扬尘捕集罩电除尘技术分析及试验

赵海宝，朱锦杰，梁 江，钱长亮

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

燃煤烟气高效除尘技术落实是国家“节能减排”战略的重要推动力。电除尘器是目前应用最广泛的燃煤烟气除尘设备[1-2]。阳极板是电除尘器的核心部件，起到收集荷电粉尘的作用，然而现有常规极配型式下的阳极板对二次扬尘的收集作用小，电除尘器存在二次扬尘致使出口粉尘浓度难以降低的技术瓶颈[3]，并且对超细粉尘及低荷电细粉尘的捕集效率低。现有常规电除尘器的阳极板主要为C型阳极板或W型板阳极板，对振打扬尘的再收集效果较差，对接近但未吸附到阳极板上的超细粉尘和低荷电细粉尘几乎无法捕集。目前国内外烟气除尘采用的电除尘器和袋式除尘器具有成本低、市场成熟度高等优点，但分别存在无法高效稳定实现粉尘的超低排放要求和阻力高、二次污染的问题[4]。

随着2014年以来低低温电除尘技术的普及，电除尘器出口粉尘浓度已可实现稳定低于30 mg·m-3，其粉尘比电阻的大幅降低消除了反电晕现象，但是二次扬尘仍明显[5-6]，二次扬尘已成为限制电除尘器进一步降低出口粉尘浓度的主要因素。

因此，亟需开发一种适合现有电除尘改造、一次投资成本低、运行成本低、设备阻力小、无二次污染、克服二次扬尘并且可稳定达到超低排放要求的新型除尘技术。

1 扬尘捕集罩电除尘器的结构及机理分析

扬尘捕集罩电除尘器的技术原理是在阳极板沿气流的末端设置金属过滤装置，收集振打扬尘、非振打扬尘及未捕集到阳极板上的粉尘，相比只配置常规阳极板的电除尘器，在具备常规电除尘器作用的同时，可更高效地捕集沿阳极板侧逃逸的细粉尘，从而降低电除尘器出口的粉尘浓度，提高电除尘效率[7-11]。

扬尘捕集罩电除尘装置原理如图1所示。含尘烟气通过进气喇叭均匀进入电除尘器的各个通道，粉尘荷电后，在前端电场的电场力作用下大部分吸附到阳极板上被捕集，剩下的难荷电和振打逃逸的细粉尘被设置在电场最后一排的扬尘捕集罩过滤和捕集，实现粉尘的超低排放。

图1 扬尘捕集罩电除尘装置原理图

扬尘捕集罩收尘原理如图2所示。含尘烟气流进电场，阴极线在高压电下产生负高压电场和负电荷，负电荷吸附到粉尘上，带电粉尘在电场力作用下，朝阳极板方向做抛物线运动。

图2 扬尘捕集罩收尘原理

当粉尘在电场中荷电后，会受到电场力的驱动，迅速趋向阳极板，并大部分被阳极板捕集，少数未被阳极板捕集的带电粉尘和少量荷电粉尘也会在离子风等作用力下沿阳极板表面顺气流前行，从而沿着阳极板附近进入同阳极板一同接地的扬尘捕集罩，通过静电吸附作用和扬尘捕集罩表面粉尘层的拦截过滤作用，可有效捕集沿收尘板表面逃逸出电场的粉尘。超细粉尘等难荷电粉尘所受电场力较小，粉尘在流向阳极板的同时，在到达阳极板前被气流带走，这时，低荷电粉尘已经到达阳极板附近，通过设置在末排阳极板附近的扬尘捕集罩，将逃逸的低荷电粉尘捕集。

当阳极板进行振打清灰时，被吸附在阳极板上的粉尘在振打力的作用下成块落入灰斗，但有一部分粉尘在气流作用下再次被带起，由于这部分粉尘在阳极板附近，被气流带起后在阳极板附近沿着气流欲逃出电场。此时设置在末排阳极板附近的扬尘捕集罩，将振打逃逸的粉尘捕集，大幅降低振打时的出口粉尘浓度，提高除尘效率。

