四川某新建电厂（ 2×600MW）电除尘器选型设计

关民普 刘 盟

（河南省正大环境科技咨询工程有限公司 河南 郑州 450002）

0 前言

随着《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）的逐步实施，国家对火电厂污染物排放标准越来越严格，同时随着人类社会的发展和进步，人们对生活质量和自身健康愈来愈重视，对空气质量也愈来愈关注。 “十一五”以来，我国环保产业经历了从量变到质变的过程， 在快速发展的同时，加快了产业结构调整步伐，环保产业发展基本走过了以“三废”治理为主要特征的发展阶段，正在朝着有利于提高经济发展的环境质量、提高经济发展层次的方向发展，随着环境保护意识的增强，烟气治理技术的应用已越来越受到人们的重视。 电除尘器以其除尘效率高、运行管理方便和适应性强等特点， 已在各工业领域含烟气治理中得到了广泛的应用。本文将以四川某新建电厂锅炉实际设计情况为依据，进行了该电厂电除尘选型设计。

1 电除尘器设计选型

1.1 设计依据标准

设计中依据的主要标准如下：

《燃煤电厂电除尘器技术条件》DL／T514－93

《电站锅炉性能实验规程》GB l0184－1988

《火电厂大气污染物排放标准》GB l3223－2011

《火电厂烟气诽放连续监测技术规范》 HJ／T 75－200l

《电收尘器调试、运行、维修、安全技术规范》 JB 6407－1992

《电除尘器机械安装技术条件》ZBJ 8808－1989

1.2 本体设计计算

1.2.1 电场风速（υ）

由于粉尘粒径很小，一般在3～15μm 之间，故不可取过高的电场风速，以免引起二次扬尘，根据该区域其他电厂电除尘器实际运行经验，电场风速取1.06m/s。

1.2.2 电除尘器的截面积（F′）

1.2.3 除尘效率（η）

除尘效率可以根据电除尘器进口烟气浓度和出口浓度来确定，根据最新《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011），出口排放浓度标准状态下应小于30mg/m3。

标准状况下烟气的含尘浓度为

所以在忽略漏风的情况下，除尘效率可按下式计算

1.2.4 有效驱进速度的确定

影响驱进速度的因素很多，驱进速度比较难确定，且驱进速度与电除尘器的除尘效率和收尘极面积关系密切。 目前世界上都采用德意希公式来计算除尘效率，即

式中 η——电除尘器的除尘效率，%；

A——电除尘器收尘极面积，m2；

Q——烟气量，m3/s；

ω——有效驱进速度，m/s。

从公式可以看出， 当被处理的烟气量和收尘效率一定时。粉尘的驱进速度越大，则收尘极板面积越小。影响趋进速度的因素有煤的含硫量、水分、灰分、碱性氧化物的含量等，这些值越大驱进速度越大；比电阻越大，驱进速度越小；同极距越大，驱进速度越大。

由于电除尘器中影响粉尘电荷及运动的因素很多，理论计算值与实际值相差很多，所以不得不沿用经验性或半经验性的方法来确定驱进速度ω 值，结合四川巴蜀某电厂实际情况，并查阅有关资料，

该有效驱进速度ω 取0.09m/s

1.2.5 沉尘极比表面积f 的确定

1.2.6 所需要的沉尘极板面积A 的确定

所以 A=71.53×769.6=55051.81m2

计算求得的极板面积后，在选择电除尘器的实际极板面积时，要考虑各种参数的准确性和电除尘器的结构等方面的影响，应将极板面积，适当增加一些余量，一般按5%左右考虑。 由于该极板面积较大，按3%考虑。

A′= A （1＋3%） ＝56703.36（m2）

1.2.7 电场高度（h）的确定

h 取11m

1.2.8 沉尘极间距（b1）的确定

一般电除尘器沉尘极间距为250～300mm。 但研究表明，如果极间距加宽，增大了绝缘距离，提高了火花放电电压；加宽极间距可以提高两极工作电压。 粉尘的驱进速度也相应提高，电除尘器内电极的安装和维修也都较方便；同时，由于粉尘驱进速度的增大。 在处理相同烟气量和达到相同的收尘效率条件下，所需的沉尘极面积也减少了。 根据国内外的实践来看，电厂锅炉尾部使用宽间距电除尘器可以获得更高的除尘效率和更低的排放浓度。 故本次设计采用400mm 的极间距。

