靜電除塵器改造技術的利弊分析

楊 昱

（內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司，內蒙古 托克托 010206）

1 前言

隨著我國對環境保護的日益重視，燃煤電廠的污染物排放更受到人們的關注，國家和地方環保部門對燃煤電廠污染物的排放和總量有了較嚴格的控制。《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）的頒布，加強了對燃煤電廠污染物的減排力度，同時也增加了燃煤電廠污染物減排工作的壓力。目前，有很多燃煤火電廠靜電除塵器的除塵效率達不到國家環保標準的要求，所以為了能夠達到粉塵排放的要求，燃煤電廠必須對靜電除塵器進行技術改造。國內目前的靜電除塵器改造技術組合見下表。

靜電除塵器改造技術組合匯總表

2 靜電除塵器與煙氣調質組合技術

2.1 煙氣調質原理及技術特點

SO3煙氣調質裝置是以硫磺為原料，通過硫磺在燃燒室中燃燒生成SO2進而氧化生成SO3，進而將SO3噴入靜電除塵器的入口煙道處，與高溫煙氣中的水汽迅速結合形成一層硫酸薄膜黏附在粉塵表面，能夠適用于比電阻≥1.0×1011Ω·cm的高比電阻粉塵，使高比電阻粉塵顆粒荷電性能急劇提高，降低粉塵的比電阻，易于被靜電除塵器捕獲，減少粉塵二次飛揚，從而提高電除塵器的除塵效率。圖1為SO3煙氣調質系統畫面圖。

圖1 SO3煙氣調質系統圖

煙氣調質適用煤種較多，不需要進行混煤，特別適用于低硫煤（含硫量≤1.0%），可節省開支。硫磺燃燒量與鍋爐負荷或燃煤量設定連鎖關系，減小鍋爐負荷改變對粉塵排放的影響。系統運行設備少，不需要專用場地，且占地面積小、集成度高、應用范圍廣，適用于電力、鋼鐵、水泥、化工等工業領域。

2.2 煙氣調質系統出現的問題分析

（1）目前，電除塵器+煙氣調質技術在我國應用的還比較少，如某廠8 ×600MW機組采用煙氣調質的技術，從現場運行觀察及測試情況分析，可將原有靜電除塵器出口粉塵濃度從200～300mg/m3降低至50～100mg/m3。

但對于國家的環保排放濃度要求，煙氣調質長期穩定在≤30mg/m3的難度較大。

（2）煙氣調質的原料為硫磺，要求純度較高，否則容易堵塞或結垢管道，根據某廠的機組燃煤情況，機組滿負荷600MW運行時，設計硫磺為90kg/h，同時由于增加了1套設備，耗電量及硫磺用量也會增加一定的運行成本。

（3）從某廠煙氣調質的運行情況看，由于受到蒸氣伴熱問題的影響，尤其是輔氣壓力的波動，致使煙氣調質運行不穩定。

（4）如果出現靜電除塵器電場退備，尤其是一電場故障，會降低整體的除塵效率，此時煙氣調質也將無法彌補。

（5）靜電除塵器入口煙道內噴入SO3氣體，當硫磺燃燒量不能穩定控制時，就會出現硫磺量增大，造成靜電除塵器本體、煙道及煙囪的腐蝕。

（6）煙氣調質系統的管路直徑較小，由于比例調節閥及硫磺流量計的特點，容易造成管路堵塞、系統停運、管路結垢等影響，因此煙氣調質運行的可靠性差。

3 靜電除塵器與袋式除塵器組合技術

3.1 電-袋復合式除塵器技術

電-袋復合式除塵器是一種前級保留原有靜電除塵器電場區，后級將原有靜電除塵器電場區改造為布袋除塵器的高效除塵設備。一般前級靜電除塵器電場將大部分的煙氣粉塵捕集，后級濾袋捕集少量粉塵，僅相當于常規布袋除塵器收集粉塵量的1/4左右，這樣，后級濾袋的粉塵負荷量大大降低，清灰周期得以大幅度延長。粉塵經過前級電場預荷電，其荷電效應提高了粉塵在濾袋上的過濾特性，使濾袋的透氣性能、清灰性能得到很大的改善，整體運行阻力也比較低，濾袋的使用壽命延長。圖2為電-袋復合除塵器示意圖。

