燃煤電廠電除塵器的節能改造與應用

楊俊華

【摘 要】本文簡紹了燃煤電廠電除塵器節能改造的工作原理以及技術特點，對電除塵器節能改造的必要性進行了分析，并給出了燃煤電廠電除塵節能改造的具體方案。

【關鍵詞】電除塵 ?提效節能 ?應用 ?方案

1、前言

隨著社會經濟的快速發展，人民生活水平的日益提高，環境保護日益受到重視。節能減排已成為國家實現可持續發展戰略和轉變經濟增長方式的必然要求，國家不斷加大對企業節能減排的監督檢查力度，鼓勵使用節能設備和采用節能模式，以提高資源的利用率。電除塵器是火力發電廠重要的環保設備，也是一個能耗很高的設備，據不完全統計，目前電除塵器的耗電量約占整臺機組發電容量的0.3～0.6%。如果能夠在保證電除塵器正常運行、除塵效率不降低或有提高的前提下，降低電除塵器的電耗，提高電除塵器的運行經濟性，對于發電廠來說具有巨大的經濟效益和社會效益。

2、電除塵器結構原理

2.1電除塵器的工作原理

當含塵煙氣從鍋爐中被吸引到電除塵器內部，在電除塵器陽極板和陰極線之間施加數萬伏的直流高壓，由于高壓靜電場的作用，使進入電除塵器空間的空氣充分電離而使得其空間充滿帶正、負電荷的離子。隨氣流進入電除塵器內的粉塵粒子與這些正、負離子相碰撞而被荷電。帶電塵粒由于受到高壓靜電場力的作用，分別向除塵器的陰、陽極運動，荷電塵粒到達兩極后，分別將自己所帶的電荷釋放掉，塵粒本身則由于其固有的粘性而附著在極板、極線上，通過振打使其落入灰斗而被收集下來。

2.2電除塵器節能原理

在電除塵器運行過程中，除塵效率與電暈功率有著直接的關系。在一般情況下，電暈功率越高，除塵效率越高。但在燃煤品質低下、灰分含量高的條件下，由于灰份比電阻值大，在電場內部經常性存在反電暈現象，這時若過分增加電除塵器高壓供電功率，反而會加重反電暈、引起除塵效率降低。所謂反電暈就是沉積在收塵極表面上高比電阻粉塵層產生的局部放電現象。荷電后的高比電阻粉塵到達收塵極后，電荷不易釋放。隨著沉積在極板上的粉塵層增厚，釋放電荷更加困難。此時一方面由于粉塵層未能將電荷全部釋放，其表面仍有電暈極相同的極性，便排斥后來的荷電粉塵。另一方面，由于荷電粉塵電荷釋放緩慢，于是在粉塵間形成較大的電位梯度。當粉塵層中的電場強度大于其臨界值時，就在粉塵層的孔隙間產生局部擊穿，產生與電暈極極性相反的正離子，所產生的正離子便向電暈極運動，中和電暈區帶負電的粒子，其結果是電流增大、電壓降低，導致收塵性能顯著惡化。由此可見，高比電阻粉塵可能產生反電暈現象，消耗更多電能的同時導致收塵效率降低。

理論分析和實踐證明，采用間歇脈沖供電技術可以克服高比電阻粉塵引起的反電暈，不但減少電除塵功率消耗，而且可以可以提高除塵效率。

另外，現階段國內火電廠機組負荷經常會在50%～100%區間波動，可以說負荷變化比較大。當機組負荷變化時，如果電除塵一直運行在某一固定模式下，在保證電除塵排放達標的前提下，將會白白浪費大量電能。在這種條件下我們可以采取降低電除塵器電壓和電流極限，進而降低運行功率來實現保效節能。

3、電除塵器提效節能的必要性分析

隨著社會的不斷進步與科學技術的不斷發展，人們越來越關心我們賴以生存的地球，世界上大多數國家也充分認識到了環境對我們人類發展的重要性。各國都在采取積極有效的措施改善環境，減少污染。這其中最為重要也是最為緊迫的問題就是能源問題，要從根本上解決能源問題，除了尋找新的能源，節能是關鍵的也是目前最直接有效的重要措施。

