火电厂除尘效能研究与技术改造探索

刘文静，张金刚，胡延东，白雪玲，徐建路

（1.兰州信息科技学院，甘肃 兰州 730300；2.天津国投新能源有限公司，天津 300300；3.兰州铝业有限公司，甘肃 兰州 730060）

1 前言

煤电生产过程产生大量烟尘，对环境造成严重污染，含有微细颗粒物及二氧化硫为主的硫化物。PM2.5微小颗粒收集效率不高，悬浮在空气中形成吸入颗粒物，影响空气质量。由于燃煤锅炉产生的烟尘是大气污染中的主要根源，降低烟尘浓度，对改善空气质量，提高生活环境，推进经济增长，营造与环境发展相适应的绿色生产有重要意义。

向轶结合排放标准阐述预荷电技术，提高了细颗粒物的捕集效果，颗粒物浓度降低，并且降低了部件压力损失。Jaworek等人提出可通过两种途径改进PM2.5的除尘效率，将荷电和捕集过程分离，增大了颗粒物粒团直径，提高收尘能力。赵爽通过分析粉尘颗粒三种不同脉冲电场中同时进行荷电和凝并，测得流量对凝并效果有很大影响。贾沛等开发出横向双极静电装置，产生相反两种电荷，有良好的湍流混合和凝并效果，当外加电压超过11kV，提高了对微细颗粒物的捕集效率。许馨月研究袋式除尘器中圆筒滤袋改为褶皱滤袋后，粉尘在灰斗中沉降的影响，滤袋长度L=5m时粉尘在灰斗中的沉降率最佳，滤袋渗透率越大，除尘器内部流场速度分布越均匀，粉尘更易沉降至灰斗。

2 除尘技术应用

随着新技术迅速发展，烟气除尘效能也逐步提升，处理锅炉烟气中粉尘技术主要包括以下3类。

2.1 静电除尘技术

火电厂生产中燃煤产生粉尘颗粒直径较小，摩擦时在颗粒间产生静电现象，接入外加电场可吸附悬浮颗粒，起到了高效除尘的目的。静电除尘时两端为高压电极，可使排放烟尘产生电离作用，其中烟尘颗粒带有负电荷，在直流电场作用下，负电荷的粉尘向正极板方向移动，在正极板表面形成堆积层，净化烟气质量。

2.2 湿式除尘技术

湿式除尘采用碱性液体喷淋，与烟气混合去除颗粒物与硫化物等。烟气经通道流入水幕，与喷雾相碰撞，形成潮湿的气团，随气流进入雾化器与碱性水反应，直径较大的颗粒在重力作用下落入水面，残留的固体颗粒进入旋流板中发生反应，致充分吸收。

2.3 袋式除尘技术

典型除尘技术的一种，多用于箱体式滤袋除尘装置，布袋数量与安装角度都与净化效果有很大关系，烟尘均匀进入过滤单元，净化后的气体进入滤袋内部排出除尘装置。滤袋外部粉尘增加时，需对滤袋进行再生处理，采用滤袋变形与振动去除表层颗粒达到再生目的。

3 案例分析

3.1 数据采样

某火电厂总装机容量3×300MW，采用高压静电除尘设备，每台炉配置2台双室四电场静电除尘器，设计电除尘入口粉尘含量12900mg/Nm3，脱硫入口要求粉尘浓度＜100mg/Nm3。由于设备运行周期较长，内部阳极板损坏，阴极板芒刺有弯曲变形，收尘效率仅为98.06%，需在除尘器装置中进行技术改造，提高净化能力。

传统除尘技术当煤质中灰分的含量较小时，净化效果明显；若出现煤质质量不稳定，灰分较多时，烟气除尘后仍然留有固体颗粒与硫化物，对大气造成污染的同时影响生态环境。

采集重要影响因素数据，根据煤质理论分析烟气中粉尘浓度，与校核煤质对比，分析除尘器入口烟尘浓度。对比灰渣成分，确定参配煤质特征，计算煤质偏离值，减少动态变化参数影响除尘效率。分析飞灰化学成分差异，随气流经过电除尘器均匀电场通路时，飞灰比电阻变化较大，电荷被吸附能力有差别，比电阻增加时，荷电能力下降，造成颗粒逃逸。

3.2 方案对比

对运行中的除尘器进行改造优化，解决技术难点，降低出口浓度，但受到原有设备空间布置、安装方式等条件限制，对比改造方案如下。

方案一：加装旋转电极板，该技术能够有效降低烟尘中的颗粒物与硫化物，达到净化的目的，但因旋转过程中基本持续受到钢刷摩擦，很容易产生磨损，降低设备的无故障时间，加大故障率，增加维修成本，改造周期较长，新增旋转极板技术成本巨增。

方案二：采用高频电源，将原有的两相工频高压电源改造为三相高频电源，改造周期较短，但收尘能力提升不明显，更突出的不足在于该方案中的高频电源，对比国产设备与进口设备的采购成本与故障率，经济性不佳，返厂维修率增加，影响设备可开动时间。

方案三：替换除尘袋，在部分电场区域更换为待除尘并增加反向收灰再生系统，该方案中滤袋外壁中堆积的粉尘太多时造成过滤阻力增大，过滤效率降低，反向清除滤袋外壁的灰尘时，前端带电粉尘吸附，滤袋后无法清除，滤袋的再生能力下降，长此以往影响过滤效果。

方案四：增设导电溜槽，在易于安装的电场区域末端增加导电溜槽，如图1所示。该溜槽与气流方向一致，与收尘板平行并设置成正极，长度为300mm密化的滤槽。

图1 收尘原理

3.3 改造方案及效果监测

根据不同方案对比与分析，采用改造便捷，经济效益合理，设备维护成本较低的第四种方案进行改造与优化。

（1）改造过程。本次改造方案在第二、第三电场末端增设导电滤槽，优化高频电源，修复极板，更换阴极线缆。如图2所示。

图2 加装导电溜槽

每排收尘板的末端增设导电滤槽，大幅增加电场收尘面积，粉尘颗粒与溜槽导板撞击，发挥更大静电捕集和拦截过滤优势，收集更多游离粉尘，提高除尘效率。

（2）效果监测。采用烟尘平行采样仪，在除尘器进、出口烟道测定断面采样。监测期间保证锅炉在额定负荷下稳定运行，暂不进行增减负荷操作，经检测效率为99.25%，较改造之前出口除尘效率98.06%，提高了出口除尘效率，确保了最终排放烟尘颗粒含量达到国家标准。如表1所示。

4 结语

除尘技术广泛应用于不同领域，除尘方式也随技术升级而提质。但因改造难度大、成本较高，改造后新旧设备不兼容与效率不匹配等因素，影响改造效果。经验证增加导电溜槽优势明显，改造后未出现故障，排放烟气符合国家标准，该方案也为相似除尘器改造提供了参考依据。