郭 俊，廖增安，陳麗艷，戴海金，鄭國強(qiáng)，章華熔，陳威祥

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

集多項(xiàng)新技術(shù)的高效節(jié)能電除塵器的研究和應(yīng)用

郭 俊，廖增安，陳麗艷，戴海金，鄭國強(qiáng)，章華熔，陳威祥

(福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000)

在當(dāng)今環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)即將出臺(tái)的大背景下，綜合應(yīng)用各種新技術(shù)是電除塵器應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的有效方法之一。本文介紹了一種采用新一代控制系統(tǒng)和機(jī)電一體化技術(shù)的高效節(jié)能型電除塵器，介紹了多項(xiàng)新技術(shù)包括新型電暈線、新型雙區(qū)、新型結(jié)構(gòu)、節(jié)能技術(shù)以及新型高頻電源等，并介紹了它們的應(yīng)用情況。這些研究和討論有助于廣大用戶對(duì)電除塵器新技術(shù)的綜合應(yīng)用加深理解。

電除塵器新技術(shù);高效節(jié)能;新型電暈線;雙區(qū)技術(shù);高頻電源;機(jī)電一體化

引言

眾所周知，電除塵器已有100多年的發(fā)展歷史，由于電除塵器具有處理煙氣量大、適應(yīng)煙溫范圍寬、設(shè)備阻力低、全鋼結(jié)構(gòu)、使用簡單、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用較低，除塵效率較高等顯著優(yōu)點(diǎn)，所以電除塵器一直是工業(yè)煙塵治理領(lǐng)域、特別是燃煤鍋爐除塵設(shè)備的首選，具有舉足輕重的地位。

目前，國家即將出臺(tái)更為嚴(yán)格的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)（30mg/m3標(biāo)態(tài)下干煙氣，下同），對(duì)于電廠來說，由于一般配置的都是濕法脫硫設(shè)備，所以電除塵器出口濃度要求達(dá)到50mg/m3以下。但是，因?yàn)槲覈娒嘿Y源緊缺，大多電廠的煤種多變、混燒劣質(zhì)煤情況突出，而電除塵器對(duì)燃煤后的煙塵性質(zhì)又比較敏感，特別是低硫、高灰、低水分引起的高比電阻粉塵，以及高溫、高煙氣量等情況，均會(huì)顯著降低電除塵器的除塵效率。因此，很多用戶對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)下電除塵器的應(yīng)用心存疑慮。同時(shí)，隨著國家推行節(jié)能減排政策和電廠對(duì)節(jié)能的前所未有的重視，電除塵器的能耗和節(jié)能問題也隨之令人關(guān)注。

根據(jù)對(duì)電除塵器技術(shù)現(xiàn)狀的分析可知，靠單一技術(shù)或簡單加大比集塵面積的辦法并不能很好地滿足電除塵器用戶技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的綜合要求。因此開發(fā)和合理綜合應(yīng)用多項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)性經(jīng)濟(jì)性俱佳，并具有顯著高效節(jié)能特點(diǎn)的電除塵器，就是一個(gè)重要的課題。

1 新型電暈線開發(fā)與工況適應(yīng)性研究

傳統(tǒng)電除塵器電暈線一般采用管狀芒刺線、實(shí)體不銹鋼針刺線、星形線或螺旋線等，與C型極板搭配組成電收塵電場。但這些電暈線線型，在適應(yīng)新的排放標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)約能源、降低成本、提高收塵效率以及可靠性方面都有一定的欠缺。

因此，針對(duì)電除塵器前后電場收集不同粉塵特性差異的特征，特別對(duì)捕集后級(jí)電場細(xì)微粉塵的極配型式，利用電流密度試驗(yàn)裝置和試驗(yàn)電除塵器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，分別開發(fā)了CW09A波形電暈線、CS10B不銹鋼楔形電暈線、CH10E鍍銅芒刺電暈線、雙區(qū)管狀電暈極四個(gè)系列的新型電暈線（見圖1）。