圖2 電-袋復合除塵器示意

電-袋復合式除塵器適合于原有靜電除塵器配置為四～五個電場的改造，能夠適應鍋爐燃煤煤質變化波動大、除塵器入口粉塵濃度＞40g/m3的條件，達到長期、穩定的粉塵低排放。對煙氣中多種污染物混合的處理能力強，同時當燃煤灰成分中的SiO2、Al2O3粉塵總量≥80%時，對除塵效率的影響也不大。

3.2 電-袋復合式除塵器設計要求及出現的問題分析

（1）要求鍋爐燃煤的煙氣含硫量S≤3.0%、含濕量相對低，煙氣溫度高于酸露點20℃，正常溫度≤160℃。

（2）電-袋復合式除塵器的設計過濾風速應≤1.1m/min。

（3）布袋濾料要求非常嚴格，應根據鍋爐的運行工況、燃煤品質等來選擇，要充分考慮濾料抗磨損、耐腐蝕，以及具有過濾細微粉塵的能力。

（4）電場區與濾袋區設計應保持一定距離，同時考慮電-袋復合式的電場區與濾袋區氣流的均布及導流。

（5）前級電場陰陽極在電暈放電時會產生少量臭氧氣體，而臭氧具有的氧化性會加大對PPS濾袋的腐蝕、破損。

（6）系統阻力增加≤900Pa，而靜電除塵器改造前本體阻力＜220Pa。

（7）當煙氣溫度控制不合理、煙氣溫度低于露點溫度，SOx、NOx與水結合形成強酸時，腐蝕性極大，含硫量增大、氣流分布不均勻等會加快濾袋的破損，降低濾袋壽命。

（8）一旦個別濾袋破損后，大量粉塵將會沿破損部位進入凈氣室，一部分粉塵隨煙氣氣流排入大氣，造成粉塵排放濃度增加。同時，濾袋破損后，造成濾袋內逐步積灰，壓差增大，增加了引風機的出力，提高了能耗。

（9）袋籠安裝不合理，連接卡子沒固定實，致使卡子與濾袋磨損，頂破濾袋，袋籠脫落。

（10）當電-袋復合式除塵器的清灰氣源品質變差、含水量增加時，將會降低布袋除塵器的清灰效果，不但煙氣阻力大，而且會大大降低除塵器的除塵效率。

4 靜電除塵器與旋轉電極組合技術

4.1 靜電除塵器 + 旋轉電極的技術特點

旋轉電極式靜電除塵器是由煙塵入口端固定電極電場和末端旋轉電極電場組成。旋轉電極電場中集塵極板采用回轉的極板型式和旋轉的清灰刷，沉積在回轉集塵極板上的粉塵及時被布置在非電場區的旋轉清灰刷清除，能夠保持集塵極永久清潔，避免產生反電暈，有效克服了高比電阻粉塵收塵難的問題，可最大限度地減少二次揚塵。同時降低對煤種變化的敏感性，增加靜電除塵器對不同煤種的適應性，大幅提高靜電除塵器的除塵效率，顯著降低靜電除塵器出口粉塵濃度。此種技術應用范圍比較廣，在原有靜電除塵器末級電場進行改造，克服了現場環境空間限制的因素，且改造一個移動電極電場能夠起到常規靜電除塵器兩個電場的作用，所以特別適合于老機組靜電除塵器的改造。 圖3為旋轉電極示意圖。

圖3 旋轉電極示意

4.2 旋轉電極可能出現的問題分析

（1）旋轉電極使用的集塵極板為平板式，改變了原有靜電除塵器集塵極板帶有槽溝的型式，當系統漏風、排煙溫度高、煤質變化等造成煙氣處理量大時，有可能造成粉塵二次飛揚。

（2）燃用煤質如果發生變化，如粉塵SiO2、Al2O3或粉塵比電阻顯著增加等，前級電場粉塵荷電受到影響，末端旋轉電極除塵量增加，除塵效果受到影響，可能造成整體的除塵器效率下降。

