高頻雙區組合技術在電除塵器改造上的應用

陳立忠

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

高頻雙區組合技術在電除塵器改造上的應用

陳立忠

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

介紹了廣東某電廠一期1×300MW機組電除塵器因受場地限制，采用“高頻雙區組合技術”進行改造，改造后的除塵效率由99%（設計）提高到99.9%以上，為國內同類設備的提效改造提供了成功經驗。

電除塵器;高頻電源;雙區結構;節能控制;反電暈自動檢測功能

1 工程概況

廣東某電力有限責任公司#1機組于1994年投產，鍋爐為東方鍋爐廠生產的300MW機組亞臨界中間再熱自然循環單爐膛、全懸吊露天布置、平衡通風，燃煤汽包爐，配套兩臺蘭州電力修造廠生產的RWD-KFH/ZHJ229.6-3×2型靜電除塵器，設計除塵效率≥99%，極板型式為大C型板，極線型式為魚骨針配輔助電極，出口設槽極板，振打方式全部采用側部繞臂錘振打。其高壓供電和控制裝置是一、二電場GGAJO2-0.8/72H型、三電場GGAJO2-1.0/72H型的整流變壓器。

投產初期，該電除塵器運行狀況較好，運行參數較高。目前該電除塵器運行已超過12年，設備本身出現了很多問題，且煙囪冒煙也很大。主要問題有：陽極板振裂、陰極線老化斷線、振打錘及承擊砧磨損、陰極線齒（針）尖鈍化；陰陽極板緊固螺栓經長期振打大部分已松動、頂部屋面板腐蝕嚴重，部分內層板塌落、爆裂，增加漏風率；高壓控制柜內設備發熱嚴重，高、低壓柜元器件老化；高、低控制柜控制電纜，動力電纜老化等，從而導致電除塵缺陷率高、設備的可靠性差，嚴重影響了除塵效率。為此，該電廠于2007年1月對電除塵器進行了增效改造，改造范圍包括一期兩臺爐電除塵器及輔助系統所有設備和設施的設計供貨、安裝施工和調試，具體為電除塵機電設備、氣力輸送、土建勘察與原基礎加固施工、控制室裝修、設備安裝及調試、干式變壓器擴容更換、場地綠化等。

2 原電除塵器參數

2.1 原電除塵器主要技術參數（見表1）

表1 原電除塵器主要技術參數

2.2 煤質分析

設計煤種為50%貧煤+50%無煙煤。并按校核煤種40%貧煤 + 60%無煙煤和100%貧煤分別校核。

甲方鍋爐設計煤種和校核煤種煤質分析見表2中（一）；入爐燃煤工業分析見表2中（二）。

表2 鍋爐設計煤種和校核煤種煤質分析

2.3 飛灰成分（見表3）

表3 飛灰成分

2.4 存在的主要問題及改造要求

2.4.1 存在的主要問題

由于近年燃煤市場的變化，尤其是燃煤灰分大幅上升，發熱量大幅下降，使鍋爐出口煙氣量和煙氣含塵量大大增加。該電廠一期1998年投入運行，根據現在執行的《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003）的規定，同時根據電廠的實際檢測數據，除塵器實際效率只有98.62%（低于原設計的99%），造成除塵器出口排放濃度356mg/m3，遠遠不滿足現排放標準。

原除塵器設備存在的主要問題有：1）進口喇叭氣流分布板磨損、變形明顯，嚴重影響氣流分布均勻性，導致電場內存在串流、渦流以及部分煙氣流速過高現象；2）陰、陽極系統變形，導致異極距偏移，抑制二次電壓的升高；3）由于運行時間較長，導致振打機械結構失效，嚴重影響極板、極線的清灰效果。