特別是CW09A波形電暈線的電氣特性表現(xiàn)為：板電流密度在相同工作電壓下減小了55%（如圖2）。而且電流分布均勻性也很不錯(cuò)，振打傳力特性基本不變，與CS10A針刺線相比，其伏安特性曲線右移，工作電壓明顯優(yōu)于CS10A線（如圖3）。在多個(gè)現(xiàn)場試用證明，同等情況下，工作電壓比針刺線至少提高5kV，而工作電流卻降低了20%以上。這種新型線型非常適合用于排放要求很嚴(yán)的電除塵器后級(jí)電場，因?yàn)樘岣吡穗妶鰪?qiáng)度，因而對(duì)捕集細(xì)微粉塵更為有效，對(duì)高風(fēng)速適應(yīng)性好，又可以較大幅度地節(jié)能。同時(shí)，該線型工藝簡單、成本不高、振打清灰效果良好又不斷線，是一種優(yōu)秀的新線型。

圖1 四個(gè)系列的新型電暈線

圖2 CS10A與CW09A板電流密度 圖3 CS10A與CW09A伏安特性曲線

2 機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電除塵技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

常規(guī)單區(qū)電除塵器經(jīng)常遇到以下問題：1）電場中粉塵的荷電與收集都在同一區(qū)段進(jìn)行，加強(qiáng)荷電與提高電場工作電壓因電場結(jié)構(gòu)問題而相互制約，使得荷電粉塵的驅(qū)進(jìn)速度受到限制，電除塵潛力沒有得到最大發(fā)揮；2）當(dāng)收集高比電阻粉塵時(shí)，由于電場電流較大，使得收集陽極板表面的粉塵層上產(chǎn)生較高的電位差，并導(dǎo)致塵層氣隙高場強(qiáng)而擊穿引發(fā)反電暈問題；3）較大量荷正離子的粉塵未能得到充分的捕集。而研究開發(fā)的新型雙區(qū)電除塵技術(shù)的主要技術(shù)特點(diǎn)如下。

2.1 分別強(qiáng)化荷電與收塵，除塵效果極佳

機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電除塵技術(shù)在收塵機(jī)理方面，前區(qū)（荷電區(qū)）進(jìn)行充分荷電，在陽極板上收集帶負(fù)離子的粉塵；而后區(qū)（收塵區(qū)）的圓管輔助電極和陽極板構(gòu)成均勻的電場，可提高電場強(qiáng)度和擊穿電壓，此區(qū)的電暈電流很小且分布非常均勻，所以不易發(fā)生反電暈。隨著環(huán)保要求的不斷提高，在電除塵器的后電場采用雙區(qū)電除塵結(jié)構(gòu)捕集微細(xì)粉塵、高比電阻粉塵或高飛灰可燃物粉塵，對(duì)提高除塵效率，保證達(dá)到50mg/m3或更低的排放水平是十分有效的。

2.2 陰陽極分小區(qū)布置、復(fù)式組合

根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目場地大小和設(shè)計(jì)的要求，可沿電場長度方向設(shè)置2～3組荷電與收塵小區(qū)并呈復(fù)式交錯(cuò)布置（如圖4）。

圖4 機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電場極配形式布置示意

2.3 采用管狀輔助電暈極

由數(shù)根圓管組合而成（如圖5），與BE型陽極板配對(duì)，從而運(yùn)行電壓高、電暈電流小、場強(qiáng)高且均勻，可有效抑制反電暈，且由于圓管電暈極的表面積大，可充分捕集正離子粉塵。

圖5 機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電場圓管式電極示意

2.4 收塵區(qū)采用80kV高電壓等級(jí)電源供電，充分發(fā)揮收塵區(qū)電氣性能

結(jié)合收塵區(qū)管板式極配的要求，獨(dú)立配置80kV高電壓等級(jí)電源，并針對(duì)前級(jí)荷電粉塵進(jìn)入收塵區(qū)后在收塵電場作用下產(chǎn)生較小電流的特征，可按傳統(tǒng)電場約20%的電流密度選用電源電流容量。因此，該極配及供電在提高除塵效率的同時(shí)具有明顯的節(jié)能特征。

2.5 新型雙區(qū)技術(shù)的應(yīng)用情況

新型雙區(qū)技術(shù)的電除塵器經(jīng)過許多項(xiàng)目的實(shí)際驗(yàn)證，在同樣的電除塵器規(guī)格條件下，對(duì)驅(qū)進(jìn)速度的改善系數(shù)在10%以上，最高可達(dá)16%。目前，在燃煤火電行業(yè)，設(shè)計(jì)完成并正在安裝（含已安裝）的采用雙區(qū)技術(shù)的新型電除塵器已達(dá)近百臺(tái)套。

