电除尘器新技术在125MW机组改造中的应用

文 _ 吴俊 福建龙净环保股份有限公司

随着国家环保要求的日益提高，对不同时期建设的火电厂规定了新的排放控制要求。许多电厂原有的电除尘器已经不能满足新排放标准，需要进行改造。但由于场地条件等方面的限制，改造后的电除尘器无法同新建的一样设计适合的电场数量及电场风速。因此，在电除尘器改造中需要采取特殊的技术，充分挖掘本体结构及电气方面的潜能，使经过改造后电除尘器，能在长期运行条件下，保持甚至低于规定的排放标准。

电除尘器经过长期发展，新技术层出不穷。为适应在恶劣工况下的烟尘捕集，使电除尘器能达到长期稳定排放的要求，龙净公司从本体结构、电气方面进行了科研开发。如本体结构方面阴极新线型及分区技术的应用，电气方面的高频电源、复合式功率控制振打清灰技术，对于特定工况下的烟尘捕集有非常好的效果。本文以贵州华电遵义发电有限公司8号炉125MW机组配套电除尘器增效改造为例，阐述了新技术对于电除尘器的意义。

1 设备概况及原电除尘器参数

1.1 设备概况

贵州华电遵义发电有限公司8号炉125MW机组，锅炉为SG420/13.7-M419型超高压、中间再热、自然循环、固态排渣煤粉炉。配套电除尘器设备自投运以来历经多次大小修，并对本体结构部分和电气部分作了改造，但电除尘器仍存在诸多影响除尘效率的问题，使其除尘效率一直达不到设计要求，烟尘排放浓度高。2005年10月由贵州电力环境监测中心站对该电除尘器进行了效率测试，除尘效率为97.58%、烟尘排放浓度为566mg/Nm3。

1.2 原电除尘器参数

原电除尘器技术参数、煤质及灰份参数见表1与表2。

2 改造特点

2.1 改造要求

电除尘器改造工程要求沿烟气流方向不得加长，即不得新增电场，同时不增加电场高度，也不增加横向宽度，需在现有电除尘器壳体内进行改造。将电除尘器内部阴、阳极系统掏空，更换极板、极线及振打装置，要求在有限的空间内增加更多的集尘面积，同时更改进口喇叭的气流均布装置及出口喇叭的槽形板排。经过改造后必须保证除尘效率不低于99.35%。

2.2 改造难点

根据2005年10月贵州电力环境监测中心站对该电除尘器进行的效率测试数据，工况下每台炉烟气量约为980000m3/h，按不加高方案计算电场风速，大于1.35m/s。因为电除尘器电场内风速太高，烟气处理时间短，不利于粉尘捕集。查看运行时的电压电流数据，三个电场运行电流很低，电压不高。锅炉所燃煤质为高硫贫煤，含硫量为4.20%。虽然含硫量很高，但由经验公式计算烟气中的水蒸气体积含量约为5.33%，水蒸气含量较少，因此硫经燃烧转化成SO3后，没有足够的水蒸气与其结合，形成灰表的酸膜来降低飞灰的比电阻，粉尘比电阻高，在120～150℃时可达到1011Ω·cm以上。同时由于场地等方面的原因，要求在原有三个电场的壳体内进行改造。

3 改造方案

3.1 烟气参数

电厂在8号炉改造时提出的烟气参数为：设计烟气量985400m3/h；除尘器入口烟气温度130±5℃；入口含尘浓度38.5g/Nm3；保证除尘效率≥99.35%。

表1 原电除尘器技术参数

表2 煤质及灰份参数

3.2 方案设计

3.2.1 增大集尘面积

有效收尘面积是保证电除尘器高效运行的先决条件，因此在电除尘器方案设计上，尽量在规定的场地范围内安装更多的集尘面积。在不增加电场、极板高度（考虑原基础荷载及成本的需要）的情况下，将原电除尘器全部阴、阳极更换为美国GE公司的顶部电磁锤振打清灰电除尘器。该技术由于振打系统位于电除尘器顶部，与侧部振打比起来，不占用电场纵向空间，因此可以在沿气流方向有限的纵向尺寸上放置更多的阳极板排。同时仍改造为三个电场，改造前三个电场有效长度为11.25m，改造后三个电场有效长度增大为15.20m。

3.2.2 窄极距

在不增加极板高度及横向宽度的基础上，从设计烟气量与现有电除尘器断面积计算，电场内烟气流速大于1.35m/s，设计入口粉尘浓度为38.5g/Nm3。这就意味着单位时间内电除尘器电场单位断面内的粉尘浓度很高。如果改造时仍沿用现国内常用的400mm同极距设计，从改造前的运行电压与电流参数看，改造后电流与电压很难升高。同时考虑原基础荷载受力要求，因此采用350mm同极距。

