旋轉電極式電除塵器在大型火電機組上的應用

何紅兒，酈建國，孫真真(浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江諸暨 311800)

旋轉電極式電除塵器在大型火電機組上的應用

何紅兒，酈建國，孫真真(浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江諸暨 311800)

簡述了旋轉電極式電除塵器的工作原理和特點，重點介紹了大型火電廠330MW機組旋轉電極式電除塵器改造，詳細分析了其采用旋轉電極式電除塵器、電袋復合除塵器改造的技術經濟性。大型火電廠330MW機組電除塵器改造后運行良好，出口粉塵濃度在30mg/m3以下，并具有較好的經濟性。

旋轉電極式電除塵器;技術經濟性;除塵效率;電除塵器改造

0 引言

隨著人類環保意識的不斷增強和各國對環境保護的日益重視，煙塵排放標準逐步提高。國家《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223－2011)將煙塵排放標準由50mg/m3提高到30mg/m3，重點地區提高至20mg/m3［1］。目前，燃煤電廠一般采用常規電除塵器、袋式除塵器或電袋復合除塵器來滿足排放要求。常規電除塵器具有除塵效率高、設備阻力小、運行可靠、維護費用低且無二次污染等優點［2－3］，具有較好的適應性和經濟性，其在燃煤電廠的使用率超過90%，但其除塵效率和煙塵排放濃度受煤、飛灰成分等變化的影響;袋式除塵器和電袋復合除塵器的除塵效率雖高，但存在設備阻力大，維護費用較高，對煙氣溫度、成分較敏感，舊濾袋無法達到資源化利用等缺點［4］;電袋復合除塵器綜合利用和有機結合電除塵器和布袋除塵器的優點，但一體式的電袋復合除塵器無法做到分室在線檢修［5］。

旋轉電極式電除塵器是近年來國內研發的一種提高除塵器性能的新技術［6－7］，解決了常規電除塵器的二次揚塵和反電暈問題［8］。與傳統的固定電極式電除塵器相比，旋轉電極式電除塵器不但結構緊湊，而且還能夠降低電能損耗［9－10］。旋轉電極電除塵器在保證穩定達標排放的前提下，很好解決了場地受限的難度［11－12］。

旋轉電極式電除塵器是2000年歐盟委員會推薦的燒結機除塵最佳可行技術(BAT)之一，是中國環保產業協會確定的“十二五”期間重點開發和推廣的電除塵新技術之一;已列入“國家鼓勵發展的重大環保技術裝備目錄(2011年版)”。

1 旋轉電極式電除塵器工作原理及特點

1.1 工作原理

旋轉電極式電除塵器是一種高效電除塵設備，其收塵機理與常規電除塵器相同，由前級固定電極電場和后級旋轉電極電場組成。旋轉電極電場中陽極部分采用回轉的陽極板和旋轉的清灰刷。附著于回轉陽極板上的粉塵在尚未達到形成反電暈的厚度時，就被布置在非電場區的旋轉清灰刷徹底清除，因此不會產生反電暈現象且無二次揚塵。顯著提高電除塵器的除塵效率，降低粉塵排放濃度。

1.2 特點

旋轉電極式電除塵器特點主要是:保持陽極板永久清潔，避免反電暈，有效地解決高比電阻收塵難的問題;最大限度地減少二次揚塵，顯著降低電除塵器出口粉塵濃度;減少煤、灰成分對電除塵性能影響的敏感性，增加電除塵器對不同煤種的適應性，特別是高比電阻粉塵、粘性粉塵，應用范圍比常規電除塵器更廣;可使電除塵器小型化，減小占地面積;特別適合老機組電除塵器改造，改造工作量較小，毋需對引風機等進行改造。

2 火電廠330 MW機組配套電除塵器改造

2.1 電除塵器原狀

該機組配套煙氣除塵設備為2F300－4型雙室四電場電除塵器，單電場長、寬、高為3.5m×10m×15m，流通面積為2×300m2。原電除塵器總集塵面積為42000m2，同極間距為400mm，第一、二電場極配為480C+RSB整體芒刺線，第三、四電場極配為480C+螺旋線。由于實際燃用煤種與設計煤種存在很大差異且不斷變化，灰分翻番，磨煤機石子煤排放量猛增，磨輥磨損嚴重;電除塵器原設計要求偏低、比集塵面積偏小;各室之間氣量分配偏差較大。從而嚴重影響了電除塵器的正常運行和除塵效率，電除塵器出口粉塵濃度較高。

改造前電除塵器主要技術參數見表1，實際燃煤的煤、飛灰主要成分分析結果見表2。

表1 原電除塵器主要技術參數

表2 煤、飛灰主要成分分析 %

2.2 改造方案

第一電場高壓電源采用高頻電源;原電除塵器比集塵面積偏小僅為69.25m2/(m3/s)，根據現場場地情況，在原第一電場前新增一個與原電除塵器電場長、寬、高一致的電場(稱零電場);并將原第四電場改造成旋轉電極電場。旋轉電極集塵面積為7296m2，同極間距為460m，極配為旋轉陽極板+新“RS”芒刺線。對原除塵器的前三個電場進行檢修、優化調試;對電除塵器進口煙氣流量進行數值模擬，通過在煙道增設導流板或阻尼板等措施，保證各封頭(室)的流量和理想分配流量之相對誤差不超過±5%;通過設置氣流分布板等措施，保證氣流均勻性相對均方根σr≤0.25;由于原第四電場改造成旋轉電極電場，荷載有所增加，需對水泥支架進行強度校核。改造后電除塵器主要技術參數見表3。