3 大型電除塵器結(jié)構(gòu)體系的研究與開發(fā)

電除塵器結(jié)構(gòu)體系的確定和設(shè)計(jì)是電除塵器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，其設(shè)計(jì)合理與否關(guān)系到設(shè)備的安全、性能和造價(jià)。大型電除塵器的跨度大，采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，其構(gòu)件外形尺寸大，不利于制作和安裝；鋼材用量大，設(shè)備造價(jià)高；多室組成的結(jié)構(gòu)，氣流量偏差調(diào)試?yán)щy。為了解決上述問題，應(yīng)用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析手段，對(duì)大型電除塵器的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行深入研究，同時(shí)應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)多室大型電除塵器流量分配與氣流分布均勻性等內(nèi)容進(jìn)行研究。

3.1 應(yīng)用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)分析研究手段，重建電除塵器結(jié)構(gòu)分析體系

采用有限元分析等軟件對(duì)大型除塵器結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬的建模和計(jì)算分析，完成大型電除塵器全尺寸的整體建模（如圖6），并對(duì)于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行了仿真分析和創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)更優(yōu)、更合理。

圖6 大型電除塵器整體建模示意

3.2 開發(fā)CFD氣流分布計(jì)算分析手段，解決大型電除塵器多室流量分配問題

流量分配及氣流分布均勻性是影響除塵效率的重要因素，標(biāo)準(zhǔn)要求電除塵器每個(gè)室的流量偏差不超過±5%。對(duì)于單列三室大型電除塵器結(jié)構(gòu)體系，由于聯(lián)通煙道的幾何形狀復(fù)雜，造成三室之間的阻力差別較大，容易使流量偏差＞±10%，單靠在除塵器進(jìn)口喇叭內(nèi)加裝分流導(dǎo)流板，不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，傳統(tǒng)的研究方法是通過按比例縮小的物理模型試驗(yàn)不斷地摸索總結(jié)來實(shí)現(xiàn)，但存在模型試驗(yàn)占地大、耗時(shí)長以及費(fèi)用高等問題。為此，重點(diǎn)對(duì)影響電除塵器氣流分布的重要部件單元進(jìn)行了計(jì)算分析研究，并建立了2-D、3-D全尺寸電除塵器分析數(shù)模，結(jié)合項(xiàng)目物理模型試驗(yàn)和工程項(xiàng)目實(shí)測數(shù)據(jù)，對(duì)CFD數(shù)學(xué)模擬方法進(jìn)行比對(duì)，找出其中的差異，并對(duì)數(shù)模進(jìn)行修正，最終得到能準(zhǔn)確模擬的模型。該技術(shù)現(xiàn)成功應(yīng)用于鄒縣2×1000MW機(jī)組、海門電廠2×1000MW機(jī)組等大型電除塵器，典型的幾何模型如圖7所示，為單列三室結(jié)構(gòu)。

圖7 典型的幾何模型結(jié)構(gòu)圖

4 電除塵器節(jié)能技術(shù)的研究與開發(fā)

為了達(dá)到本項(xiàng)目“在同等設(shè)計(jì)輸入輸出條件下，與原有電除塵器相比降低能耗20%以上”的目標(biāo)，重點(diǎn)對(duì)電除塵器的新型陰極放電線型應(yīng)用、雙區(qū)電場極配應(yīng)用、高頻電源應(yīng)用、供電電源選型改進(jìn)、電加熱合理配置和節(jié)能智能控制技術(shù)等方面進(jìn)行了研發(fā)。

4.1 新型電暈線節(jié)能效果研究

從理論上說，電除塵器的電暈功率與粉塵驅(qū)進(jìn)速度成正比，提高工作電壓和電暈電流大小能有效提高電除塵器的除塵效率。但前級(jí)電場在正常的工作電壓下，為了保證粉塵荷電，需要較大的電流。但在后級(jí)電場，在一定電流條件下，卻需要盡可能提高電壓。如果電暈線設(shè)計(jì)不合理，前級(jí)電場可能電流不足，而后級(jí)電場又可能電流太大、電壓太低，既降低了除塵效率又浪費(fèi)了電能。因此結(jié)合新型電暈線的開發(fā)對(duì)電暈線的節(jié)能效果進(jìn)行研究，開發(fā)的其中一種CW09A波形線，除了具有優(yōu)良的電氣性能和除塵性能，還有超過10%的顯著節(jié)能效果。

