燃煤電廠電除塵器優化提效應用分析

盧　權,張　翼

(三河發電有限責任公司生產技術部，河北三河065201)

燃煤電廠電除塵器優化提效應用分析

盧權,張翼

(三河發電有限責任公司生產技術部，河北三河065201)

摘要：為進一步降低燃煤鍋爐煙塵排放，以300 MW鍋爐電除塵器為例，通過試驗分析，調整導流板和氣流分布板，優化除塵器各室流量偏差及氣流分布，使氣流分布相對均方根差值小于0.25，提高除塵器效率0.06%；通過電除塵器內部優化、高頻電源技術的應用，進一步將煙塵排放濃度由43 mg/Nm3左右降至20 mg/Nm3以下，同時提出強化電廠除塵效果的技術措施。

關鍵詞：氣流均布；高頻電源；除塵效率；電除塵器；電站

中圖分類號:TK223.27

文獻標識碼：A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.02.005

收稿日期：2014-10-20。

作者簡介：盧權(1982-)，男，碩士研究生，從事發電廠鍋爐專業生產技術管理方面的工作,E-mail:luquan301@126.com。

Abstract：In order to reduce the dust discharging, taking 300 MW power boiler electrostatic precipitator as an example,the guide plates and uniformity allocation plates are adjusted,and the deviation and distribution of airflow in each room are optimized based on the analysis of test. The relative root mean square difference is reduced below 0.25, and the dedusting efficiency is raised 0.06%. The other optimization technologies like internal optimizing and high frequency power technology are applied, which reduces the dust concentration from 27 mg/Nm3below 20 mg/Nm3. The measure of enhancing dedusting effect is also introduced at the same time.

Keywords：airflow distribution uniformity; high frequency power; dedusting efficiency; electrostatic precipitator; power plant

0引言

國家《火電廠大氣污染物排放標準》GB13223-2011，要求燃煤電廠嚴格控制大氣污染物排放，重點地區執行大氣污染特別排放限值，煙塵排放限值降至20 mg/Nm3以下。為達到嚴格的排放標準，需要采用更高效的除塵技術與設備，但對已經投產多年的電廠，原有的除塵設備已經在達標限值附近排放，如何在原有的基礎上，進一步降低煙塵排放濃度，提高除塵效率則更為經濟合理。本文以300 MW機組電除塵器為例，通過除塵器氣流分布試驗調整，以及內部結構優化、高頻電源等技術的應用，提高了除塵器性能，極大地降低了煙塵排放濃度，為同類型電除塵器的設計與優化及電廠粉塵控制提供參考。

1設備介紹

文中臥式、板式電除塵器配置在300 MW機組DG1025/18.2-Ⅱ6型亞臨界參數機組中，鍋爐為四角切圓燃燒方式、自然循環，單爐膛π型布置，燃用煙煤，平衡通風，固態排渣，每臺爐

配兩臺5個電場除塵器，設計效率≥99.6%，氣流均布系數<0.2。在優化調整前，除塵器出口煙氣煙塵排放濃度為43 mg/Nm3左右，除塵器除塵效率為99.58%~99.67%之間，脫硫系統出口煙塵排放濃度為27~29 mg/Nm3，脫硫系統除塵效率為28%~38.3%。電除塵器的除塵效率低于設計效率。

2氣流均布試驗及調整

2.1　流量試驗及調整

流量試驗測試斷面布置在距進口喇叭小口法蘭約3 m位置，每個煙道的測試斷面截面尺寸均為2.3 m×3.5 m。在煙道頂部均勻開5個測孔，每個測孔布置7個測點，每個截面共布置35個測點[1,2]。冷態氣流分布測試時電場氣體流速為0.487 m/s，雷諾數為345 077，熱態設計電場煙氣流速為0.811 m/s，冷態測試時工況雷諾數占熱態設計的99.80%，冷態測試時的雷諾數與熱態工況雷諾數基本相等，證明冷態與熱態氣流運動，動力相似[4]。

電除塵器進口煙道流量分配試驗結果如表1所示。

表1　電除塵器進口煙道流量分配試驗結果

從表1可知，A列進口煙道1，2兩室的風量分別為239 178 m3/h，215 990 m3/h，相對流量偏差為±5.09%；B列進口煙道1，2兩室的風量分別為220 061 m3/h，228 683 m3/h，相對流量偏差為±1.92。A列兩室的流量分配未能滿足≤±5%的要求。流量產生偏差，會使流量大的一室比集塵面積降低5.09%，換言之流量分配均勻的情況下，除塵效率可有明顯的提高。為調整A列中兩室的流量分配，在進口煙道三通管前的斜管內加裝導流板，該管段內上游原有導流板保留。

