摘要：以國內(nèi)首臺關(guān)斷振打電除塵器成功在華潤焦作電廠應(yīng)用為案例，應(yīng)用結(jié)果表明關(guān)斷振打電除塵器可以保持長期穩(wěn)定低排放要求，在此基礎(chǔ)上介紹關(guān)斷振打電除塵器的方案選型、總體布置、重要結(jié)構(gòu)件設(shè)計、關(guān)斷振打控制邏輯、氣流均布實驗等方面的研究內(nèi)容，為今后推廣應(yīng)用關(guān)斷振打電除塵器提供設(shè)計參考。

關(guān)鍵詞：關(guān)斷振打；控制邏輯；氣流均布；長期穩(wěn)定低排放

中圖分類號：X701.2 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）03-0250-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.03.151

Abstract： The successful application of the first off-vibration electric precipitator in China was successfully applied in China Resources Jiaozuo Power Plant. The application results show that the off-vibrating electrostatic precipitator can maintain long-term， stable and low-emission requirements. On the basis of this， The selection of dust collector， the overall arrangement， the design of the important structural parts， the control logic of shut-off rapping and the uniform airflow test， etc. to provide the design reference for popularizing and applying the shut-off rapping electrostatic precipitator in the future.

Keywords： Shut-off rapping； Control logic； Airflow uniformity； Long-term，stable，low-emission

電除塵器的振打清灰易導(dǎo)致已被捕集的粉塵重新返回氣流而排出，對除塵效率產(chǎn)生負(fù)面影響。為研究振打清灰對除塵效率的影響程度，除塵行業(yè)對其進行了大量的試驗，研究表明，排放濃度的20%是由振打清灰造成的，試驗結(jié)果如圖1所示，排放濃度越低，振打清灰產(chǎn)生的影響越大。[1]國內(nèi)外環(huán)保公司已在積極探索解決二次揚塵問題，國外日本最早研究應(yīng)用的關(guān)斷氣流斷電振打電除塵器（簡稱：關(guān)斷振打電除塵器）是解決此問題的有效方式之一，當(dāng)電除塵器某個室需要振打時，將該室氣流關(guān)斷進行斷電振打，防止二次揚塵逃逸，可保證長期有效低排放。為適應(yīng)國內(nèi)GB 13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》更低排放的要求，國內(nèi)龍凈環(huán)保股份有限公司率先開展關(guān)斷振打電除塵器的研究，并取得良好應(yīng)用。

1 關(guān)斷振打電除塵器的研究應(yīng)用

華潤電力焦作有限公司2×600MW超超臨界機組工程，屬于新建項目，在2012年項目開展之初，為滿足國家日益嚴(yán)格的粉塵排放要求，電廠經(jīng)過技術(shù)調(diào)研，對關(guān)斷振打電除塵器已有了解。通過技術(shù)交流，得知龍凈環(huán)保已在開展關(guān)斷振打電除塵器方面的研究，經(jīng)雙方多次深入的方案論證，最終確定該項目除塵設(shè)備采用龍凈環(huán)保創(chuàng)新型關(guān)斷振打電除塵器，一同開拓電除塵器創(chuàng)新應(yīng)用領(lǐng)域。

2 關(guān)斷振打技術(shù)原理

關(guān)斷振打電除塵器在各室進口喇叭前設(shè)置獨立的進口風(fēng)門、出口喇叭后設(shè)置獨立的出口風(fēng)門，并在進、出口喇叭和殼體內(nèi)設(shè)置隔墻，把除塵器分隔成多個獨立的隔離室。當(dāng)某個隔離室需要振打清灰時，通過控制系統(tǒng)關(guān)閉相對應(yīng)的進、出口風(fēng)門，阻斷該隔離室的氣流，實現(xiàn)離線清灰，讓振打系統(tǒng)對該室放電極和收塵板斷電連續(xù)振打清灰，保證放電極和收塵板徹底清理干凈，同時避免二次揚塵，振打清灰完畢，打開相對應(yīng)的進、出口風(fēng)門，該隔離室單元歸位繼續(xù)投入運行。關(guān)斷振打電除塵器的關(guān)鍵在于氣流分布、關(guān)斷與振打聯(lián)動控制的設(shè)置。[2]

3 項目煤灰參數(shù)分析及對策

從本項目實際工況及煤質(zhì)、灰成分參數(shù)特點，分析其對電除塵性能影響較大的有以下幾個因素：

3.1 灰份含量

煤中的灰份含量直接影響到除塵器的入口含塵濃度的高低，對除塵器而言，一般含塵濃度>30g/Nm3，前電場容易發(fā)生電暈封閉，降低除塵器效率。本項目煤種灰分含量30.46%，除塵器入口含塵濃度也達到42.383g/Nm3，應(yīng)注意前電場電暈封閉的發(fā)生。采用龍凈高頻電源及特有的兩線一板的極配型式等技術(shù)可有效防止電暈封閉的發(fā)生。

