静电除尘器改造技术的利弊分析

杨 昱

（内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司，内蒙古 托克托 010206）

1 前言

随着我国对环境保护的日益重视，燃煤电厂的污染物排放更受到人们的关注，国家和地方环保部门对燃煤电厂污染物的排放和总量有了较严格的控制。《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的颁布，加强了对燃煤电厂污染物的减排力度，同时也增加了燃煤电厂污染物减排工作的压力。目前，有很多燃煤火电厂静电除尘器的除尘效率达不到国家环保标准的要求，所以为了能够达到粉尘排放的要求，燃煤电厂必须对静电除尘器进行技术改造。国内目前的静电除尘器改造技术组合见下表。

静电除尘器改造技术组合汇总表

2 静电除尘器与烟气调质组合技术

2.1 烟气调质原理及技术特点

SO3烟气调质装置是以硫磺为原料，通过硫磺在燃烧室中燃烧生成SO2进而氧化生成SO3，进而将SO3喷入静电除尘器的入口烟道处，与高温烟气中的水汽迅速结合形成一层硫酸薄膜黏附在粉尘表面，能够适用于比电阻≥1.0×1011Ω·cm的高比电阻粉尘，使高比电阻粉尘颗粒荷电性能急剧提高，降低粉尘的比电阻，易于被静电除尘器捕获，减少粉尘二次飞扬，从而提高电除尘器的除尘效率。图1为SO3烟气调质系统画面图。

图1 SO3烟气调质系统图

烟气调质适用煤种较多，不需要进行混煤，特别适用于低硫煤（含硫量≤1.0%），可节省开支。硫磺燃烧量与锅炉负荷或燃煤量设定连锁关系，减小锅炉负荷改变对粉尘排放的影响。系统运行设备少，不需要专用场地，且占地面积小、集成度高、应用范围广，适用于电力、钢铁、水泥、化工等工业领域。

2.2 烟气调质系统出现的问题分析

（1）目前，电除尘器+烟气调质技术在我国应用的还比较少，如某厂8 ×600MW机组采用烟气调质的技术，从现场运行观察及测试情况分析，可将原有静电除尘器出口粉尘浓度从200～300mg/m3降低至50～100mg/m3。

但对于国家的环保排放浓度要求，烟气调质长期稳定在≤30mg/m3的难度较大。

（2）烟气调质的原料为硫磺，要求纯度较高，否则容易堵塞或结垢管道，根据某厂的机组燃煤情况，机组满负荷600MW运行时，设计硫磺为90kg/h，同时由于增加了1套设备，耗电量及硫磺用量也会增加一定的运行成本。

（3）从某厂烟气调质的运行情况看，由于受到蒸气伴热问题的影响，尤其是辅气压力的波动，致使烟气调质运行不稳定。

（4）如果出现静电除尘器电场退备，尤其是一电场故障，会降低整体的除尘效率，此时烟气调质也将无法弥补。

（5）静电除尘器入口烟道内喷入SO3气体，当硫磺燃烧量不能稳定控制时，就会出现硫磺量增大，造成静电除尘器本体、烟道及烟囱的腐蚀。

（6）烟气调质系统的管路直径较小，由于比例调节阀及硫磺流量计的特点，容易造成管路堵塞、系统停运、管路结垢等影响，因此烟气调质运行的可靠性差。

3 静电除尘器与袋式除尘器组合技术

3.1 电-袋复合式除尘器技术

电-袋复合式除尘器是一种前级保留原有静电除尘器电场区，后级将原有静电除尘器电场区改造为布袋除尘器的高效除尘设备。一般前级静电除尘器电场将大部分的烟气粉尘捕集，后级滤袋捕集少量粉尘，仅相当于常规布袋除尘器收集粉尘量的1/4左右，这样，后级滤袋的粉尘负荷量大大降低，清灰周期得以大幅度延长。粉尘经过前级电场预荷电，其荷电效应提高了粉尘在滤袋上的过滤特性，使滤袋的透气性能、清灰性能得到很大的改善，整体运行阻力也比较低，滤袋的使用寿命延长。图2为电-袋复合除尘器示意图。