經過現場勘察，施工方提出了在原除塵器出口端與風機之間的空間增加一個電場的改造方案，總共4個電場，每個電場有3個小分區。

2.4.2 改造要求（見表4）

表4 改造要求

3 改造方案

3.1 改造方案選取

（1）由于設計煤質的進口含塵濃度高達29.355g/Nm3，不僅會削弱電暈極附近的場強，而且極易造成前電場的“電暈封閉”，因此采用了國產“高頻電源”代替了常規工頻電源供電，采用該“高頻電源”，可以將電流提高一倍，從而防止“電暈封閉”現象的發生。同時，高頻電源能提供更高的輸出電壓，可達工頻電源的1.3倍，有效增大電暈功率，提高除塵效率。

（2）由于電廠燃用煤為高灰分的劣質煤（熱值僅為22,390kJ/kg，灰分Aar又高達30.92%），除塵器處理煙氣量相比同類機組更大，處理飛灰含量也更大。另外，飛灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量較高（三者之和為92.54%），相應粉塵的比電阻也比較高。而對除塵有利的堿金屬Na2O的含量僅為0.65%，粉塵的體積導電性相對較差。而且，一般末電場粉塵較細，若粉塵電阻又較高，則極易發生“反電暈”，導致電場擊穿電壓降低，電流大幅上升，能耗增加但除塵效率下降。所以針對這種情況，在末電場采用了“機電多復式雙區高效收塵技術”。常規單區除塵器的荷電和收塵是在同一區段進行的，很難兼顧荷電與收塵都達到最好狀態。而對于高比電阻粉塵，由于在收塵板上粉塵的電荷難以釋放，沉積到一定厚度的塵層上會產生反向高場強，從而導致塵層間氣隙擊穿而發生反電暈，使除塵效率大大下降。而“機電多復式雙區高效收塵技術”是將荷電與收塵分開，使各區段的電氣運行條件最佳化，以適應高比電阻粉塵，防止反電暈的發生，提高除塵效率。

（3）根據煤灰特性和電除塵適應性分析，結合除塵效率高達99.99%的要求及現有的場地條件，提出了以下方案：

1） 利用原三電場的柱距采用頂部振打除塵器，布置成標準的3個電場9分區結構，在與風機之間新增一個電場，形成4個電場、12個小分區，保留原殼體、灰斗等外殼，加高極板，更換陰陽極和振打系統，電氣設備換新，變壓器0.8A/72kV、1.0A/72kV利舊。

2） 1、2分區用高頻電源，第10～12分區用雙區結構。掏空原電除塵器內部陰、陽極等，拆除原電除塵器頂板及頂梁；保留原電除塵器殼體、喇叭、灰斗、鋼支架及基礎等。

3） 陰陽極振打方式全部更換為加強型頂部電磁錘振打器，振打錘的提升高度范圍為0～450mm，提高對電極振打清灰能力的可調范圍，同時可實現獨有的“斷（欠）電振打清灰”功能，提高清灰效果。

4） 同時第一電場采用“節能型高頻電源”，以進一步突出節能和除塵效果。

在該電除塵器改造項目中，除單純采用增大集塵面積的改造方式之外，還應用了“高頻”、“雙區”、“ 反電暈自動檢測功能”三種技術相互融合的高頻雙區組合等新技術，為該改造項目的成功奠定了基礎。

3.2 電除塵器改造后主要技術參數（見表5）

表5 電除塵器改造后主要技術參數

3.3 高頻雙區組合技術特點

3.3.1 前電場采用高頻電源供電

高頻電源的作用有：

（1）對高風速和微小粉塵，高頻電源可減輕和解決前電場電暈封閉和高比電阻粉塵荷電問題；

（2）能提供更大的輸出電流，可達工頻電源的2倍；

（3）能提供更高的輸出電壓，可達工頻電源的1.3倍；

（4）第一電場采用高頻電源，與采用常規電源相比，在同樣的電除塵器規格條件下，對驅進速度的改善系數在5%左右，又減輕了進入后電場的粉塵負擔，并使整臺除塵器除塵效果增強；

（5）節能效果顯著。

3.3.2 末電場采用機電多復式雙區技術

雙區結構的設計是采用多個連續的復式配置，同時荷電區與收塵區分別采用獨立的供電電源（見圖1）。特別是其收塵區，在400～450mm極距條件下，運行電壓可達到80kV以上，大大強化了收塵效果。其主要特點如下：