3.2 含硫量、氫、水分含量

煤中的硫在燃燒時高溫下大部分被氧化成二氧化硫（SO2），其產(chǎn)生的數(shù)量取決于煤中硫的含量、鍋爐爐型、燃燒工藝和工況，大約有0.5%～1%的SO2氧化成SO3，在低溫狀態(tài)下SO3能與H2O結(jié)合產(chǎn)生H2SO4并吸附在飛灰上，就能大大地降低飛灰的比電阻[3]。我國燃煤含硫量的變化范圍在0.11%～5.13%之間，平均值在0.87%左右，本項目煤種含硫量為1.89%，屬于高硫煤的范圍，只要合理控制煙氣溫度，可有效降低飛灰比電阻，提高電除塵效率。

煤中的氫和水分含量愈高，則煙氣的水蒸氣體積含量愈高。煙氣中水分高可以抓住電子形成重離子，使電子的遷移速度下降，從而提高間隙的擊穿電壓，降低表面比電阻，提高除塵效率。經(jīng)計算本項目燃煤的煙氣中水蒸氣體積比在7%左右，能結(jié)合煙氣中的三氧化硫適當(dāng)降低飛灰比電阻，并提高粉塵的荷電除塵效率。綜合上述幾項分析，合理控制煙氣溫度，充分發(fā)揮燃煤中的含硫量及氫、水分含量對粉塵的比電阻的調(diào)節(jié)作用，能有效提高電除塵器荷電收塵的效率。

3.3 飛灰成分中的SiO2、Al2O3含量

SiO2和Al2O3都是高熔點、導(dǎo)電性差的物質(zhì)，其含量高低直接影響飛灰比電阻，從而影響電除塵器收塵效率。一般當(dāng)灰成分中SiO2和Al2O3的含量超過85%的時候，飛灰比電阻較高。本項目燃煤SiO2+ Al2O3的含量約為81%，說明其飛灰工況比電阻略高，應(yīng)注意振打清灰不利及后級電場反電暈帶來的不利影響。采用關(guān)斷振打技術(shù)，能實現(xiàn)電場內(nèi)部陰陽極的徹底清灰，杜絕反電暈的發(fā)生，同時抑制二次揚塵，進一步提高除塵效率[4]。

4 電除塵技術(shù)方案

通過對煤灰參數(shù)的分析，該項目采用龍凈特有的LSC調(diào)溫節(jié)能裝置結(jié)合四電場關(guān)斷振打電除塵器方案，能夠確保煙囪出口煙塵的低排放。具體方案如下：

（1）電除塵器總體采用雙列四室四電場關(guān)斷振打結(jié)構(gòu)。頂部電磁錘振打技術(shù)能夠每個振打點相互獨立、控制靈活，結(jié)合關(guān)斷振打技術(shù)，能最大限度實現(xiàn)陰陽極清灰和降低二次揚塵確保除塵器出口的低排放。

（2）在電除塵器進口喇叭前煙道設(shè)置LSC調(diào)溫節(jié)能裝置，將煙氣溫度降到低低溫狀態(tài)，使粉塵比電阻下降，提高除塵效率。

（3）針對本項目除塵器入口濃度高的特點，在第一電場采用高頻電源供電方式，不但能夠提高除塵效率，還能達到節(jié)能降耗的目的；

（4）全電場均采用兩線配一板的極配形式，能夠獲得更加均勻的電場，保證不出現(xiàn)電暈死區(qū)。針對粉塵在電場內(nèi)部的分布特性，在前三個電場采用放電性較強的針刺線，強化前級電場的荷電收塵，減輕后電場的收塵壓力。由于后級電場粉塵較細(xì)，容易發(fā)生返電暈，采用放電能力比較溫和的波形線，保證對細(xì)微粉塵的收集效率。

（5）電氣控制采用“工況自動分析”、“反電暈自動檢測控制”和“節(jié)能控制”等軟件包，確保達到除塵效果最優(yōu)、節(jié)能最佳的目的。

5 電除塵器整體布置

該項目煙氣經(jīng)空預(yù)器、前置的煙氣降溫裝置，進入到水平段煙道，水平煙道前設(shè)聯(lián)通煙箱，分2路進入關(guān)斷振打電除塵器。關(guān)斷振打除塵器的進口喇叭小口為12m×2.8m；大口為35.35m×14.79m，為有史以來最大的喇叭口，內(nèi)設(shè)隔板將其分割成與電場內(nèi)隔離室相對應(yīng)的4個完全獨立的空間。進入電場區(qū)間，每列電除塵器沿氣流方向共設(shè)4個電場，垂直氣流方向共設(shè)4個獨立隔離室。出口喇叭與進口喇叭一致，內(nèi)部同樣設(shè)置隔板將其分割成與電場內(nèi)隔離室相對應(yīng)的4個完全獨立的空間。（見圖2電除塵立面圖布置）。

前煙道采用單軸單擋板門，后煙道采用單軸雙擋板門+單軸單擋板門。前煙道擋板門主要起阻流作用；后煙道第一道擋板通密封風(fēng)，主要起密封作用，確保零泄漏；后煙道第二道擋板主要起調(diào)節(jié)風(fēng)量作用。