3.2.3 阴极线型

由于电除尘器内烟气流速高、粉尘浓度高，同时粉尘较粘，第一电场若采用龙净公司常规的CS10A型针刺线（针刺有效长度为10mm），针刺平行于极板放置，很容易造成第一电场电晕封闭，运行电流低，从而使电压下降。为避免出现这一问题，方案设计时第一电场采用CS20A型针刺线（针刺有效长度为20mm），同时针刺垂直于极板放置，以提高第一电场运行电流，使粉尘充分荷电。第二电场由于粉尘浓度低，采用CS10A型针刺线，针刺平行于极板放置。考虑到负电性气体在末电场含量更少，易引起反电晕，第三电场采用放电性能较柔和的CS10B型针刺线，针刺平行于极板放置。

3.2.4 分区供电与高频电源

采用顶部电磁锤振打技术后，将原3个电场空间设计成8个结构分区，同时可以沿烟气流方向采用分区供电技术。对于本改造工程，因第一电场风速高及粉尘浓度高，沿烟气流方向将第一电场分成两个区，采用两套单独的电源供电，以降低第一电场由于沿烟气方向粉尘浓度梯度大对电流与电压的影响。同时若第一电场仍沿用常规工频电源供电，由于工频电源输出电压波纹大（达到35%～45%），平均电压比峰值电压低，放电电流小，平均电场强度低，而受第一电场高风速及高浓度的影响，所以很难让大部分粉尘荷电。为最大限度地使粉尘荷上电荷，提高电场总体工作效率，将第一电场第一分区采用龙净公司的高频电源技术，保证电除尘器经改造长期运行后仍能保持高的运行电流与电压，适应高浓度粉尘。

高频电源具有以下特点：①高频电源平均放电电流大，最大可达工频电源的2倍，输出电压波纹小，效率高；②具有特殊灵敏的火花检测技术，对高频条件下的火花检测十分有效，对微弱火花也捕捉无遗；③闪络无电流冲击波，火花能量得到有效控制，火花熄灭后快速恢复电场能量，电场电压恢复快，损失极小；④可设置火花后恢复曲线，设置火花初值、终值，快升时间，慢升率、恒火花率；⑤工作频率达到40kHz，具有纯直流供电、间歇供电等多种供电模式——供电的Pon、Poff时间任意可调，具有更宽的脉冲宽度和脉冲频率选择自由度、更陡峭的电压上升率，可有效提高在高比电阻工况条件下的除尘效率。

3.3 改造后结构设计参数

在对进口喇叭的气流分布板及出口喇叭的槽形板排进行更换改进后，改造后电除尘器主要技术参数见表3。

表3 改造后电除尘器技术参数

其中单台炉电除尘器各电场配套高压电源规格，第一电场第一分区为0.4A/80kV（高频电源），共2套；第一电场第二分区及第二电场为1.0A/72kV（利用原电除尘器配套的常规电源），共4套；第三电场为1.2A/60kV（常规电源），共2套。

改造后电除尘器总体平面布置图见图1。

4 改造效果

贵州电力试验研究院对改造后的8号炉电除尘器进行了性能考核试验，测试数据见表4。

按贵州遵义当地年平均大气压918.3hPa，经计算实测时工况湿烟气流量约为1050000m3/h，大于设计烟气量；实测电场内烟气流速为1.46m/s，大于设计值，实测除尘效率99.42%；超过了电厂除尘效率保证值99.35%的要求。

从测试时第一电场第一分区使用的高频电源情况看，二次电流达到了满刻度值，为400mA，二次电压大于50kV。

图1 电除尘器改造后总体平面布置图

5 结语

对于高风速、高浓度等特殊工况下的电除尘器改造，若仅仅采用常规的电除尘器技术，很难取得满意的效果。随着环保要求的不断提高，需要针对特殊恶劣工况烟尘采用新的更好的电除尘器技术。对于高风速下前电场二次电流普遍低的情况，采用常规工频电源很难使二次电流升高，致使前电场粉尘无法充分荷电，收尘效率低。而龙净公司经过科研人员的努力，开发出具有完全自主知识产权、国内首创、达到国际先进技术水平的高频电源，可以很好地提高电场的二次电压与电流。同时结合本体结构方面的分区技术及阴极线型的应用，充分发挥龙净公司在国内机电一体化的优势，使机电结合，可以取得常规电除尘器无法达到的效果。

表4 改造后电除尘器测试参数

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