預荷電收塵裝置改善電除塵收塵效率的研究

林航英，陳曉雷，章華熔

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

1 引言

電除塵器在工業化煙氣除塵中發揮著巨大的作用，特別是在燃煤電廠煙氣除塵中。電除塵器進口喇叭作為入口煙道與除塵器的過渡段，擔負著將入口煙道內的高風速氣流轉化為除塵器運行所需低風速氣流的作用，同時，為了使進入除塵器的氣流、粉塵及溫度場分布更加均勻，通常在進口喇叭內部增設三層氣流均布裝置。通過上述技術特點可知，在相當于除塵器一個電場長度的空間內，僅僅只布置三層氣流均布板，造成進口喇叭空間的極大浪費[1，2]。同時，隨著煙塵排放標準的不斷提高，現有燃煤電廠老舊機組場地條件限制與超低排放的矛盾更顯突出，如何有效利用進口喇叭現有空間以進一步提高電除器收塵性能成為各設備廠家研究的方向。

2 現有技術方案及技術缺陷

2.1 現有技術方案

常規氣流分布板作為氣流均布的一種手段，其作用僅僅只是讓煙氣進入除塵器之前由無序狀態轉化為有序狀態，無法對粉塵進行捕集。電除塵器理想的收塵情況是進口喇叭內均流過的煙氣進入除塵器電場內部后，其攜帶的粉塵通過陰極放電獲得自由電荷，從而實現粉塵荷電。但在實際運行過程中，粉塵荷電需要一定的時間，在此時間內，粉塵將被電場內的高風速裹挾向電場后部移動，從而出現在某段時間范圍內，粉塵只荷電而不被收集的現象。在這段粉塵只荷電不收塵的時間內，除塵器電場內部前2—3塊陽極板收塵效果有限，造成設備總集塵面積的浪費，除塵效率降低。而現有技術往往只是在進口喇叭內部布置三層氣流均布板，雖然能夠有效解決氣流偏流問題，但無法實現讓粉塵預先荷電。

國內外部分設備廠家也注意到該空間的利用價值，先后推出了如凝并式氣流分布板裝置、篩網狀氣流均布板裝置、電湍耦合強化凝并技術等[3]。前者充分利用了粉塵的凝并特性，使粉塵在進入除塵器前預先“長大”，后者則利用篩網孔徑小的原理，實現粉塵預先攔截，更有甚者，將除塵器第一電場前分布板拆除，利用原兩層分布板空間位置布置一個小型電場，從而實現增大集塵面積的目的。

2.2 現有技術缺陷

無論是凝并式氣流分布板還是篩網狀氣流分布板，其原理都是機械除塵，存在一定的局限性。例如，篩網狀氣流分布板在長時間運行后會造成篩網堵塞、除塵器運行阻力增加、能耗增大等一系列問題。

利用原兩層分布板空間布置小型電場的措施雖然能夠增加除塵器的集塵面積，但該方式是在拆除一層分布板的條件下實現的，氣流的均勻性將受到極大的影響，從而導致氣流大幅偏流，非但無法提升除塵效率，反而可能導致除塵效率下降。

3 預荷電收塵裝置研究

3.1 研究目的

基于現有各種形式分布板存在的技術缺陷以及增設小型電場存在的技術弊端，預荷電收塵裝置作為一種理想的方式被提出。其研究的目的一方面需要解決氣流分布板不收塵的問題，實現氣流分布板既有氣流分布的效果，又有粉塵收集的能力；另一方面需要使粉塵在進入除塵器前實現預荷電，釋放電場內部前2—3塊陽極板的收塵面積，保證陽極板的有效利用，提高除塵效率。另外，由于氣流分布板兼具一定的收塵能力，而且釋放了電場內部前2—3塊陽極板，后續電場所需集塵面積可以適當降低，有利于實現除塵設備的小型化。

3.2 預荷電收塵裝置組成

該預荷電收塵裝置主要可分為預荷電裝置和收塵裝置兩個部分。

預荷電收塵裝置見如圖1。

圖1 預荷電收塵裝置示意

3.3 預荷電收塵裝置工作原理

在電除塵器停爐檢修中發現，電場內部第一電場前端陽極板往往比其他陽極板更干凈，收塵情況的差異說明前端陽極板在工作過程中未起到應有的收塵作用。同時通過氣流模擬實驗證明，煙氣在通過進口喇叭后進入電場內部還能保持較高的流速，粉塵在第一電場前端陽極板完成收塵工作之前就會被高風速帶入后部電場，造成前2—3塊陽極板收塵能力下降，除塵效率降低。

預荷電收塵裝置充分利用進口喇叭內部空間，采用“W”型凝并式氣流分布板代替常規氣流分布板，該分布板能夠使粉塵實現一定程度的“長大”，而且煙氣通過該多孔板后，氣流分布更均勻，氣流均布系數由常規的0.2提升至0.12[4]（見圖2）。

圖2 “W”型凝并式氣流分布板示意

在“W”型凝并式氣流分布板前設置板前預荷電裝置，該板前預荷電裝置由陰極框架、絕緣系統及頂部電磁錘振打系統等組成（見圖1），使分布板在進行流場穩流及濃度場二次分配的基礎功能上兼具有一定的收塵能力。板前預荷電裝置與“W”型凝并式氣流分布板組合成類似于陰陽極配的形式（見圖3），含塵煙氣經過上述組合區域時，粉塵實現荷電并被“W”型凝并式氣流分布板收集。板前預荷電裝置及“W”型凝并式氣流分布板裝置頂部均設有頂部電磁錘振打裝置，實現定時清灰。

圖3 預荷電與收塵裝置形成的極配形式

該板前預荷電裝置可以根據除塵器入口粉塵濃度的高低及入口煙氣流速的大小靈活布置層數，可以為3層結構，也可以單獨布置于第3層分布板前（見圖4）。

圖4 預荷電裝置布置情況

由于前級荷電后的粉塵被部分捕集且在通過氣流分布板后電荷會有一定的“丟失”，在第3層凝并式進口多孔氣流分布板后設置加強型預荷電裝置，使荷電能力最大限度得到強化，該板后加強型預荷電裝置由陰極框架、陰極線、絕緣系統及頂部電磁錘振打系統等組成。含塵煙氣流經該裝置后實現最大能力的荷電，并直接進入第1電場內部，使第1電場內前2—3塊陽極板收塵能力得到最大程度釋放，除塵設備相對可以更小型化。該板后加強型預荷電裝置頂部設有電磁錘振打裝置，可以實現定時清灰。

供電電源可采用獨立電源，也可以與第1電場共用。當采用獨立電源供電時，極距可以根據粉塵特性進行靈活調整。當與第1電場共用電源時，極距需與第1電場保持一致，同時，為避免板前預荷電收塵裝置運行故障對第1電場的影響，兩者間需設置隔離開關柜，保證兩個系統能夠單獨獨立運行。

4 結語

電除塵器使用預荷電收塵裝置，其預荷電裝置可以使粉塵進入除塵器電場內部前實現荷電，結構方面可分為板前預荷電和板后加強型預荷電裝置，可以根據除塵器入口粉塵濃度的高低來設置板前預荷電裝置的層數，布置靈活。其收塵裝置不僅具有氣流均布和粉塵凝并的作用，而且能與預荷電裝置形成陰陽極配形式，實現對粉塵的預先收集，釋放除塵器內部電場的收塵面積，利于設備小型化。在實際應用中，該技術與部分新技術組合，實現了4電場出口≤25mg/Nm3的排放要求，極大地節省了投資成本。