文 _ 吳俊 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

隨著國家環(huán)保要求的日益提高，對不同時期建設的火電廠規(guī)定了新的排放控制要求。許多電廠原有的電除塵器已經不能滿足新排放標準，需要進行改造。但由于場地條件等方面的限制，改造后的電除塵器無法同新建的一樣設計適合的電場數量及電場風速。因此，在電除塵器改造中需要采取特殊的技術，充分挖掘本體結構及電氣方面的潛能，使經過改造后電除塵器，能在長期運行條件下，保持甚至低于規(guī)定的排放標準。

電除塵器經過長期發(fā)展，新技術層出不窮。為適應在惡劣工況下的煙塵捕集，使電除塵器能達到長期穩(wěn)定排放的要求，龍凈公司從本體結構、電氣方面進行了科研開發(fā)。如本體結構方面陰極新線型及分區(qū)技術的應用，電氣方面的高頻電源、復合式功率控制振打清灰技術，對于特定工況下的煙塵捕集有非常好的效果。本文以貴州華電遵義發(fā)電有限公司8號爐125MW機組配套電除塵器增效改造為例，闡述了新技術對于電除塵器的意義。

1 設備概況及原電除塵器參數

1.1 設備概況

貴州華電遵義發(fā)電有限公司8號爐125MW機組，鍋爐為SG420/13.7-M419型超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐。配套電除塵器設備自投運以來歷經多次大小修，并對本體結構部分和電氣部分作了改造，但電除塵器仍存在諸多影響除塵效率的問題，使其除塵效率一直達不到設計要求，煙塵排放濃度高。2005年10月由貴州電力環(huán)境監(jiān)測中心站對該電除塵器進行了效率測試，除塵效率為97.58%、煙塵排放濃度為566mg/Nm3。

1.2 原電除塵器參數

原電除塵器技術參數、煤質及灰份參數見表1與表2。

2 改造特點

2.1 改造要求

電除塵器改造工程要求沿煙氣流方向不得加長，即不得新增電場，同時不增加電場高度，也不增加橫向寬度，需在現有電除塵器殼體內進行改造。將電除塵器內部陰、陽極系統(tǒng)掏空，更換極板、極線及振打裝置，要求在有限的空間內增加更多的集塵面積，同時更改進口喇叭的氣流均布裝置及出口喇叭的槽形板排。經過改造后必須保證除塵效率不低于99.35%。

2.2 改造難點

根據2005年10月貴州電力環(huán)境監(jiān)測中心站對該電除塵器進行的效率測試數據，工況下每臺爐煙氣量約為980000m3/h，按不加高方案計算電場風速，大于1.35m/s。因為電除塵器電場內風速太高，煙氣處理時間短，不利于粉塵捕集。查看運行時的電壓電流數據，三個電場運行電流很低，電壓不高。鍋爐所燃煤質為高硫貧煤，含硫量為4.20%。雖然含硫量很高，但由經驗公式計算煙氣中的水蒸氣體積含量約為5.33%，水蒸氣含量較少，因此硫經燃燒轉化成SO3后，沒有足夠的水蒸氣與其結合，形成灰表的酸膜來降低飛灰的比電阻，粉塵比電阻高，在120～150℃時可達到1011Ω·cm以上。同時由于場地等方面的原因，要求在原有三個電場的殼體內進行改造。

3 改造方案

3.1 煙氣參數

電廠在8號爐改造時提出的煙氣參數為：設計煙氣量985400m3/h；除塵器入口煙氣溫度130±5℃；入口含塵濃度38.5g/Nm3；保證除塵效率≥99.35%。

表1 原電除塵器技術參數

表2 煤質及灰份參數

3.2 方案設計

3.2.1 增大集塵面積

有效收塵面積是保證電除塵器高效運行的先決條件，因此在電除塵器方案設計上，盡量在規(guī)定的場地范圍內安裝更多的集塵面積。在不增加電場、極板高度（考慮原基礎荷載及成本的需要）的情況下，將原電除塵器全部陰、陽極更換為美國GE公司的頂部電磁錘振打清灰電除塵器。該技術由于振打系統(tǒng)位于電除塵器頂部，與側部振打比起來，不占用電場縱向空間，因此可以在沿氣流方向有限的縱向尺寸上放置更多的陽極板排。同時仍改造為三個電場，改造前三個電場有效長度為11.25m，改造后三個電場有效長度增大為15.20m。

3.2.2 窄極距

在不增加極板高度及橫向寬度的基礎上，從設計煙氣量與現有電除塵器斷面積計算，電場內煙氣流速大于1.35m/s，設計入口粉塵濃度為38.5g/Nm3。這就意味著單位時間內電除塵器電場單位斷面內的粉塵濃度很高。如果改造時仍沿用現國內常用的400mm同極距設計，從改造前的運行電壓與電流參數看，改造后電流與電壓很難升高。同時考慮原基礎荷載受力要求，因此采用350mm同極距。

