率有很大的影響。 粉塵比電阻小，導電性好；比電阻大，導電性差。 比電阻過小的粉塵（例如炭黑粉塵）到達收塵極后，很快釋放出負電荷而成為中性，失去吸力，因而易于從收塵極上脫落，重返氣流，使除塵效率降低。比電阻過大的粉塵到達收塵極后，負電荷不能很快釋放而逐漸積存于收塵極上，這就可能產生兩種影響：一是由于粉塵仍保持其負極性，它排斥隨后向收塵極運動的粉塵粘附在其上，使除塵效率下降；二是使粉塵層與收塵極之間形成電位差，粉塵層越厚，電位差越大。如果粉塵層中有裂縫，空氣存在于裂縫中，粉塵層與收塵極之間就會形成一個高壓電場 （粉塵層表面為負極，收塵極為正極），使粉塵層內的空氣電離（擊穿），產生反向放電。由于它的極性與原電暈極相反，故稱為反電暈。反電暈時發出的正離子向原電暈極方向運動，在運動過程中與帶負電荷的粉塵相遇而產生電性中和，從而阻礙了粉塵向收塵極運動。所以，如果發生反電暈，除塵效率就會大大降低。

2.3 解決方法

對粉塵高比電阻的捕集，經過試驗和查閱資料，筆者有兩種解決方法。

2.3.1 提高粉塵的導電性，降低粉塵的比電阻，辦法如下：

1）噴霧增濕

噴霧增濕一方面可以降低煙氣溫度，在一定條件下可使比電阻處于較為有利的收塵范圍；另一方面，更重要的是可以增加粉塵的表面導電，從而降低比電阻值。 圖1 是水泥粉塵在不同溫度和含濕量下的比電阻變化曲線。 從該圖中可以看出，粉塵的比電阻是隨著煙氣含濕量的增加而減小的。

圖1 水泥粉塵比電阻在不同溫度和含濕量下的變化曲線

噴霧增濕方法比較簡單，可以在通常的噴霧增濕塔中進行。 對增濕塔的要求是噴入煙氣的水全部蒸發不使水滴帶入除塵器內，以免粉塵在塔內及除塵器內造成堵塞。 噴霧的形式可為高壓水噴霧，也可為壓縮空氣噴霧。 采用高壓水時，水壓要求達到（40～60）×105Pa。

2）降低或提高氣體溫度

粉塵比電阻通常是隨著溫度升高而增加，當達到某一極限時（200～250℃），又隨著溫度升高而逐漸降低。 為使電除塵器有效地工作， 通常采取增濕的辦法來降低氣體的溫度，使比電阻降低；在某些情況下也可以采取加熱的辦法提高氣體的溫度，使比電阻下降，以改善除塵效果。

3）在煙氣中加入導電添加劑

各種導電添加劑具有降低粉塵比電阻的作用。 研究表明，在煙氣中加入三氧化硫（SO3）、氨（NH3）、三乙胺[N（C2H5）3]、水霧等添加劑對提高粉塵的導電性、降低粉塵的比電阻均有明顯的效果。

2.3.2 改變供電方式，采用新型結構的電除塵器或采用脈沖供電等

為了提高電除塵器的效率，解決高比電阻粉塵的收塵問題，出現了許多新型結構的電除塵器，如超高壓寬間距電除塵器、原式電除塵器、三電極預荷電電除塵器器、雙區電除塵器等。S

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