林航英，陳曉雷，章華熔

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

1 引言

電除塵器在工業(yè)化煙氣除塵中發(fā)揮著巨大的作用，特別是在燃煤電廠煙氣除塵中。電除塵器進(jìn)口喇叭作為入口煙道與除塵器的過渡段，擔(dān)負(fù)著將入口煙道內(nèi)的高風(fēng)速氣流轉(zhuǎn)化為除塵器運(yùn)行所需低風(fēng)速氣流的作用，同時(shí)，為了使進(jìn)入除塵器的氣流、粉塵及溫度場(chǎng)分布更加均勻，通常在進(jìn)口喇叭內(nèi)部增設(shè)三層氣流均布裝置。通過上述技術(shù)特點(diǎn)可知，在相當(dāng)于除塵器一個(gè)電場(chǎng)長(zhǎng)度的空間內(nèi)，僅僅只布置三層氣流均布板，造成進(jìn)口喇叭空間的極大浪費(fèi)[1，2]。同時(shí)，隨著煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，現(xiàn)有燃煤電廠老舊機(jī)組場(chǎng)地條件限制與超低排放的矛盾更顯突出，如何有效利用進(jìn)口喇叭現(xiàn)有空間以進(jìn)一步提高電除器收塵性能成為各設(shè)備廠家研究的方向。

2 現(xiàn)有技術(shù)方案及技術(shù)缺陷

2.1 現(xiàn)有技術(shù)方案

常規(guī)氣流分布板作為氣流均布的一種手段，其作用僅僅只是讓煙氣進(jìn)入除塵器之前由無序狀態(tài)轉(zhuǎn)化為有序狀態(tài)，無法對(duì)粉塵進(jìn)行捕集。電除塵器理想的收塵情況是進(jìn)口喇叭內(nèi)均流過的煙氣進(jìn)入除塵器電場(chǎng)內(nèi)部后，其攜帶的粉塵通過陰極放電獲得自由電荷，從而實(shí)現(xiàn)粉塵荷電。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，粉塵荷電需要一定的時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，粉塵將被電場(chǎng)內(nèi)的高風(fēng)速裹挾向電場(chǎng)后部移動(dòng)，從而出現(xiàn)在某段時(shí)間范圍內(nèi)，粉塵只荷電而不被收集的現(xiàn)象。在這段粉塵只荷電不收塵的時(shí)間內(nèi)，除塵器電場(chǎng)內(nèi)部前2—3塊陽極板收塵效果有限，造成設(shè)備總集塵面積的浪費(fèi)，除塵效率降低。而現(xiàn)有技術(shù)往往只是在進(jìn)口喇叭內(nèi)部布置三層氣流均布板，雖然能夠有效解決氣流偏流問題，但無法實(shí)現(xiàn)讓粉塵預(yù)先荷電。

國內(nèi)外部分設(shè)備廠家也注意到該空間的利用價(jià)值，先后推出了如凝并式氣流分布板裝置、篩網(wǎng)狀氣流均布板裝置、電湍耦合強(qiáng)化凝并技術(shù)等[3]。前者充分利用了粉塵的凝并特性，使粉塵在進(jìn)入除塵器前預(yù)先“長(zhǎng)大”，后者則利用篩網(wǎng)孔徑小的原理，實(shí)現(xiàn)粉塵預(yù)先攔截，更有甚者，將除塵器第一電場(chǎng)前分布板拆除，利用原兩層分布板空間位置布置一個(gè)小型電場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)增大集塵面積的目的。

2.2 現(xiàn)有技術(shù)缺陷

無論是凝并式氣流分布板還是篩網(wǎng)狀氣流分布板，其原理都是機(jī)械除塵，存在一定的局限性。例如，篩網(wǎng)狀氣流分布板在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)造成篩網(wǎng)堵塞、除塵器運(yùn)行阻力增加、能耗增大等一系列問題。

利用原兩層分布板空間布置小型電場(chǎng)的措施雖然能夠增加除塵器的集塵面積，但該方式是在拆除一層分布板的條件下實(shí)現(xiàn)的，氣流的均勻性將受到極大的影響，從而導(dǎo)致氣流大幅偏流，非但無法提升除塵效率，反而可能導(dǎo)致除塵效率下降。

3 預(yù)荷電收塵裝置研究

3.1 研究目的

基于現(xiàn)有各種形式分布板存在的技術(shù)缺陷以及增設(shè)小型電場(chǎng)存在的技術(shù)弊端，預(yù)荷電收塵裝置作為一種理想的方式被提出。其研究的目的一方面需要解決氣流分布板不收塵的問題，實(shí)現(xiàn)氣流分布板既有氣流分布的效果，又有粉塵收集的能力；另一方面需要使粉塵在進(jìn)入除塵器前實(shí)現(xiàn)預(yù)荷電，釋放電場(chǎng)內(nèi)部前2—3塊陽極板的收塵面積，保證陽極板的有效利用，提高除塵效率。另外，由于氣流分布板兼具一定的收塵能力，而且釋放了電場(chǎng)內(nèi)部前2—3塊陽極板，后續(xù)電場(chǎng)所需集塵面積可以適當(dāng)降低，有利于實(shí)現(xiàn)除塵設(shè)備的小型化。