4.2 機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)技術(shù)節(jié)能潛力的研究

機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電除塵器技術(shù)的收塵區(qū)，獨(dú)立配套輸出電壓為80kV的高壓電源，實(shí)踐證明，可使該區(qū)域的電氣運(yùn)行條件最佳化，大大提高電場強(qiáng)度和擊穿電壓，同時(shí)，由于該區(qū)電暈電流極小，高壓電源電流容量可按傳統(tǒng)電場約20%的電流密度選用。因此，該極配及供電在提高除塵效率的同時(shí)具有明顯的節(jié)能特征。廈門嵩嶼電廠＃1爐300MW機(jī)組電除塵器等項(xiàng)目的實(shí)踐表明，雙區(qū)電場與同樣大小的常規(guī)電場相比可減小約30%的功耗。如果考慮雙區(qū)對(duì)除塵器的節(jié)能效果，在達(dá)到同樣除塵效率的條件下，單電場功耗下降將達(dá)到50%。

4.3 高頻電源節(jié)能效果的研究

采用高頻開關(guān)技術(shù)的高頻電源是一個(gè)與線路頻率無關(guān)的可變脈動(dòng)電源，為除塵器提供一個(gè)接近純直流到脈動(dòng)幅度很大的各種電壓波形，針對(duì)各種特定的工況，可以提供最合適的電壓波形，從而提高除塵效率。與工頻50/60Hz高壓電源相比，高頻電源純直流供電時(shí)的輸出電壓紋波通常小于5%，遠(yuǎn)小于工頻電源35%～45%的電壓紋波，其閃絡(luò)電壓高，運(yùn)行平均電壓可達(dá)工頻電源的1.3倍，運(yùn)行電流可達(dá)工頻電源的2倍，在同樣的電場里，能夠輸入更多的功率，從而能夠有效提高收塵效率。高頻電源與常規(guī)電源供電輸出對(duì)比。高頻電源間歇供電時(shí)可有效抑制反電暈現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)保效節(jié)能，特別適用于高風(fēng)速、高濃度、高比電阻粉塵的工況。

高頻電源的效率和功率因數(shù)都高達(dá)0.9以上，比工頻電源節(jié)能20%以上，同時(shí)，高頻電源重量僅為工頻電源的1/3，變壓器與控制柜集成一體化，直接安裝在除塵器頂部，電纜用量大量減少，不占用控制室空間，可節(jié)省土建成本。因此，高頻電源不但可有效提高收塵效率，而且節(jié)能降耗顯著。

4.4 高壓供電電源選型技術(shù)研究

由于電場是容性負(fù)載，在大容量的電場中，要保證除塵效率，首先是高壓電源與除塵器本體的良好匹配。也就是說，當(dāng)除塵器電場電極配置、工況粉塵特性確定后，就要求高壓電源在實(shí)際運(yùn)行中保持最大的輸出功率，這樣除塵效果才好。

要使選用的電源電壓、電流等級(jí)更加貼近實(shí)際，才能提高除塵效率、降低電除塵器功耗。據(jù)測算：一臺(tái)百萬千瓦機(jī)組的高壓電源的總?cè)萘靠梢韵陆导s13%。

4.5 電除塵器灰斗、絕緣子電加熱等輔助系統(tǒng)的節(jié)能研究

通過對(duì)電加熱器一系列的試驗(yàn)和分析，得出在電除塵器熱態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下，灰斗、絕緣子的溫度主要是受煙氣溫度的控制，電加熱器僅起到輔助加熱和保溫的功效；同時(shí)，根據(jù)不同行業(yè)煙氣的特點(diǎn)以及煙氣不同的（酸）露點(diǎn)溫度，對(duì)電加熱器的功率進(jìn)行劃分，修定電加熱恒溫控制參數(shù)設(shè)定和設(shè)計(jì)選型依據(jù)，改變了千篇一律的選型模式，并且改進(jìn)了原有的安裝方式，實(shí)現(xiàn)了既可保證設(shè)計(jì)使用要求，又可實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