（1）強化荷電，利用強放電特征針刺狀電極和復式充電實現對粉塵的充分荷電。

（2）強化收塵，通過運行電壓高的收塵區對包括細微顆粒的所有荷電粉塵實現有效捕集。

（3）收塵區采用接負高壓的圓管式輔助電極：1）加強對正離子粉塵的捕集；2）實際運行電暈電流很小，可防止高比電阻粉塵反電暈的發生；3）節能效果顯著。

圖1 機電多復式雙區電除塵器荷電與收塵電場布置示意

3.3.3 反電暈自動檢測功能的應用

反電暈自動檢測功能的作用有：減輕高比電阻粉塵反電暈影響，提高除塵效率。

反電暈自動跟蹤控制的具體做法為：先檢測反電暈是否發生；再選擇合適的方式進行自動控制。

反電暈的檢測方法有：

（1）根據V-I曲線出現拐點的現象，通過檢測V-I曲線的斜率來檢測曲線拐點的發生，進而檢測反電暈的發生。

（2）反電暈發生后，具有一定的遲滯效應。也就是說，當反電暈發生以后，降低電流并不能很快消除反電暈，表現在下降的V-I曲線和上升的V-I曲線不重合。這也是一種可以用來檢測的方法。

（3）同樣，反電暈一旦發生，電壓電流的波形也會發生變化，特別是電壓波形的谷值在反電暈比較嚴重時，會低于起暈電壓值。所以分析電壓波形的峰值和谷值的關系也是一種靈敏的檢測方法。

（4）測量二次電壓衰減的變化來檢測反電暈。

反電暈自動跟蹤控制過程見圖2。

圖2 反電暈自動跟蹤控制過程示意圖

4 改造結果

改造后，某電力試驗研究所于2007年8月29日在1號機組負荷大于85%額定負荷的情況下進行了測試，測試結果如下：1）氣流分布均勻性指標≤0.2，達到良好水平；2）1#爐除塵效率在負荷269MW的條件下，進口煙氣量為2360kg/h、入口濃度28.8g/m3、出口排放濃度為25.21mg/m3、除塵效率為99.91%，滿足協議排放要求。

5 小結

本項目的成功改造說明只要針對具體的工況條件和煤種適應性分析，方案選擇得當，電除塵器完全能夠滿足國家排放要求。特別是采用“高頻雙區組合等新技術”，對高流速和細小粉塵的收集，有明顯的效果。對于滿足現今嚴格的排放標準和節能降耗方面有更加廣闊的應用前景，尤其適用于舊電除塵器提效改造工程領域，對于同類型的電除塵器改造也有借鑒意義。

[1]原永濤，林國鑫，等.火力發電廠電除塵器技術[M].北京：化學工業出版社.

[2]黎在時.靜電除塵器[M].北京：冶金工業出版社，1992，4.

[3]郭俊.電除塵用大功率高頻高壓電源的開發[C].鄭州：第十一屆全國電除塵學術會議論文集，2003.

[4]廣東省電力試驗研究所站.（該項目一期改造工程）建設項目竣工環境保護驗收檢測表[R].2009，10.

[5]張德軒，孔春林，等.高比電阻高濃度飛灰電除塵器的問題及對策[C].第十三屆中國除塵技術論壇文集，2009，10.

Application of Combined Technology of High-Frequency Power Supply & Double-stage in ESPs Upgrade

CHEN Li-zhong
(Fujian Longking Co., Ltd, Longyan Fujian 364000, China)

The paper introduces a renovation & modification project, Guangdong of 1×300MW thermal power plant phase-I.As the limited space, the advanced combined technology of high-frequency power supply & double-stage ESP is adopted and the rate of dust removal is increased from 99% up to 99.9%, which provides the excellent and successful experiences for R&M of other similar power plants in the country.

ESP; high-frequency power source; double-stage structure; energy saving control; corona automatic testing function

X701.2

A

1006-5377（2012）05-0031-04