電除塵器本體設計制造的優化方法探討

呂群

（大唐環境產業集團股份有限公司，北京 100097）

電除塵器本體設計制造的優化方法探討

呂群

（大唐環境產業集團股份有限公司，北京 100097）

盡管高效供電電源已在電除塵器技術領域得到廣泛的發展和應用，但如何更好地保障電除塵器在長期運行中節能降耗，包括如何更好發揮高效供電電源的效率，這需要電除塵器在本體設計和制造工藝上進行細化和改進。文章就影響電除塵器節能降耗的本體設計和制造工藝方面的細節問題進行闡述，同時提出了改進方法與建議。

電除塵器；節能降耗；本體設計和制造工藝

近年來，火電機組應用電除塵器技術領域已推出很多有利于節能降耗的新技術，但對于火力發電廠輔機設備來說，電除塵器仍是火力發電廠的高耗能設備之一。以600MW機組配套兩臺雙室四電場電除塵器為例，當配套采用高效電源（高頻電源+脈沖電源）供電設備時，運行耗電也要在500kW以上，若機組年運行4000h，則電除塵器的年耗電量約為200萬kW·h，以上網電價0.415元計算，如再加上電除塵器無益的電能損耗，年運行費用僅電費就約100萬元。這個例子表明，電除塵器即使采用了高效供電電源技術，在節能降耗方面也明顯有挖掘潛力。

1 電除塵器節能降耗現狀

目前，我國火力發電領域煙氣治理應用最廣的除塵技術主要是靜電除塵技術、濾袋除塵技術，及二者結合的電袋除塵技術。電除塵器在應對越來越嚴格的環保排放標準方面，又出現了干式電除塵器和濕式電除塵器，技術應用方面又有移動電極技術、導電濾槽技術、關斷振打技術等。在配套供電電源方面，高頻電源、脈沖電源等高效電源技術的發展已經日趨成熟。上述技術的發展，使得現階段的電除塵器與過去工頻電源的常規電除塵器相比，節能降耗方面已取得了巨大的進步。但相比之下，電除塵器本體設計與制造工藝由于長期受市場激烈競爭的影響，本體制造商出于降低制造成本的目的，導致電除塵器的本體設計粗放、工藝粗糙、新技術應用遲緩，這種現狀已成為影響電除塵器進一步節能降耗的重要因素。因此，優化和深化電除塵器本體結構的設計與工藝，使之更有利于結合高效電源開展節能降耗工作，讓電除塵器本體設計與制造工藝順應節能降耗的要求，已成為一個重要課題。

2 電除塵器結構設計與工藝影響節能降耗的幾個關鍵點及解決措施

2.1 陽極板或陽極板排的安裝方式

陽極板不僅僅是建立電場，生成電暈，對粉塵進行荷電的關鍵部件，而且是收集粉塵，盡可能抑制粉塵二次揚塵或避免粉塵黏附產生反電暈的關鍵部件，為此，陽極板或陽極板排的安裝方式，對這些因素起著非常關鍵的作用。圖1、圖2、圖3是目前常見的陽極板和陽極板排的安裝方式。

圖1 陽極板吊掛在陽極框架梁且陽極框架梁擔掛在大梁上的安裝

圖2 陽極板吊掛在陽極橫梁且陽極橫梁直接擔在大梁上的安裝

圖3 陽極板固定在陽極橫梁且陽極橫梁直接固定在大梁上的安裝

在火電機組配套電除塵器逐步大型化的前提下，很多實際應用的陽極板長度已達到16米，導致陽極板頂部振打已不適用，側部機械振打方式就成為普遍的應用方式，這種振打方式決定了在極板頂部一定范圍內，振打加速度與傳遞存在最弱的區域，如隨極板長度的增大，不能很好地選配振打力，這個區域就會產生積灰，當積灰嚴重時，將導致電場發生反電暈。圖3中電場通道頂部嚴重積灰現象，已讓該電場無法運營。事實上，就是主觀上認為沒有發生反電暈的電除塵器，這個區域因振打加速度減弱的影響，造成板面灰塵始終高于極板下部，在灰塵厚度不足以崩塌下落之前，整個電場的供電受到這部分灰塵的影響，就會增大電除塵器的電能損耗，這種現象在一電場表現的并不明顯，但越是到末級電場，表現就越為明顯。

對于采用陽極板排橫梁安裝方式的電除塵器，橫梁與殼體大梁安裝的接觸部位，應以圓弧形線性接觸為主（如圖4），避免使用直接橫擔或焊接的結構方式，采用圓弧形線性接觸結構后，對于陽極板排橫梁限位間隙，試驗驗證單側應保持2mm的間隙，并且隨極板長度的變化該間隙也有微量調整，在現場施工安裝中，定位塊不留限位間隙的做法必須要予以杜絕。對于單片陽極板采用吊掛在固定梁上的安裝方式，需從接觸方式、掛鉤結構及陽極板上部法向加速度的試驗情況，優化吊掛結構設計，實際安裝中要嚴控安裝程序與步驟。