4.6 電除塵器保效節(jié)能控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究

電除塵器實(shí)際運(yùn)行時(shí)耗電較大，但多年來的研究與實(shí)踐表明，在滿足排放要求的前提下，電除塵器具有很大的節(jié)電潛力。以鍋爐負(fù)荷、濁度、煙氣溫度乃至煙氣量、吹灰信號(hào)等多種信號(hào)為反饋控制的保效節(jié)能控制系統(tǒng)，能根據(jù)工況變化隨時(shí)自動(dòng)選擇高壓供電的間歇供電占空比和運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制，從而達(dá)到保效最優(yōu)化和節(jié)能最大化。

新的節(jié)能控制系統(tǒng)在多個(gè)電廠的600MW機(jī)組應(yīng)用，節(jié)能運(yùn)行前電除塵器整機(jī)（含所有高低壓設(shè)備）電耗在750～1400kW之間，節(jié)能運(yùn)行后電耗全部小于300kW，節(jié)電率達(dá)到60%～80%。

5 電除塵器機(jī)電一體化技術(shù)的深度開發(fā)與應(yīng)用

隨著環(huán)保排放要求的不斷提高，電除塵器作為主力治污裝備，如何穩(wěn)定和進(jìn)一步提高除塵效率已成為當(dāng)務(wù)之急。

5.1 研究整流變壓器輸出電壓電流與本體電場容量的關(guān)系

按除塵器負(fù)載的實(shí)際運(yùn)行電流電壓選取硅整流變壓器的輸出電流電壓，使之盡量與除塵器容抗相匹配。阻抗電壓的選取主要應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)際需要，同時(shí)開發(fā)了新一代與該系列整流變壓器配套的控制軟件，使之適應(yīng)電除塵器負(fù)載的大范圍變化和各種電網(wǎng)波動(dòng)影響，從而保證了YT系列整流變壓器的可靠性。實(shí)踐證明，新整流變壓器的阻抗電壓的選取更加合理，并在一定程度上降低了設(shè)備及運(yùn)行成本。

5.2 復(fù)合式功率控制振打技術(shù)的研究開發(fā)與本體系統(tǒng)的改進(jìn)

針對(duì)飛灰黏性大、粉塵沉積在極線上后難以清除的問題，通過在IPC系統(tǒng)上設(shè)置專門的算法和振打策略，并通過設(shè)計(jì)專門的斷電振打控制模塊，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)型的斷電振打，使振打設(shè)備按照指令進(jìn)入或退出強(qiáng)制振打工作狀態(tài)，也使對(duì)應(yīng)的高壓設(shè)備同步進(jìn)入或退出斷電狀態(tài)，首家應(yīng)用斷電振打的梅縣電廠3＃爐的除塵效率從99.24%提高到99.68%。

通過逐步把高低壓聯(lián)動(dòng)斷電振打功能和IPC增強(qiáng)型斷電振打功能有機(jī)的統(tǒng)一，形成了具有特色的復(fù)合式功率控制振打功能。

5.3 雙區(qū)收塵電場極配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與供電研究

為有效提高高效節(jié)能型電除塵器中的雙區(qū)電場中荷電區(qū)的收塵特性，開發(fā)設(shè)計(jì)了管狀陰極輔助收塵電極多管組合結(jié)構(gòu)，以滿足低電暈電流和高電壓的電氣設(shè)計(jì)特性要求。

為了實(shí)現(xiàn)高效收塵，在電氣配套尤其是收塵電場的供電電源上必須找到最佳的設(shè)計(jì)配置參數(shù)，通過電除塵器的試驗(yàn)及工業(yè)實(shí)踐研究，得出雙區(qū)電場供電電源電壓等級(jí)取80kV為最佳、額定電流密度按0.1mA/m2選取可滿足工況使用要求。