图2 电-袋复合除尘器示意

电-袋复合式除尘器适合于原有静电除尘器配置为四～五个电场的改造，能够适应锅炉燃煤煤质变化波动大、除尘器入口粉尘浓度＞40g/m3的条件，达到长期、稳定的粉尘低排放。对烟气中多种污染物混合的处理能力强，同时当燃煤灰成分中的SiO2、Al2O3粉尘总量≥80%时，对除尘效率的影响也不大。

3.2 电-袋复合式除尘器设计要求及出现的问题分析

（1）要求锅炉燃煤的烟气含硫量S≤3.0%、含湿量相对低，烟气温度高于酸露点20℃，正常温度≤160℃。

（2）电-袋复合式除尘器的设计过滤风速应≤1.1m/min。

（3）布袋滤料要求非常严格，应根据锅炉的运行工况、燃煤品质等来选择，要充分考虑滤料抗磨损、耐腐蚀，以及具有过滤细微粉尘的能力。

（4）电场区与滤袋区设计应保持一定距离，同时考虑电-袋复合式的电场区与滤袋区气流的均布及导流。

（5）前级电场阴阳极在电晕放电时会产生少量臭氧气体，而臭氧具有的氧化性会加大对PPS滤袋的腐蚀、破损。

（6）系统阻力增加≤900Pa，而静电除尘器改造前本体阻力＜220Pa。

（7）当烟气温度控制不合理、烟气温度低于露点温度，SOx、NOx与水结合形成强酸时，腐蚀性极大，含硫量增大、气流分布不均匀等会加快滤袋的破损，降低滤袋寿命。

（8）一旦个别滤袋破损后，大量粉尘将会沿破损部位进入净气室，一部分粉尘随烟气气流排入大气，造成粉尘排放浓度增加。同时，滤袋破损后，造成滤袋内逐步积灰，压差增大，增加了引风机的出力，提高了能耗。

（9）袋笼安装不合理，连接卡子没固定实，致使卡子与滤袋磨损，顶破滤袋，袋笼脱落。

（10）当电-袋复合式除尘器的清灰气源品质变差、含水量增加时，将会降低布袋除尘器的清灰效果，不但烟气阻力大，而且会大大降低除尘器的除尘效率。

4 静电除尘器与旋转电极组合技术

4.1 静电除尘器 + 旋转电极的技术特点

旋转电极式静电除尘器是由烟尘入口端固定电极电场和末端旋转电极电场组成。旋转电极电场中集尘极板采用回转的极板型式和旋转的清灰刷，沉积在回转集尘极板上的粉尘及时被布置在非电场区的旋转清灰刷清除，能够保持集尘极永久清洁，避免产生反电晕，有效克服了高比电阻粉尘收尘难的问题，可最大限度地减少二次扬尘。同时降低对煤种变化的敏感性，增加静电除尘器对不同煤种的适应性，大幅提高静电除尘器的除尘效率，显著降低静电除尘器出口粉尘浓度。此种技术应用范围比较广，在原有静电除尘器末级电场进行改造，克服了现场环境空间限制的因素，且改造一个移动电极电场能够起到常规静电除尘器两个电场的作用，所以特别适合于老机组静电除尘器的改造。 图3为旋转电极示意图。

图3 旋转电极示意

4.2 旋转电极可能出现的问题分析

（1）旋转电极使用的集尘极板为平板式，改变了原有静电除尘器集尘极板带有槽沟的型式，当系统漏风、排烟温度高、煤质变化等造成烟气处理量大时，有可能造成粉尘二次飞扬。

（2）燃用煤质如果发生变化，如粉尘SiO2、Al2O3或粉尘比电阻显著增加等，前级电场粉尘荷电受到影响，末端旋转电极除尘量增加，除尘效果受到影响，可能造成整体的除尘器效率下降。