在當前國家倡導節能減排的大背景下，既要實現達標排放，又要確保設備運行的經濟性，是企業面臨的急迫問題。電除塵器是火電廠用電較大的主要設備之一，一般情況下電除塵器的耗電量約占機組容量的0.3～0.6%，如300MW機組配套的四電廠除塵器，其用電量高達1300KW.h左右。對原有電除塵器進行節能改造，提高電除塵器電能的利用率，大幅度降低電除塵器的能耗，不僅對電力企業的節能、減少企業成本性支出有重要意義，而且也是電力企業綠色發展、環保發展、建設資源節約型、環境友好型企業的有效途徑。

4、電除塵器提效節能改造方案

電除塵器在運行過程中，用于高壓收塵的電耗可分為3類：

（1）用于粉塵的荷電與捕集的電能，稱為“有效”電能;

（2）對粉塵的荷電與捕集起破壞作用的電能，稱“反效”電能，如反電暈、二次揚塵等;

（3）介于上述兩者之間，既無利也無害的電能稱為“無效”電能，如電暈放電過程中，沒有用于粉電能亦稱“浪費”電能。

電除塵過程中，有效、反效、無效電能是交織在一起的。實際上，在總的電能消耗中，有效電能很少，反效和無效電能占絕大部分。通過先進的技術措施，提高有效電能比例，降低反效與無效電能比例，則可使電除塵器在原有基礎上達到進一步提高除塵效率、降低煙塵排放濃度，并同時降低電能消耗的目的。

綜合以上電除塵器的耗電因素分析，提出以下改造方案：

4.1改進電除塵器的陰極線

經過長期運行后，陰極線由于粉塵沖刷、高溫灼燒而發生磨損、氧化的現象比較嚴重。由此導致收塵效率下降，必然導致耗電量的增加。在機組A級計劃檢修時，檢修人員都會進行陰極線的改進。此項工作工作量大，必須機組長期停運，耗時長，改進一次可以管很長的時間，可以在計劃性檢修的時候使用。

4.2取消電除塵器的整流變

整流變相當于一臺普通的升變和一組全波整流橋的組合，老式整流變電耗大且維護繁瑣，采用新型高頻電源其結構簡單，制造技術相對成熟，可以有效提高節能效果。

4.3改進電除塵高壓供電方式

常規情況下，電場供電一般采用持續直流供電方式，為了使電除塵器的除塵效率盡量高，煙塵排放濃度盡量低，電源往往工作在火花率整定方式下，電除塵器運行中的二次電壓和二次電流很大，有時部分參數接近于額定值，能耗較大。近年來國內電除塵控制系統廠家致力于研究電除塵系統的節能方法，間隙供電或簡易脈沖供電技術在電除塵器高壓供電方式上得到開發應用，這兩種供電方式的運用能夠大幅度減少電除塵器運行中的無效和反效電能的消耗，提高有效電能的比例。

4.4采用斷電振打或降壓振打

通過對電除塵極板實施斷電振打，即某電場進行振打時，對本區域高壓柜進行斷電，降低粉塵粘附力，提高對極板和極線的振打效果，減少積灰，并以此維持電除塵長時間運行在極板、極線比較干凈的狀態，為電除塵節能提供必要的條件。

降壓振打的目的是為了使陽極板有更好的清灰效果，具有靈活的控制功能，能實現高低壓設備協同工作方式，這種方式的高壓控制器需檢測陽極振打運行信號，將低壓陽極振打運行信號通過無源觸點引入同電場的高壓控制柜，這樣根據陽極振打次數合理地選擇降壓振打周期，可提高電除塵器的清灰效果，從而減少清灰時電量消耗。

4.5高低壓合一控制

“高低壓合一控制”是以單個電場為單元，將高壓供電與低壓設備控制功能集成在一臺控制裝置內，電場高低壓系統協同工作在最佳工況下，可有效降低系統功耗。

5、結論

電除塵節能改造與應用，充分挖掘了電除塵系統的潛力，在保證電除塵除塵效率不降低的前提下，大幅降低電除塵耗電量，有效降低了廠用電率，延長了設備使用壽命，降低了維護費用，減少了企業發電成本。隨著節能環保和低碳經濟的發展，電除塵節能技術必將迎來更為廣闊的發展空間。

參考文獻

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[2]陳沫，周元龍.基于效率的電除塵電源節能改造分析及應用[J].中國電力，2008（9）：61-64。