5.4 高頻電源在前電場應(yīng)用的提效研究

由于前電場煙塵濃度較高，大量的粉塵需要快速荷上電荷。但是應(yīng)用工頻電源時(shí)，因?yàn)榉蹓m濃度高和電暈閉塞的原因，運(yùn)行電流較小，與荷電的高離子濃度需求正好相反。配用高頻電源，在提高前電場電壓近10kV的情況下，提高了近一倍的電流，所以顯著提高了塵粒所附著的荷電量。因此，高頻電源在前電場應(yīng)用，可以有效提高該電場的收塵效率和減輕后電場的負(fù)擔(dān)。同時(shí)粉塵荷電效率的大幅提高，在煙氣流動(dòng)下，也有助于后電場T/R的提效運(yùn)行，從而可較大幅度地提高電除塵器的整體效率。

從大量實(shí)際應(yīng)用情況看，高頻電源十分適合于前電場使用，其可使前電場塵粒荷電效果改善顯著，前電場除塵效率明顯提高，出灰量增加25%～30%。同時(shí)，前級(jí)電場應(yīng)用高頻電源，也有助于提高后級(jí)電場的電壓電流，從而提高除塵效率。

5.5 電除塵器電場工況分析模型建立、研究及其應(yīng)用

經(jīng)過對(duì)不同煤種、工況、負(fù)荷條件下的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治?、歸納和總結(jié)，對(duì)電場動(dòng)態(tài)伏安曲線族（平均值曲線、峰值曲線、谷值曲線）與工況特性變化的關(guān)系規(guī)律進(jìn)行詳盡的分析，經(jīng)過多次改進(jìn)，比較科學(xué)地建立了最新的工況特性分析診斷的數(shù)學(xué)模型?；谠撃Ｐ?，不僅可以準(zhǔn)確地判斷電場工況是處于反電暈狀態(tài)還是正常電暈狀態(tài)，而且能夠量化反電暈（常電暈）的狀況，即能夠可靠地計(jì)算出電除塵器的反電暈指數(shù)和常電暈指數(shù)，然后通過這些分析可以正確地反映整臺(tái)電除塵器的工況狀態(tài)和變化趨勢。

同時(shí)基于大量最佳運(yùn)行方式的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果和工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以現(xiàn)場工況分析計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，系統(tǒng)就可以合理可靠地自動(dòng)選擇出各電場的最佳運(yùn)行方式和間歇供電占空比，以自動(dòng)適應(yīng)工況的不斷變化，使設(shè)備始終運(yùn)行在功耗最小、除塵效率最高的較理想狀態(tài)。

6 高效節(jié)能型電除塵器的主要特點(diǎn)

（1）在同等工況使用條件和相同的電除塵器外型尺寸條件下，應(yīng)用多項(xiàng)新技術(shù)的高效節(jié)能型電除塵器對(duì)常規(guī)電除塵器驅(qū)進(jìn)速度的改善系數(shù)可達(dá)1.1～1.2，即可節(jié)省10%～20%的總集塵面積。若選用常規(guī)電除塵器是5個(gè)電場可以達(dá)到排放要求的，采用多項(xiàng)新技術(shù)的高效節(jié)能型電除塵器則只需4個(gè)或4.5個(gè)電場就可以滿足排放要求。

（2）在除塵效率相同的條件下，與規(guī)格相同、總有效電場長度相同的側(cè)部振打式電除塵器相比，每個(gè)電場可節(jié)省約1m的殼體長度，加上多項(xiàng)新技術(shù)對(duì)除塵性能的改進(jìn)，一臺(tái)電除塵器平均可節(jié)省占地面積30%以上。

（3）在除塵效率相同的條件下，高效節(jié)能型電除塵器應(yīng)用了雙區(qū)、高頻、斷電振打等新技術(shù)，與常規(guī)頂部振打式電除塵器相比，高效節(jié)能型電除塵器可節(jié)省4.5m以上的殼體長度（節(jié)省約一個(gè)電場），一臺(tái)電除塵器平均可節(jié)省占地面積20%以上。

（4）與相同規(guī)格的BE、BS型電除塵器相比，高效節(jié)能在相同電除塵器設(shè)計(jì)條件下設(shè)計(jì)總功耗可降低20%以上。應(yīng)用新型節(jié)能控制軟件，在保證同等除塵效率的條件下，可節(jié)能60%以上。

