文 _ 黃城富 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

電除塵器的工作機(jī)理即利用強(qiáng)電場(chǎng)產(chǎn)生電暈放電，使氣體電離產(chǎn)生大量自由電子和離子并吸附在煙氣中的粉塵顆粒上（荷電），荷電后的粉塵顆粒在電場(chǎng)力的作用下被推向收塵極（陽(yáng)極和陰極）并聚集，當(dāng)粉塵聚集到一定厚度以后，通過機(jī)械振打或其它清灰方式清除并最終進(jìn)入灰斗，最終通過排灰系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到灰?guī)?，從而達(dá)到除塵的目的。簡(jiǎn)言之，電除塵器的基本過程可以概括為創(chuàng)造電場(chǎng)電暈，使粉塵顆粒帶電；帶電粉塵顆粒在場(chǎng)強(qiáng)的作用下，向極板移動(dòng)并聚集；清灰和排灰。

電除塵器運(yùn)行過程中“清灰”是非常重要的步驟，如果聚攏在收塵極上的粉塵過厚，會(huì)造成陰極與陽(yáng)極間的導(dǎo)電性能降低，電暈電流減弱，進(jìn)而降低粉塵的驅(qū)進(jìn)速度，影響電除塵器效率，若高比電阻的粉塵聚攏到一定厚度后還會(huì)造成反電暈，導(dǎo)致電除塵器整體收塵能力不斷下滑。因此，在電除塵器運(yùn)行過程中，應(yīng)及時(shí)對(duì)陰陽(yáng)極進(jìn)行清灰，保持陰陽(yáng)極的清潔。通常，電除塵器是通過機(jī)械振打來(lái)清除極板上的積灰的，這種清灰方式會(huì)造成大量的二次揚(yáng)塵，從而提高除塵器出口粉塵排放量，降低電除塵器效率。實(shí)驗(yàn)研究顯示，常規(guī)振打結(jié)構(gòu)的電除塵器排放的粉塵中，有20%是清灰的原因產(chǎn)生的，當(dāng)除塵器出口要求排放濃度進(jìn)一步降低時(shí)，振打清灰產(chǎn)生的影響也進(jìn)一步加大。

為解決二次揚(yáng)塵問題，國(guó)內(nèi)外專家進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用研究，先后開發(fā)出了欠斷電振打技術(shù)、導(dǎo)電濾槽技術(shù)、關(guān)斷隔離振打技術(shù)等一系列技術(shù)，在一定程度上緩解了二次揚(yáng)塵的影響，提高了除塵器收塵效率，但是都沒有能夠徹底消除二次揚(yáng)塵問題。

移動(dòng)電極技術(shù)繼承了常規(guī)靜電除塵器的優(yōu)勢(shì)，采用“固定電極電場(chǎng)+移動(dòng)電極電場(chǎng)”的配置形式。前級(jí)3～4個(gè)常規(guī)結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)處理收集絕大多數(shù)的粉塵，末級(jí)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)電極電場(chǎng)具有獨(dú)特的清灰方式，能有效保持極板的清潔，徹底解決了二次揚(yáng)塵問題，從而為電除塵器實(shí)現(xiàn)較低粉塵排放提供了一條新的工藝路線。

1 移動(dòng)電極電除塵器的工作原理

移動(dòng)電極電除塵器是常規(guī)電除塵器的一種改進(jìn)技術(shù)，其前面幾個(gè)電場(chǎng)采用的是與常規(guī)電除塵器結(jié)構(gòu)一樣的結(jié)構(gòu)，主要區(qū)別在于最后一個(gè)電場(chǎng)的移動(dòng)電極（陽(yáng)極）結(jié)構(gòu)。移動(dòng)電極電除塵器末電場(chǎng)的陽(yáng)極板排采用環(huán)形設(shè)計(jì)，每一個(gè)環(huán)形板排稱為一品，單品陽(yáng)極板板排通過上部主動(dòng)軸系和下部從動(dòng)軸系張緊固定，高度方式布置了一定數(shù)量的防擺件，以防止其擺動(dòng)。旋轉(zhuǎn)清灰裝置設(shè)置在從動(dòng)軸的上部的非收塵區(qū)，在陽(yáng)極板正反對(duì)陽(yáng)極板進(jìn)行清灰。主動(dòng)軸和清灰裝置由設(shè)置在電場(chǎng)外面的驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力。工作時(shí)，陽(yáng)極板排通過上部的主動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)緩慢的循環(huán)上下運(yùn)動(dòng)，這期間帶電粉塵不斷的被捕集，當(dāng)陽(yáng)極板上的粉塵聚集到一定厚度后進(jìn)入灰斗上部非收塵區(qū)，這時(shí)，安裝在電場(chǎng)下部的清灰刷從正面和反面對(duì)極板進(jìn)行清灰，刷下的灰直接進(jìn)去灰斗，整個(gè)清灰過程不會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。移動(dòng)電極電場(chǎng)結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示。