1.2.9 气体通道数的确定

电除尘器气体通道数为

其中 F——有效截面积m2

b1——沉尘极间距m

h——沉尘极板有效高度m

l——电场长度m

v——气体速度m/s

Q——处理工况气量m3/s

A——所需要的沉尘极板面积 m2

沉尘极排数为n+1电晕极排数为n

取n=54 个通道即：单电场27 个通道

1.2.10 电场长度（l）的确定

又因为：l=vt

其中v——气体在除尘器内流速m/s

t——气体在有效电场内停留时间 s

所以气体在有效电场内停留时间

1.2.11 电除尘器实际具有的除尘面积

1.2.12 每电场电晕线有效长度

其中 N——电场数。

由于“RS”型电晕极线在两翅片端部都产生电晕放电，因此，可把“RS”型电晕线看成是相当于两条圆电晕线放电效果。 所以“RS”型电晕极线计算有效长度为

1.3 选型结果

本次设计选型结果见表1。

表1 本次选型结果汇总表

2 设计中存在的问题及解决方案

2.1 存在问题

大量试验表明， 粉尘高比电阻对除尘效率有很大影响。比如奥地利乌恩奇电站，在没有考虑粉尘的高比电阻性质时除尘效率仅为65%，经过对粉尘比电阻的调节控制，在相同条件下，除尘效率提高到了99%以上。

比电阻值为104～1010Ω·cm 的粉尘，是适应于普通静电除尘器最理想的粉尘。 发电厂煤粉锅炉的烟尘，一般属于不易捕集的粉尘范畴。 烟气飞灰比电阻于温度关系实验室测试结果见表2。

表2 烟气飞灰比电阻与温度关系测试一览表（试验室测试）

2.2 分析原因

粉尘的比电阻对电除尘器的效率有很大的影响。 粉尘比电阻小，导电性好；比电阻大，导电性差。 比电阻过小的粉尘（例如炭黑粉尘）到达收尘极后，很快释放出负电荷而成为中性，失去吸力，因而易于从收尘极上脱落，重返气流，使除尘效率降低。比电阻过大的粉尘到达收尘极后，负电荷不能很快释放而逐渐积存于收尘极上，这就可能产生两种影响：一是由于粉尘仍保持其负极性，它排斥随后向收尘极运动的粉尘粘附在其上，使除尘效率下降；二是使粉尘层与收尘极之间形成电位差，粉尘层越厚，电位差越大。如果粉尘层中有裂缝，空气存在于裂缝中，粉尘层与收尘极之间就会形成一个高压电场 （粉尘层表面为负极，收尘极为正极），使粉尘层内的空气电离（击穿），产生反向放电。由于它的极性与原电晕极相反，故称为反电晕。反电晕时发出的正离子向原电晕极方向运动，在运动过程中与带负电荷的粉尘相遇而产生电性中和，从而阻碍了粉尘向收尘极运动。所以，如果发生反电晕，除尘效率就会大大降低。

2.3 解决方法

对粉尘高比电阻的捕集，经过试验和查阅资料，笔者有两种解决方法。

2.3.1 提高粉尘的导电性，降低粉尘的比电阻，办法如下：

1）喷雾增湿

喷雾增湿一方面可以降低烟气温度，在一定条件下可使比电阻处于较为有利的收尘范围；另一方面，更重要的是可以增加粉尘的表面导电，从而降低比电阻值。 图1 是水泥粉尘在不同温度和含湿量下的比电阻变化曲线。 从该图中可以看出，粉尘的比电阻是随着烟气含湿量的增加而减小的。

图1 水泥粉尘比电阻在不同温度和含湿量下的变化曲线

喷雾增湿方法比较简单，可以在通常的喷雾增湿塔中进行。 对增湿塔的要求是喷入烟气的水全部蒸发不使水滴带入除尘器内，以免粉尘在塔内及除尘器内造成堵塞。 喷雾的形式可为高压水喷雾，也可为压缩空气喷雾。 采用高压水时，水压要求达到（40～60）×105Pa。

2）降低或提高气体温度

粉尘比电阻通常是随着温度升高而增加，当达到某一极限时（200～250℃），又随着温度升高而逐渐降低。 为使电除尘器有效地工作， 通常采取增湿的办法来降低气体的温度，使比电阻降低；在某些情况下也可以采取加热的办法提高气体的温度，使比电阻下降，以改善除尘效果。

3）在烟气中加入导电添加剂

各种导电添加剂具有降低粉尘比电阻的作用。 研究表明，在烟气中加入三氧化硫（SO3）、氨（NH3）、三乙胺[N（C2H5）3]、水雾等添加剂对提高粉尘的导电性、降低粉尘的比电阻均有明显的效果。

2.3.2 改变供电方式，采用新型结构的电除尘器或采用脉冲供电等

为了提高电除尘器的效率，解决高比电阻粉尘的收尘问题，出现了许多新型结构的电除尘器，如超高压宽间距电除尘器、原式电除尘器、三电极预荷电电除尘器器、双区电除尘器等。S

［1］张磊，张立华.燃煤锅炉机组600MW 级[M].北京：中国电力出版社，2006，2.

［2］黎在时.电除尘器的选型安装与运行管理[M].北京：中国电力出版社，2005，6.

［3］S·卡尔费特，H·M·英格伦.大气污染控制技术手册[M].刘双进，等，译.海洋出版社，1987.

［4］原永涛，等.火力发电厂电除尘技术[M].北京：化学工业出版社，2004，10.