（5）與相同規(guī)格的頂部振打式電除塵器相比，高效節(jié)能型電除塵器可降低約8%的綜合成本。

7 高效節(jié)能型電除塵器技術(shù)組合選用方法

高效節(jié)能型電除塵器選用方法與常規(guī)型電除塵器一樣，在接收到原始設(shè)計(jì)參數(shù)和要求后，根據(jù)現(xiàn)場場地情況、鍋爐煙氣流量、煙氣溫度和壓力、煙氣含塵濃度、粉塵比電阻、燃煤和飛灰等參數(shù)分析，進(jìn)行電除塵器方案選型設(shè)計(jì)。在節(jié)能型電暈線、高頻電源、機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)結(jié)構(gòu)、斷電振打等新技術(shù)應(yīng)用方面，應(yīng)充分地考慮各種新技術(shù)的適用范圍和各自優(yōu)勢，并根據(jù)工況條件將一種或多種技術(shù)合理地應(yīng)用到電除塵器的方案設(shè)計(jì)中，可以提高電除塵器除塵性能，擴(kuò)大電除塵器對(duì)煤種的適應(yīng)范圍，適應(yīng)場地條件，取得滿意的效果。最終達(dá)到占用場地小、投資較低、高效、節(jié)能和較高性價(jià)比的目的。

8 多項(xiàng)新技術(shù)復(fù)合除塵器的應(yīng)用實(shí)例

8.1 河南三門峽華陽發(fā)電有限責(zé)任公司2＃爐300MW機(jī)組電除塵器改造

（1）改造方案：在出口端新增一個(gè)電場，將原第一至三電場內(nèi)部全部掏空，并適當(dāng)加高電除塵器，以增大其斷面積和降低電場風(fēng)速，同時(shí)更換內(nèi)部陰、陽極系統(tǒng)及振打裝置。前電場高壓設(shè)備采用高頻電源，新增末電場采用機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)技術(shù)，運(yùn)行時(shí)應(yīng)用復(fù)合式功率控制振打技術(shù)。

（2）性能測試：2008年3月，河南電力試驗(yàn)研究院對(duì)改造后的2臺(tái)雙區(qū)電除塵器進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果顯示，機(jī)組發(fā)電負(fù)荷在318MW時(shí)，2臺(tái)電除塵器停一高頻電源供電區(qū)時(shí)，除塵效率為99.802%，電場全投情況下，除塵效率為99.875%，2臺(tái)除塵器平均排放達(dá)到36.6mg/m3。

（3）高頻電源節(jié)能試驗(yàn)：試驗(yàn)在更換一個(gè)高頻電源的情況下進(jìn)行，將除塵器右一電場高頻電源（0.8A/72kV）更換為工頻電源（0.8A/72kV）供電。電網(wǎng)電壓U為385伏。高頻與工頻試驗(yàn)對(duì)比，電壓、電流參數(shù)見表1。

表1 高頻與工頻電壓、電流參數(shù)

應(yīng)用以上參數(shù)計(jì)算表明（計(jì)算過程略），高頻電源在提高輸入功率和提高除塵效率條件下，節(jié)能率為20%。如果保持輸出功率相同，高頻電源的輸入功率比工頻電源下降32%，相應(yīng)降低了運(yùn)行成本。

8.2 陜西渭河發(fā)電有限公司5＃、6＃爐300MW機(jī)組電除塵器改造

（1）改造方案：不新增電場，將原第一至三電場內(nèi)部全部掏空，并適當(dāng)加高電除塵器，以增大其斷面積和降低電場風(fēng)速，同時(shí)更換內(nèi)部陰、陽極系統(tǒng)及振打裝置。前電場高壓設(shè)備采用高頻電源，末電場采用機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)技術(shù)，第三電場（雙區(qū)）的荷電區(qū)采用CW09A波形線，第一、二電場采用5塊板結(jié)構(gòu)，第三電場三個(gè)區(qū)為4塊板結(jié)構(gòu)，運(yùn)行時(shí)應(yīng)用復(fù)合式功率控制振打技術(shù)。

（2）性能測試：2008年10—12月，西安熱工研究院有限公司對(duì)改造后的5#爐雙區(qū)電除塵器進(jìn)行性能測試。測試結(jié)果顯示，機(jī)組發(fā)電負(fù)荷在300MW時(shí)，2臺(tái)電除塵器停一供電區(qū)時(shí)，除塵效率為99.664%，達(dá)到設(shè)計(jì)效率99.66%的要求，在三電場均工作的條件下，最低排放達(dá)到68.8mg/m3，低于出口粉塵排放濃度≤100mg/m3的要求。