移動(dòng)電極作為一種針對(duì)清灰二次揚(yáng)塵的改進(jìn)型技術(shù)，相對(duì)常規(guī)結(jié)構(gòu)的電除塵器具有可有效消除二次揚(yáng)塵、消除反電暈發(fā)生、避免極板掛灰引起的效率波動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，為電除塵器實(shí)現(xiàn)低排放開辟了新的技術(shù)路線。

圖1 移動(dòng)電極電場(chǎng)結(jié)構(gòu)及工作原理圖

2 國(guó)內(nèi)外移動(dòng)電極電除塵器研究現(xiàn)狀

國(guó)外從20世紀(jì)70年代就開始加大投入研發(fā)具有高效清灰技術(shù)的電除塵器技術(shù)，1979年日本日立公司(HITACHI)研發(fā)出了首臺(tái)移動(dòng)電極電除塵器(MEEP)。此后日立公司一直致力于移動(dòng)電極電除塵器技術(shù)的完善和創(chuàng)新，對(duì)移動(dòng)電極、旋轉(zhuǎn)清灰刷、極板鏈條等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。為了提升除塵器在高濃度工作環(huán)境的適應(yīng)能力，降低設(shè)備外形規(guī)格，Hiroki Ando等人研發(fā)出了抗磨損的極板連接鏈條，并改進(jìn)了清灰刷系統(tǒng)，改進(jìn)后的移動(dòng)電極電除塵器在某燒結(jié)機(jī)組中投入使用時(shí)，其整體外形結(jié)構(gòu)縮小了一半，大大降低了設(shè)備的整體成本。經(jīng)過三十多年的推廣，移動(dòng)電極技術(shù)在各工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有超過60臺(tái)投入使用（主要在日本）。

我國(guó)對(duì)移動(dòng)電極技術(shù)探討和研究起步比較晚，2005年，國(guó)內(nèi)學(xué)者在電除塵技術(shù)發(fā)展討論會(huì)上一致認(rèn)為，移動(dòng)電極技術(shù)在國(guó)內(nèi)將會(huì)有很大的市場(chǎng)需求。但是由于早期環(huán)保要求不高，一般電廠采用常規(guī)電除塵器既能滿足要求，加之移動(dòng)電極電除塵器初步投資相對(duì)較高，也直接影響了該技術(shù)在國(guó)內(nèi)大面積推廣。

隨著環(huán)保要求的提升，特別是當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)要求粉塵排放小于30mg/Nm3時(shí)，由于常規(guī)電除塵器難以克服二次揚(yáng)塵，而袋式除塵器的運(yùn)行成本又居高不下，移動(dòng)電極技術(shù)在控制二次揚(yáng)塵，實(shí)現(xiàn)低排放中的優(yōu)勢(shì)逐漸被國(guó)內(nèi)廠家重視，并開始大力推廣。

3 移動(dòng)電極電除塵器在電廠改造中的應(yīng)用

3.1 工程概況

河南某電廠3號(hào)爐135MW機(jī)組，于2003年7月投產(chǎn)發(fā)電，機(jī)組原配套的是一臺(tái)257m2雙室四電場(chǎng)靜電除塵器，設(shè)計(jì)除塵效率≥99.6%。電除塵器技術(shù)參數(shù)表如表1所示。

由于實(shí)際燃煤與原設(shè)計(jì)燃煤差距較大，且電除塵器設(shè)備運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備故障率增加，除塵效率下降，電除塵器實(shí)際出口排放超過120mg/Nm3，脫硫后粉塵排放超過60mg/Nm3，大大超出環(huán)保要求，迫切需要對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行提效升級(jí)來(lái)滿足新的環(huán)保要求。

3.2 改造方案

由于電除塵器設(shè)計(jì)容量較小，投運(yùn)后期由于設(shè)計(jì)煤種采購(gòu)困難，機(jī)組實(shí)燒煤種灰分高、熱值低，燃煤粉塵的比電阻高，導(dǎo)致除塵器運(yùn)行電流電壓低，除塵效率極低。根據(jù)機(jī)組實(shí)際燃煤及粉塵性質(zhì)分析，結(jié)合實(shí)際測(cè)試結(jié)果修正，若采用常規(guī)電除塵器改造，最終需要在原電除塵器后端增加一個(gè)6m的電場(chǎng)，并將原除塵器整體抬高2m左右才能滿足除塵器出口排放小于40mg/Nm3的要求。此方案整體工作量大、成本高、施工工期長(zhǎng)，無(wú)法滿足電廠要求，可行性低。