圖4 陽極板橫梁支點圓弧線性結構示意

2.2 陽極板長度增加后的細節設計不足

由于火力發電單機機組向超臨界（600MW）、超超臨界（1000MW）、高效超超臨界（1350MW）大型化發展的需要，電除塵器陽極板設計長度也從早期的12～14米向16米發展，且不少的電除塵器設計選擇的陽極板超過了16米，如大唐彬長電廠16.3米的陽極板，這個長度超過了行業標準《電除塵器陽極板》（JB/T5906-2007）適用范圍“不大于16,000mm”的要求。 實際上作為2007年的行業標準，肯定是不能滿足電除塵器快速大型化發展的需求，但這之中也有一個問題，12米極板的尺寸，在16米及以上時應該有所不同，但是從國內電除塵器制造商普遍的設計選擇看，極板寬度和極板防風槽尺寸并沒有變化，而相反受市場競爭激烈的影響，極板防風槽尺寸還被有意縮減。在振打設計方面，除了加大振打錘外也沒有大的結構尺寸變化，這種現狀就加重了極板頂部振打加速度與傳遞最弱區域的形成，再加上陽極板或陽極板排安裝方式的影響，以及現有結構下振打力一味增加的瓶頸問題就變得更為明顯。實際上，一些導電濾槽可取得驚人的效果，與陽極板從12米增加到16米，而防風槽沒有變化甚至縮減有一定的關系。圖5是目前常用480的C型和Z型陽極板。

圖5 常用陽極板形式與規格尺寸

對于陽極板長度增加后的細節設計不足的問題，需要陽極板的生產制造商在研究不同極板長度情況下，極板寬度和極板防風槽尺寸的相應變化，改變極板長度變化而寬度、防風槽尺寸一成不變的配套現狀，如果結構設計允許，可考慮沿著氣流方向，電場通道內的最后一塊極板末端防風槽采用導電濾槽的結構設計。

2.3 防止或減緩陰、陽極腐蝕的投入不夠

通常新建電除塵器投入運行時，只要不存在安裝質量問題，其效率、能耗都是穩定的，但隨著投運時限的增加，電除塵器的除塵效率及運行能耗也會逐步變差，這里除了其他的設備因素外，關鍵的一個因素就是陽極板面的銹蝕。國內火力發電廠的大型電除塵器在早期研發時，很大程度借鑒了日本靜電除塵器株式會社的電除塵器、德國魯奇公司的系列電除塵器、丹麥F.L.史密斯公司的電除塵器技術，這些電除塵器技術的最初陰極線，甚至陽極板都是不銹鋼材質，如寶鋼配套引進的日本電除塵器的陰極線和陽極板就都是不銹鋼材質。從當時的電除塵器排放標準與能耗要求不高的實際國情出發，我國自主研發的電除塵器逐步將陰、陽極改為碳鋼材質，但是現階段，我國對火力發電廠粉塵排放要求已越來越嚴，甚至已嚴于西方國家的排放要求，在節能降耗方面也提出了國家中長遠規劃，為此，依然采用早期粗放型的制造工藝，已明顯帶來設備后續運行能耗增加的問題，所以，未來電除塵器如何解決運行時限增長，極板銹蝕掛灰對除塵器效率和能耗的影響，應該說已是個較為迫切的研究課題。

相對于電除塵器陰極線，如何防止、減緩陽極板腐蝕是問題的關鍵，在使用不銹鋼材質造價高、投入大的不利因素下，開發具有耐高溫、附著力強、表面質量好、耐酸腐蝕、導電性強、經濟適用性好的導電防腐涂層是一個很好的技術方向。

2.4 招標技術規范在執行中的重視度不夠及現場檢測手段不足

在節能降耗的大背景下，相對完整的招標技術規范書應包括細節要求，如：振打裝置應保證電極整體產生足夠強的法向加速度、集塵極系統支吊方式及導向方式、最小振打加速度、振打位置等，這些內容指標都應該在投標書、技術協議中明確體現。作為電除塵器的用戶，未來不僅要關注排放、效率、漏風、阻力等一些大的客觀指標，更要關注影響長期運行節能指標的設計與工藝環節，并且從電除塵器建設時就做到控制和監測，在冷態升壓前后進行試驗檢測。同樣，對于電除塵器性能驗收測試單位，未來對于振打加速度的現場測試、陽極板頂部積灰的檢測，也應成為考驗電除塵器性能是否合格的指標，相對于此的檢測方法和檢測設備也需要有所發展。

3 結語

2015年，國務院印發《中國制造2025》（國發〔2015〕28號）；2016年底，國務院印發《“十三五”節能減排綜合工作方案》（國發〔2016〕74號），國家發改委、環保部、科技部、工業和信息化部四部委聯合頒布《“十三五”節能環保產業發展規劃》，這一系列的高端部署，預示著未來一段時期內，“制造強國”“節能減排”將成為貫穿我國國民經濟發展和產業結構調整的重要主題。電除塵器作為火力發電廠輔機的關鍵設備之一，目前仍然屬于耗能高的設備，而且未來在“制造強國”“節能減排”的大方向下，電除塵器不僅僅只是高效率電源技術方面的發展，在本體設計差異化、制造工藝精細化等方面的發展，更是電除塵器“節能降耗”的基本保障。

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Discussion on Optimization Method of Reality Design and Manufacture of ESP

LV Qun

X701 文獻標志碼：A 文章編號：1006-5377（2017）09-0033-03