（3）現(xiàn)場調(diào)試與運(yùn)行情況對(duì)比：1）高頻電源運(yùn)行電壓高，電流大，一電場高頻比二電場常規(guī)工頻二次電壓高10kV以上，運(yùn)行電流基本在600mA以上；同樣5＃爐一電場用高頻電源比2007年蘭州電力修造廠改造的4＃爐一電場二次電流高出200mA左右。2）三電場荷電區(qū)采用CW09A波形線，二次電壓在52.3～65.5kV之間，二次電流在490～840mA之間。三電場荷電區(qū)的波形線比二電場的針刺線二次電壓高10kV左右，且伏安特性曲線更平緩，也就是說波形線在同樣的電流下其電壓更高。3）三電場收塵區(qū)二次電壓在50～80kV之間，二次電流在36～150mA之間，大部分時(shí)間運(yùn)行在80kV、48mA附近。可以看出，收塵區(qū)的運(yùn)行電壓高，運(yùn)行電流小，表現(xiàn)出高效節(jié)能的特性。4）將斷電振打投入前后的濁度、電壓、電流值進(jìn)行對(duì)比，斷電振打效果明顯，濁度從投入前22.9%投入后降到9.2%，每個(gè)電場的電壓、電流也有不同程度的提高。

8.3 國投曲靖電廠一期1＃、2＃爐2×300MW機(jī)組電除塵器改造

（1）改造方案：將原三電場內(nèi)部掏空，改造為BEH結(jié)構(gòu)，并在原除塵器進(jìn)出口側(cè)各新增一個(gè)電場，極板加高，原電場灰斗、殼體及混凝土支架利舊，進(jìn)出口喇叭換新；第一電場采用高頻電源供電，第五電場采用雙區(qū)結(jié)構(gòu)布置。改造后要求：保證除塵效率≥ 99.84%，出口排放濃度≤130mg/m3。

（2）性能測試。2009年10月12—21日，云南省環(huán)境監(jiān)測中心站對(duì)改造后的電除塵器進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測和環(huán)境管理檢查。監(jiān)測期間1#機(jī)組發(fā)電負(fù)荷平均為265MW，2#機(jī)組發(fā)電負(fù)荷平均為243MW，除塵系統(tǒng)煙氣出口排放監(jiān)測結(jié)果如表2，性能指標(biāo)大大優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

表2 除塵系統(tǒng)煙氣出口排放監(jiān)測結(jié)果

通過以上實(shí)例表明，綜合應(yīng)用這些機(jī)電一體化新技術(shù)，可以為電除塵器的選型、系統(tǒng)的提效節(jié)能提供更多的選擇手段和實(shí)現(xiàn)更高的除塵效率。應(yīng)用結(jié)果表明，這些案例均有節(jié)省占地面積、投資、能耗和運(yùn)行成本的特點(diǎn)，效果十分明顯。

9 結(jié)語

高效節(jié)能型電除塵器與常規(guī)電除塵器相比，不僅技術(shù)具有先進(jìn)性，同時(shí)在性價(jià)比、占地面積等方面均有明顯優(yōu)勢，較好地滿足了老電除塵器改造和新建機(jī)組的市場需求。

Study and Application on Electrical Precipitator with High-efficiency& Energy Saving Based on Multiple New Technologies

GUO Jun, LIAO Zeng-an, CHEN Li-yan, DAI Hai-jin, ZHENG Guo-qiang, ZHANG Hua-rong, CHEN Wei-xiang
(Fujing Longking Co., Ltd, Longyan Fujian 364000, China)

Against the background of new forthcoming environmental protection standard, one of the efficient ways to confront challenge is comprehensively adopting all kinds of new technologies. The article introduces a new multiple technologies which includes new type emitting wire, new double-zone, new structure and energy saving technologies etc, as well as new high-frequency power supply, new-generation control system, also the research & application of electro-mechanical technology of ESP with high-efficiency & energy saving. All of these discussions will help the customer to have a deeper understand of ESP new technologies.

ESP; new technology; high-efficiency & energy saving; new emitting wire; double-zone technology; highfrequency power supply; electro-mechanical

X701.2

A

1006-5377（2011）07-0036-07