3.2.3 陰極線型

由于電除塵器內煙氣流速高、粉塵濃度高，同時粉塵較粘，第一電場若采用龍凈公司常規(guī)的CS10A型針刺線（針刺有效長度為10mm），針刺平行于極板放置，很容易造成第一電場電暈封閉，運行電流低，從而使電壓下降。為避免出現這一問題，方案設計時第一電場采用CS20A型針刺線（針刺有效長度為20mm），同時針刺垂直于極板放置，以提高第一電場運行電流，使粉塵充分荷電。第二電場由于粉塵濃度低，采用CS10A型針刺線，針刺平行于極板放置?？紤]到負電性氣體在末電場含量更少，易引起反電暈，第三電場采用放電性能較柔和的CS10B型針刺線，針刺平行于極板放置。

3.2.4 分區(qū)供電與高頻電源

采用頂部電磁錘振打技術后，將原3個電場空間設計成8個結構分區(qū)，同時可以沿煙氣流方向采用分區(qū)供電技術。對于本改造工程，因第一電場風速高及粉塵濃度高，沿煙氣流方向將第一電場分成兩個區(qū)，采用兩套單獨的電源供電，以降低第一電場由于沿煙氣方向粉塵濃度梯度大對電流與電壓的影響。同時若第一電場仍沿用常規(guī)工頻電源供電，由于工頻電源輸出電壓波紋大（達到35%～45%），平均電壓比峰值電壓低，放電電流小，平均電場強度低，而受第一電場高風速及高濃度的影響，所以很難讓大部分粉塵荷電。為最大限度地使粉塵荷上電荷，提高電場總體工作效率，將第一電場第一分區(qū)采用龍凈公司的高頻電源技術，保證電除塵器經改造長期運行后仍能保持高的運行電流與電壓，適應高濃度粉塵。

高頻電源具有以下特點：①高頻電源平均放電電流大，最大可達工頻電源的2倍，輸出電壓波紋小，效率高；②具有特殊靈敏的火花檢測技術，對高頻條件下的火花檢測十分有效，對微弱火花也捕捉無遺；③閃絡無電流沖擊波，火花能量得到有效控制，火花熄滅后快速恢復電場能量，電場電壓恢復快，損失極??；④可設置火花后恢復曲線，設置火花初值、終值，快升時間，慢升率、恒火花率；⑤工作頻率達到40kHz，具有純直流供電、間歇供電等多種供電模式——供電的Pon、Poff時間任意可調，具有更寬的脈沖寬度和脈沖頻率選擇自由度、更陡峭的電壓上升率，可有效提高在高比電阻工況條件下的除塵效率。

3.3 改造后結構設計參數

在對進口喇叭的氣流分布板及出口喇叭的槽形板排進行更換改進后，改造后電除塵器主要技術參數見表3。

表3 改造后電除塵器技術參數

其中單臺爐電除塵器各電場配套高壓電源規(guī)格，第一電場第一分區(qū)為0.4A/80kV（高頻電源），共2套；第一電場第二分區(qū)及第二電場為1.0A/72kV（利用原電除塵器配套的常規(guī)電源），共4套；第三電場為1.2A/60kV（常規(guī)電源），共2套。

改造后電除塵器總體平面布置圖見圖1。

4 改造效果

貴州電力試驗研究院對改造后的8號爐電除塵器進行了性能考核試驗，測試數據見表4。

按貴州遵義當地年平均大氣壓918.3hPa，經計算實測時工況濕煙氣流量約為1050000m3/h，大于設計煙氣量；實測電場內煙氣流速為1.46m/s，大于設計值，實測除塵效率99.42%；超過了電廠除塵效率保證值99.35%的要求。

從測試時第一電場第一分區(qū)使用的高頻電源情況看，二次電流達到了滿刻度值，為400mA，二次電壓大于50kV。

圖1 電除塵器改造后總體平面布置圖

5 結語

對于高風速、高濃度等特殊工況下的電除塵器改造，若僅僅采用常規(guī)的電除塵器技術，很難取得滿意的效果。隨著環(huán)保要求的不斷提高，需要針對特殊惡劣工況煙塵采用新的更好的電除塵器技術。對于高風速下前電場二次電流普遍低的情況，采用常規(guī)工頻電源很難使二次電流升高，致使前電場粉塵無法充分荷電，收塵效率低。而龍凈公司經過科研人員的努力，開發(fā)出具有完全自主知識產權、國內首創(chuàng)、達到國際先進技術水平的高頻電源，可以很好地提高電場的二次電壓與電流。同時結合本體結構方面的分區(qū)技術及陰極線型的應用，充分發(fā)揮龍凈公司在國內機電一體化的優(yōu)勢，使機電結合，可以取得常規(guī)電除塵器無法達到的效果。

表4 改造后電除塵器測試參數

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