專家小組多次到現(xiàn)場(chǎng)踏勘，經(jīng)過幾番論證及對(duì)比分析，最終確定了在原除塵器出口端新增一個(gè)移動(dòng)電極電場(chǎng)的改造方案。將原煙道支架第一排立柱往后平移，相應(yīng)對(duì)煙道等設(shè)備進(jìn)行同步改造。移動(dòng)電極和常規(guī)電除塵器改造方案對(duì)比如表2所示。

綜合上述對(duì)比，移動(dòng)電極改造方案無(wú)論在改造工期還是整體費(fèi)用上，都具有明顯的優(yōu)勢(shì)，具體改造內(nèi)容如下：

表2 常規(guī)電場(chǎng)改造方案和移動(dòng)電極改造方案對(duì)比表

（1）在原除塵器第四電場(chǎng)出口端新增一個(gè)移動(dòng)電極結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)，將原4電場(chǎng)常規(guī)結(jié)構(gòu)的除塵器改造成4+1移動(dòng)電極電除塵器。首先，移動(dòng)電極高效的清灰方式能夠徹底消除末電場(chǎng)清灰產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵問題；其次，清刷后的陽(yáng)極板能夠保持干凈、清潔，從而解決反電暈問題。

（2）增加移動(dòng)電極電場(chǎng)后，相應(yīng)新增第五電場(chǎng)下部灰斗、鋼支架及氣力輸送系統(tǒng)，并對(duì)原混凝土煙道支架進(jìn)行改造，滿足布置移動(dòng)電極電場(chǎng)的要求。

（3）對(duì)原四電場(chǎng)電除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行恢復(fù)性檢修，調(diào)整極距，更換已損壞部件。

（4）對(duì)供電電源及電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，滿足改造后控制要求。

改造后電除塵器出口粉塵濃度滿足小于40mg/Nm3，經(jīng)過濕法脫硫進(jìn)一步除塵后滿足煙囪排放小于20mg/Nm3的要求。改造方案圖如圖2所示。

圖2 改造后移動(dòng)電極電除塵器外形圖

3.3 改造效果

經(jīng)過為期2個(gè)月的安全施工，2014年1月初移動(dòng)電極電除塵器改造工程順利完成，機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行4個(gè)多月后，電廠于2014年5月組織了性能驗(yàn)收測(cè)試實(shí)驗(yàn)。測(cè)試期間，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷約為123MW，電除塵器電氣按正常節(jié)能運(yùn)行，實(shí)測(cè)電除塵器A、B兩室的出口標(biāo)況含塵濃度分別為23.4mg/Nm3、28.8mg/Nm3，平均為26.1mg/Nm3，遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)改造要求的40mg/Nm3。經(jīng)過濕法脫硫后粉塵濃度進(jìn)一步降低，根據(jù)脫硫后CEMS監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示，實(shí)際煙囪入口粉塵濃度僅為15.6mg/Nm3，整體工程實(shí)現(xiàn)了超低排放目標(biāo)。具體測(cè)試結(jié)果見表3、表4。

從表3測(cè)試期間煙氣及粉塵統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可見，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷為123MW時(shí)，除塵器入口煙量為總859375m3/h，已經(jīng)超過原設(shè)計(jì)的818900m3/h，但除塵器出口粉塵濃度依然遠(yuǎn)低于原設(shè)計(jì)要求的40mg/Nm3。

從表4測(cè)試期間電氣運(yùn)行參數(shù)同樣可以看出，測(cè)試期間移動(dòng)電極第五電場(chǎng)二次電流和二次電壓都要明顯高于固定電極的第四電場(chǎng)。這主要是因?yàn)橐苿?dòng)電極電場(chǎng)采用的旋轉(zhuǎn)清灰方式，能夠徹底清除陽(yáng)極板上的積灰，使陽(yáng)極板保持干凈清潔，抑制了反電暈的發(fā)生。

4 展望

移動(dòng)電極電除塵器能夠有效解決二次揚(yáng)塵、消除反電暈發(fā)生，從而大大提高了電除塵器的整體效率。河南某電廠3號(hào)爐移動(dòng)電極改造的成功投運(yùn)，驗(yàn)證了該技術(shù)電廠超低排放改造中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，特別是在場(chǎng)地比較局限的老機(jī)組項(xiàng)目中，移動(dòng)電極技術(shù)能夠最大限度地利用原有設(shè)備，降低改造投資成本。隨著移動(dòng)電極電除塵器技術(shù)研究的不斷完善，將進(jìn)一步鞏固電除塵器在大氣粉塵污染物控制中的主導(dǎo)地位，并在未來(lái)電廠提效改造項(xiàng)目中發(fā)揮重要作用。

表3 改造后測(cè)試結(jié)果

表4 測(cè)試期間電氣運(yùn)行參數(shù)

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