（3）根据旋转电极设计原理，其除尘能力相当于原有的两个电场，如果旋转电极的电场出现故障，则会影响末级电场的除尘效率，相当于静电除尘器退备一个电场。

（4）连续运行对旋转电极的钢刷的磨损及极板的磨损很大，当相互之间的磨损量达到一定程度，极板积灰可能不能够彻底清除干净。

（5）在粉尘中旋转电极的链条，对于其长期在高温、高硫烟气中的耐腐蚀、耐磨损，以及自身调节功能的可靠性尚需要观察。

（6）由于旋转电极在末端电场位置，电极收集的细粉尘由钢刷清理，清理后的细粉尘不是像电除尘器那样成片脱落，因此在钢刷位置的烟气短路也可能会造成二次尘飞扬。

（7）由于旋转电极改造增加了一套旋转传动系统，设备运行时会增加缺陷发生率，随着运行周期的增加，可靠性会下降，影响除尘效率。

（8）旋转电极是连续运转的，当钢刷磨损严重或损坏，极板积灰得不到及时清除，收尘效果会下降甚至出现反电晕现象。

5 低温静电除尘器改造

5.1 低温静电除尘器技术特点

为了静电除尘器进口烟道烟气余热的有效利用，在静电除尘器进口烟道设烟气调温装置，采用汽轮机凝结水与热烟气通过烟气余热利用装置进行热交换，汽轮机凝结水获得额外的能量，且使进入静电除尘器的烟气温度由150℃降低到90℃～100℃，实现了烟气余热的有效利用，同时提高了除尘效率。

进口烟道的烟气温度降低且控制在烟气酸露点以上的10℃～20℃，使静电除尘器烟气中的粉尘比电阻降低，进入静电除尘器的烟气量相对减少及电场风速降低，提高了静电除尘器的除尘效率，同时可以避免低温烟气腐蚀。加装烟气调温装置进行回收锅炉排烟余热，降低机组供电煤耗，提高经济性，最大限度地实现节能减排。图4为低温静电除尘器烟气调温装置示意图。

图4 低温静电除尘器烟气调温装置图

5.2 低温静电除尘器可能出现的问题分析

（1）当烟道内的气流分布不均、局部高风速及烟尘浓度较高时产生的磨损，会造成换热管发生泄漏，降低烟气余热换热装置的使用寿命。

（2）当烟气的流速参数发生变化，声波清灰器发生故障，可能出现换热管积灰，降低烟气余热换热效率。

（3）如果烟气温度控制不当，造成低温烟气的腐蚀，可能出现换热管泄漏，降低烟气余热换热装置的使用寿命，同时造成烟道及静电除尘器本体内进水。

（4）静电除尘器进口烟气降温后可能发生对静电除尘器本体，特别是极板极线造成腐蚀。

（5）设置烟气余热利用装置，可能会增加系统阻力。

（6）对于没有进行低氮燃烧器和脱硝改造的机组，进行烟气换热装置换热面积设计时，应充分考虑低氮燃烧器和脱硝改造后锅炉排烟温度升高的影响。

6 结论

受燃煤电厂燃用煤种煤质的变化及其他因素的影响，静电除尘器的实际除尘效率也会受到影响。除尘器组合技术是在静电除尘器自身的基础上，使其性能得到进一步升华，可有效提高静电除尘器的除尘效率，但是这些组合技术均有其一定的适用范围，需要合理选取。选择静电除尘器及其组合技术必须发挥各自的优势，尽量避免其缺点，并不是每一种技术都具有绝对的优越效果，因此在新建或对原有静电除尘器进行改造时，应该针对电厂设备的实际运行工况及现场条件进行选择，以保证静电除尘器改造后能够稳定、高效、经济运行，同时粉尘排放浓度满足环保要求。

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