表3 改造后電除塵器主要技術參數

2.3 運行情況

該機組配套旋轉電極式電除塵器于2011年5月12日投運，運行正常，效果良好。2011年6月15日，經國內某權威檢測機構測試，出口粉塵濃度為29.2mg/m3，各項性能指標滿足設計要求［13］。

3 旋轉電極式電除塵器與電袋除塵器比較

若該機組配套電除塵器改造為電袋復合除塵器，其袋區的過濾速度為1.2m/min。濾袋為PPS、進口纖維、550g/m2、PTFE表面處理。旋轉電極式電除塵器及電袋復合除塵器均采用節能運行方式。

3.1 技術特點比較

旋轉電極式電除塵器的除塵效率穩定，對煤種適應能力優于常規電除塵器;平均阻力損失200～300Pa;最終阻力損失200～300Pa;對煙氣溫度影響及煙氣成分不敏感。電袋復合除塵器對煤種變化、排放都可達標;平均阻力損失約800Pa;最終阻力損失＜1200Pa;濾袋易受煙氣溫度、煙氣成分影響。

3.2 經濟性比較

除塵設備的經濟性應以一次性投資費用即設備費用和全生命周期內即設計壽命30年的年運行費用總和進行比較。年運行費用僅指設備電耗費用(包括引風機、空壓機功率消耗)與維護費用之和。

(1)電耗費用比較。電費按0.35元/kW·h，年運行時間按7000h計。旋轉電極式電除塵器的電耗主要為引風機及高壓硅整流設備的功耗，共為計582kW，電費為143萬元/a;袋式除塵器的電耗主要為引風機、空壓機及冷凍干燥機的功耗，共754kW，電費為185萬元/a。

(2)設備費用及年運行費用比較。旋轉電極式電除塵器設計壽命按30年計，其易損件包括:旋轉陽極板、極線、軸承、陰打錘頭、瓷軸等，易損件每10年的更換費用按設備費用18%計。電袋復合除塵器濾袋壽命按4年，籠骨、脈沖閥壽命按8年計。設備費用與年運行費用比較如表4。

表4 設備費用及年運行費用比較 萬元

(3)總費用比較。旋轉電極電除塵器運行1年、10年、30年時的總費用分別為1670、3200、6600萬元;電袋復合除塵器運行1年、10年、30年時總費用分別為2010、4800、11000萬元。從整機壽命30年來看，旋轉電極式電除塵器具有較好的經濟性。

4 結語

(1)旋轉電極式電除塵器在大型火電機組的成功應用，為電除塵器的提效改造提供了借鑒。

(2)旋轉電極式電除塵器基于其技術特點，可使其出口粉塵濃度達30mg/m3及以下，特別適合于老機組電除塵器改造，改造工作量較小，毋需對引風機等進行改造，且無二次污染。

(3)從整個生命周期看，旋轉電極式電除塵器具有較好的經濟性。

［1］GB 13223－2011，火電廠大氣污染物排放標準［S］.

［2］黎在時.電除塵器的選型安裝與運行管理［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［3］馬廣大.大氣污染控制工程［M］.北京:中國環境科學出版社，2004.

［4］江得厚，孫 寧，董雪峰，等.燃煤電廠電袋復合除塵器不是最佳組合［C］.2009年燃煤電廠環境保護綜合治理技術研討會論文集.鄭州:2009.

［5］何國良，趙錫勇，姚宇平，等.我國電力行業電除塵器與布袋除塵器的應用分析［J］.電力環境保護，2007，(6):4－6.

［6］張德軒，孔春林，苑舉林.高比電阻高濃度飛灰電除塵器的問題及對策［C］.第十三屆中國電除塵學術會議論文集.青島:2009.

［7］Hiroki Ando.移動電極電除塵器的最新技術［C］.第十二屆國際電除塵學術會議論文集.德國:2011.

［8］Bacchiega G I，Gallimberti，Arrondel V，et al.Back － corona model for prediction of ESP efficiency and voltage－current characteristics［C］.10th International Conference on Electrostatic Precipitation.Cairns:2006.

［9］Misaka T.近代應用型移動極板式電除塵器［C］.第七屆國際電除塵學術會議論文集.韓國:1998.

［10］Misaka T.改善移動極板式電除塵器的可靠性［C］.第十屆國際電除塵會議記錄.Cairns:2006.

［11］Toshiaki Misaka，Tadshi oura，Minoru Yamazaki.移動電極電除塵器的最新應用和性能改進［C］.第十一屆全國電除塵學術會議論文集.杭州:2005.

［12］黃三明.電除塵技術的發展與展望［J］.環境保護，2005，(7):59－63.

The application of Rotating Electrode type Electrical Precipitator in large thermal power plant

The principles and characteristics of Rotating Electrode type Electrical Precipitator are introduced，and focused on the Rotating Electrode type Electrical Precipitator moderation of 330MW units for large thermal power plant.The technical features，economics of Rotating Electrode type Electrical Precipitator and Compact Hybrid Particulate Collector are compared.After moderation，the Rotating Electrode type Electrical Precipitator works well，its dust emission concentration is lower than 30mg/m3and it has a good economic performance.

Rotating Electrode type Electrical Precipitator;technical and economic performance;dust removal efficiency;ESP moderation

X701.2

B

1674－8069(2012)03－029－03

2011年國家戰略性新興產業(節能環保)項目(20111487)

2012-02-14;

2012-05-03

何紅兒(1960-)，男，浙江諸暨人，工程師，從事大氣污染治理設備的設計及管理工作。E－mail:lijg1963@163.com