6 關(guān)鍵技術(shù)的研究應(yīng)用

6.1 CFD氣流分布數(shù)值模擬研究+物模驗證

本項目采用關(guān)斷振打電除塵器結(jié)構(gòu)，合理的導(dǎo)流布置是保證排放效果的重要因素之一，該項目一臺爐配置兩列除塵器，共八個獨立隔離室，要確保隔離室全開，以及每個隔離室關(guān)斷后，共計九種工況下，都能達到既定的流量分配及第一電場斷面氣流分布相對均方根差值≤0.2，按常規(guī)的固定導(dǎo)流方式是無法實現(xiàn)的，龍凈環(huán)保通過創(chuàng)新設(shè)計，采用在出口喇叭位置設(shè)置兩層擋板門的方式來解決此問題，其一，在隔離室關(guān)閉時，第一層擋板門起主要密封作用，第二層擋板門起輔助密封作用，雙管齊下，確保密封；其二，在隔離室打開時，第一層擋板門全開，輔助起到導(dǎo)流作用，關(guān)鍵在于第二層擋板門，通過合理控制其開度，調(diào)整煙氣流量，結(jié)合前端進口喇叭設(shè)置的均流孔板，就可達到在九種工況下，各隔離室的流量分配及氣流均布。

通過CFD氣流分布數(shù)值模擬技術(shù)，龍凈環(huán)保對隔離室全開，以及每個隔離室關(guān)斷后的九種工況，做了大量的模擬調(diào)整工作，確定出各工況下，各隔離室出口喇叭第二層孔板的最佳開度，同時確定進口煙道內(nèi)的導(dǎo)流板布置、以及進口喇叭內(nèi)三層孔板的開孔率。最后搭建按比例縮小的實物模型加以實驗驗證，在項目實際應(yīng)用中起得了良好效果。

6.2 關(guān)斷與振打聯(lián)動控制研究

隔離室的開合與振打機制的配合是關(guān)斷振打電除塵器又一重要因素，只有關(guān)斷與振打合理聯(lián)動，才能保證極板清灰干凈、有效抑制二次揚塵。

對此，龍凈環(huán)保組織專業(yè)人員開展了詳細(xì)研究分析，從常規(guī)隔離室打開時各電場的振打策略、各隔離室關(guān)閉振打的周期、各隔離室關(guān)閉時末電場的振打次數(shù)、振打啟停與高壓啟停、隔離室開合的時間間隔等方面都制定了方案，特別設(shè)置了常規(guī)振打模式和關(guān)斷振打模式，在隔離室全開的正常運行狀態(tài)下，執(zhí)行常規(guī)振打模式，此時末電場不加入振打，杜絕二次揚塵，當(dāng)進入關(guān)斷振打狀態(tài)時，執(zhí)行關(guān)斷振打模式，此時重點對被關(guān)斷的隔離室進行末電場連續(xù)振打，確保陰陽極清潔。

在項目運行調(diào)試階段，與電廠人員一同對制定的關(guān)斷與振打聯(lián)動方案進行了現(xiàn)場測試和完善，將聯(lián)動機制調(diào)整到適應(yīng)現(xiàn)場工況的最佳狀態(tài)。同時，在電氣控制上，將關(guān)斷振打次數(shù)、關(guān)斷振打時間、隔離室的開合時間均設(shè)置為可調(diào)參數(shù)，以此更好的適應(yīng)現(xiàn)場工況變化的需求。

7 測試及運行效果

從項目投運后測試結(jié)果看，在機組負(fù)荷660 MW下，A、B列關(guān)斷振打電除塵器出口煙塵排放濃度分別為28.58 mg/Nm3和27.43mg/Nm3，遠(yuǎn)小于合同要求的煙塵排放濃度不大于40 mg/Nm3的排放值，從后期長期運行情況來看，截止2014年開始投運止至今，排放持續(xù)穩(wěn)定在30mg/Nm3，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的低排放限定值，運行效果良好。

8 小結(jié)

關(guān)斷振打電除塵器通過實踐應(yīng)用，可有效滿足國家新污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，特別是關(guān)斷振打電除塵器采用獨有的技術(shù)措施杜絕了二次揚塵，避免常規(guī)干式電除塵器在末電場振打時出現(xiàn)的粉塵排放峰值，為電廠時時穩(wěn)定確保粉塵低排的需求帶來了技術(shù)革新。

參考文獻

[1]Nichols， G. B.， Current Status of Rapping Technology， MEGA Symposium， August 20-23， 2001， Chicago， IL.

[2]藤島英勝，土屋喜重，西田定二等.低低溫EP適用による石炭火力用排煙処理システムの合理化設(shè)計[J].三菱重工技報，1994，1（4）：4.

[3]羅如生.關(guān)斷氣流斷電振打電除塵器流場模擬及優(yōu)化[J].機電技術(shù) ，2016， （3） ：68-70.

[4]王涌.電除塵器頂部振打控制系統(tǒng)研究[D]. 杭州：浙江工業(yè)大學(xué)， 2009.

收稿日期：2017-12-26

作者簡介：程小峰（1984-），男，本科，中級工程師，研究方向為大氣治理。