3.2 預(yù)荷電收塵裝置組成

該預(yù)荷電收塵裝置主要可分為預(yù)荷電裝置和收塵裝置兩個(gè)部分。

預(yù)荷電收塵裝置見如圖1。

圖1 預(yù)荷電收塵裝置示意

3.3 預(yù)荷電收塵裝置工作原理

在電除塵器停爐檢修中發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)內(nèi)部第一電場(chǎng)前端陽極板往往比其他陽極板更干凈，收塵情況的差異說明前端陽極板在工作過程中未起到應(yīng)有的收塵作用。同時(shí)通過氣流模擬實(shí)驗(yàn)證明，煙氣在通過進(jìn)口喇叭后進(jìn)入電場(chǎng)內(nèi)部還能保持較高的流速，粉塵在第一電場(chǎng)前端陽極板完成收塵工作之前就會(huì)被高風(fēng)速帶入后部電場(chǎng)，造成前2—3塊陽極板收塵能力下降，除塵效率降低。

預(yù)荷電收塵裝置充分利用進(jìn)口喇叭內(nèi)部空間，采用“W”型凝并式氣流分布板代替常規(guī)氣流分布板，該分布板能夠使粉塵實(shí)現(xiàn)一定程度的“長(zhǎng)大”，而且煙氣通過該多孔板后，氣流分布更均勻，氣流均布系數(shù)由常規(guī)的0.2提升至0.12[4]（見圖2）。

圖2 “W”型凝并式氣流分布板示意

在“W”型凝并式氣流分布板前設(shè)置板前預(yù)荷電裝置，該板前預(yù)荷電裝置由陰極框架、絕緣系統(tǒng)及頂部電磁錘振打系統(tǒng)等組成（見圖1），使分布板在進(jìn)行流場(chǎng)穩(wěn)流及濃度場(chǎng)二次分配的基礎(chǔ)功能上兼具有一定的收塵能力。板前預(yù)荷電裝置與“W”型凝并式氣流分布板組合成類似于陰陽極配的形式（見圖3），含塵煙氣經(jīng)過上述組合區(qū)域時(shí)，粉塵實(shí)現(xiàn)荷電并被“W”型凝并式氣流分布板收集。板前預(yù)荷電裝置及“W”型凝并式氣流分布板裝置頂部均設(shè)有頂部電磁錘振打裝置，實(shí)現(xiàn)定時(shí)清灰。

圖3 預(yù)荷電與收塵裝置形成的極配形式

該板前預(yù)荷電裝置可以根據(jù)除塵器入口粉塵濃度的高低及入口煙氣流速的大小靈活布置層數(shù)，可以為3層結(jié)構(gòu)，也可以單獨(dú)布置于第3層分布板前（見圖4）。

圖4 預(yù)荷電裝置布置情況

由于前級(jí)荷電后的粉塵被部分捕集且在通過氣流分布板后電荷會(huì)有一定的“丟失”，在第3層凝并式進(jìn)口多孔氣流分布板后設(shè)置加強(qiáng)型預(yù)荷電裝置，使荷電能力最大限度得到強(qiáng)化，該板后加強(qiáng)型預(yù)荷電裝置由陰極框架、陰極線、絕緣系統(tǒng)及頂部電磁錘振打系統(tǒng)等組成。含塵煙氣流經(jīng)該裝置后實(shí)現(xiàn)最大能力的荷電，并直接進(jìn)入第1電場(chǎng)內(nèi)部，使第1電場(chǎng)內(nèi)前2—3塊陽極板收塵能力得到最大程度釋放，除塵設(shè)備相對(duì)可以更小型化。該板后加強(qiáng)型預(yù)荷電裝置頂部設(shè)有電磁錘振打裝置，可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)清灰。

供電電源可采用獨(dú)立電源，也可以與第1電場(chǎng)共用。當(dāng)采用獨(dú)立電源供電時(shí)，極距可以根據(jù)粉塵特性進(jìn)行靈活調(diào)整。當(dāng)與第1電場(chǎng)共用電源時(shí)，極距需與第1電場(chǎng)保持一致，同時(shí)，為避免板前預(yù)荷電收塵裝置運(yùn)行故障對(duì)第1電場(chǎng)的影響，兩者間需設(shè)置隔離開關(guān)柜，保證兩個(gè)系統(tǒng)能夠單獨(dú)獨(dú)立運(yùn)行。

4 結(jié)語

電除塵器使用預(yù)荷電收塵裝置，其預(yù)荷電裝置可以使粉塵進(jìn)入除塵器電場(chǎng)內(nèi)部前實(shí)現(xiàn)荷電，結(jié)構(gòu)方面可分為板前預(yù)荷電和板后加強(qiáng)型預(yù)荷電裝置，可以根據(jù)除塵器入口粉塵濃度的高低來設(shè)置板前預(yù)荷電裝置的層數(shù)，布置靈活。其收塵裝置不僅具有氣流均布和粉塵凝并的作用，而且能與預(yù)荷電裝置形成陰陽極配形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)粉塵的預(yù)先收集，釋放除塵器內(nèi)部電場(chǎng)的收塵面積，利于設(shè)備小型化。在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)與部分新技術(shù)組合，實(shí)現(xiàn)了4電場(chǎng)出口≤25mg/Nm3的排放要求，極大地節(jié)省了投資成本。