（3）根據旋轉電極設計原理，其除塵能力相當于原有的兩個電場，如果旋轉電極的電場出現故障，則會影響末級電場的除塵效率，相當于靜電除塵器退備一個電場。

（4）連續運行對旋轉電極的鋼刷的磨損及極板的磨損很大，當相互之間的磨損量達到一定程度，極板積灰可能不能夠徹底清除干凈。

（5）在粉塵中旋轉電極的鏈條，對于其長期在高溫、高硫煙氣中的耐腐蝕、耐磨損，以及自身調節功能的可靠性尚需要觀察。

（6）由于旋轉電極在末端電場位置，電極收集的細粉塵由鋼刷清理，清理后的細粉塵不是像電除塵器那樣成片脫落，因此在鋼刷位置的煙氣短路也可能會造成二次塵飛揚。

（7）由于旋轉電極改造增加了一套旋轉傳動系統，設備運行時會增加缺陷發生率，隨著運行周期的增加，可靠性會下降，影響除塵效率。

（8）旋轉電極是連續運轉的，當鋼刷磨損嚴重或損壞，極板積灰得不到及時清除，收塵效果會下降甚至出現反電暈現象。

5 低溫靜電除塵器改造

5.1 低溫靜電除塵器技術特點

為了靜電除塵器進口煙道煙氣余熱的有效利用，在靜電除塵器進口煙道設煙氣調溫裝置，采用汽輪機凝結水與熱煙氣通過煙氣余熱利用裝置進行熱交換，汽輪機凝結水獲得額外的能量，且使進入靜電除塵器的煙氣溫度由150℃降低到90℃～100℃，實現了煙氣余熱的有效利用，同時提高了除塵效率。

進口煙道的煙氣溫度降低且控制在煙氣酸露點以上的10℃～20℃，使靜電除塵器煙氣中的粉塵比電阻降低，進入靜電除塵器的煙氣量相對減少及電場風速降低，提高了靜電除塵器的除塵效率，同時可以避免低溫煙氣腐蝕。加裝煙氣調溫裝置進行回收鍋爐排煙余熱，降低機組供電煤耗，提高經濟性，最大限度地實現節能減排。圖4為低溫靜電除塵器煙氣調溫裝置示意圖。

圖4 低溫靜電除塵器煙氣調溫裝置圖

5.2 低溫靜電除塵器可能出現的問題分析

（1）當煙道內的氣流分布不均、局部高風速及煙塵濃度較高時產生的磨損，會造成換熱管發生泄漏，降低煙氣余熱換熱裝置的使用壽命。

（2）當煙氣的流速參數發生變化，聲波清灰器發生故障，可能出現換熱管積灰，降低煙氣余熱換熱效率。

（3）如果煙氣溫度控制不當，造成低溫煙氣的腐蝕，可能出現換熱管泄漏，降低煙氣余熱換熱裝置的使用壽命，同時造成煙道及靜電除塵器本體內進水。

（4）靜電除塵器進口煙氣降溫后可能發生對靜電除塵器本體，特別是極板極線造成腐蝕。

（5）設置煙氣余熱利用裝置，可能會增加系統阻力。

（6）對于沒有進行低氮燃燒器和脫硝改造的機組，進行煙氣換熱裝置換熱面積設計時，應充分考慮低氮燃燒器和脫硝改造后鍋爐排煙溫度升高的影響。

6 結論

受燃煤電廠燃用煤種煤質的變化及其他因素的影響，靜電除塵器的實際除塵效率也會受到影響。除塵器組合技術是在靜電除塵器自身的基礎上，使其性能得到進一步升華，可有效提高靜電除塵器的除塵效率，但是這些組合技術均有其一定的適用范圍，需要合理選取。選擇靜電除塵器及其組合技術必須發揮各自的優勢，盡量避免其缺點，并不是每一種技術都具有絕對的優越效果，因此在新建或對原有靜電除塵器進行改造時，應該針對電廠設備的實際運行工況及現場條件進行選擇，以保證靜電除塵器改造后能夠穩定、高效、經濟運行，同時粉塵排放濃度滿足環保要求。

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