2 试验部分

2.1 试验设备

淮北某电厂1号炉300 MW机组配备两台双室五电场电除尘器，设计参数如表1所示。二、三电场配高频电源，四、五电场配脉冲电源，电除尘器设计比集尘面积108.74 m2·(m3·s-1)-1，设计电除尘器除尘效率为99.92%。

表1 淮北某电厂电除尘器主要技术参数

2.2 试验方法

2020年3月该机组开展超低排放改造，粉尘排放控制采用电除尘器增设扬尘捕集罩+湿法脱硫协同除尘方案，在原电除尘器每个电场末端阳极板增设扬尘捕集罩，控制电除尘器出口粉尘浓度不大于20 mg·m-3，通过湿法脱硫协同除尘，最终达到粉尘排放浓度不大于5 mg·m-3，达到超低排放要求。2020年4月项目改造完成，整体投运。

改造后的电除尘器内部及扬尘捕集罩如图3所示。

图3 扬尘捕集罩

扬尘捕集罩整体采用锰镍合金材质，其滤网采用锰镍合金冷拔丝织成，并采用锰镍合金钢板在四周进行机械压模包边，滤网槽具有一定刚度，可靠的连接能够保证振打力有效传递，其正反八条边与合金丝网之间采取无损伤焊接，螺栓孔及连接螺栓位于包边上，避免了断丝和抽丝现象，确保了设备使用寿命。

在燃用煤灰成分、烟气温度相同的条件下，通过对该电厂改造前后电除尘器的性能参数进行对比，结果表明扬尘捕集罩技术改造对电除尘器的除尘效率具有明显的提升作用。

3 试验结果及分析

该机组电除尘器改造前电除尘器出口平均粉尘浓度为29.38 mg·m-3，压力降157 Pa，经扬尘捕集罩电除尘技术改造并经过几个月的稳定运行后，在燃用硫含量为0.81%、进口粉尘浓度为48.7 g·m-3的劣质高灰煤种，机组负荷为280 MW时，电除尘器出口平均粉尘浓度为10.19 mg·m-3，见图4。由图4可见，电除尘器出口粉尘浓度降低明显。

图4 改造前后出口粉尘浓度和除尘效率对比

在煤种、负荷等其他工况相同的条件下，电除尘器经扬尘捕集罩电除尘技术改造后，设备阻力从157 Pa略上升至238 Pa，见图5。

图5 改造前后压力降对比

除了本次应用案例，扬尘捕集罩电除尘技术在湖北华电青山某电厂350 MW机组的电除尘器上也进行了改造应用。测试结果显示，电除尘器出口粉尘浓度从原来的约50 mg·m-3降低到15.3 mg·m-3。广东曲靖某电厂300 MW机组电除尘器应用扬尘捕集罩电除尘技术，并结合高频电源改造后，电除尘器出口粉尘浓度从原来的约40 mg·m-3降低到24.0 mg·m-3。

从应用结果可以看出，扬尘捕集罩电除尘适合应用于电除尘器改造，可在原有设计参数的基础上进一步提升电除尘效率，具有除尘效率高、改造费用低、工期短等优点。

需要注意的是，试验中发现，对于应用水含量高的煤质或进行了电除尘器前烟道喷水(比如脱硫废水蒸发处理)的特殊情况，当烟气湿度超过20%时，若采用扬尘捕集罩电除尘技术，存在黏灰增加的风险。

4 结语

(1)研制了一种扬尘捕集罩电除尘器，分析了其在常规电除尘技术上提高粉尘捕集效率的技术原理和结构特点，并应用在300 MW机组电除尘器。改造前后的对比试验结果表明，经改造后电除尘出口粉尘浓度从原来的29.38 mg·m-3降低至10.19 mg·m-3，实现了电除尘器出口粉尘浓度的大幅降低。

(2)国内多套基于金属网过滤作为常规电除尘器辅助技术的项目即将投运。扬尘捕集罩在电除尘器上的成功应用为电除尘器厂家、燃煤电厂及金属冶炼等工业烟气粉尘治理领域提供了样板工程，促进了中国烟气粉尘治理技术的发展。