根據各測試斷面的速度場分布呈上大下小、靠直角彎頭內側小外側大的趨勢，調整各測試斷面的速度場，一是取消進口煙道聯通煙箱內原有導流板，重新布置10塊新的導流板；二是取消測試斷面前的直角彎頭內的原有導流板，重新布置5塊新的導流板，如圖1所示。

圖1　煙道加裝導流板示意圖

2.2　均布試驗及調整

電場氣流均布測試斷面選擇在第一電場入口斷面，在每個測試斷面沿電場寬度方向每隔1個氣流通道布置1列測點，沿電場高度方向第1行測點距極板頂端467 mm，以下每隔933 mm布置一行測點，每個測試斷面共布置了180個測點。表2給出電除塵器A列1室第一電場氣流分布試驗結果，其他室類似。

表2　A列1室第一電場入口氣流分布測試　m/s

續表

通過除塵器4個室的電場試驗分析，可知A列1，2兩室第一電場入口斷面平均風速分別為0.513 m/s，0.461 m/s，分布均勻性分別為0.287，0.301；B列1，2兩室第一電場入口斷面平均風速分別為0.495 m/s，0.513 m/s，分布均勻性分別為0.351，0.333。各室支進口煙道測試斷面的速度場相對均方根差值均大于0.25，未達合格標準[4]。分析認為：電場內氣流分布不均勻，容易造成氣流速度不同的區域所捕集的粉塵量不同，風速低處捕塵量增大，但不能彌補風速高處少捕集的粉塵；并且，局部氣流速度太高，出現沖刷極板或灰斗內的粉塵，產生二次揚塵現象；三是氣流紊亂，振打時易帶走粉塵；四是流速低處，電暈線上積灰多，會抑制電暈，使放電不均勻；五是氣流旁路，使粉塵和氣流不經過收塵區。根據一些經驗公式和以往測試結果可推算出，如果將氣流分布的相對均方根差值0.318調整到0.25合格水平，流量分配滿足要求，除塵效果可提高26%以上，有效地降低除塵器出口排放。

根據試驗結果調整進口喇叭氣流均布裝置，考慮調整的難易程度、合理性和經濟性，結合原除塵器的多孔分布板設計開孔率，以局部區域調整的方式，對分布板開孔率進行調整。其中A列1室和B列2室分布板開孔率調整如圖2，3所示，圖中的陰影部分為整改區域。由于分布板孔徑較大，整改區域采取每個圓孔堵掉一半的措施。對于個別點風速比較大的區域比較沒有規律性，暫不作調整，A列2室、B列1室由于分布板與側壁板間的間隙較大，致使第1列的風速過大，采取分布板邊緣加裝阻流板的措施[5,6]。

圖2　A速度場分布云圖及調整區域圖

圖3　B速度場分布云圖及調整區域圖

2.3　性能比較

通過調整入口導流板減少進口煙氣流量偏差，以及調整分布板開孔率，優化氣流分布。A列、B列兩室進口煙道的流量均能滿足≤±5%標準要求，A列1室、A列2室、B列1室、B列2室四個室的相對均方根差值均能達到≤0.25合格水平。調整前后電除塵器的試驗結果如表3所示。

表3　調整前后電除塵器的數據對比

由多依奇公式可知趨進速度越高其除塵效率越高，可定性分析調整前后的效率，對比電除塵器優化前后性能的優異，此次調優化調整前后的趨進速度分別是6.27 cm/s,6.43 cm/s，調整后電除塵器的趨進速度大于調整前2.6%。可見在相同的煙氣流量、比集塵面積條件下，調整前的除塵效率99.71%，調整后的除塵效率99.77%，調整后除塵效率提高。

3優化及改造

電除塵器氣流分布試驗及氣流優化，一定程度上提升電除塵器的性能，但影響電除塵器的因素除了氣流分布外，還有內部結構、振打清灰、振打周期及其振打產生二次揚塵、粉塵比電阻、電暈放電形式和供電方式等因素[8]，又通過以下提效技術應用，進一步提高電除塵器除塵效果。

(1)在試驗前曾對該除塵器一些電場的極距進行了檢查，發現異極距偏差達±15 mm以上。極距產生偏差將嚴重影響電場放電，降低擊穿電壓和工作電壓。由于除塵效率與工作電壓的平方成正比，所以這將大大地降低除塵效率。進一步調整極距，使極距滿足≤±5 mm的要求。

(2)除塵器第一電場電暈線為RS芒刺線，其他電場均采用螺旋線。由于前電場粉塵比較粗，越往后粉塵也將越細，為保證前兩電場的除塵效率，將第二電場也更換為芒刺線。

(3)所有電場進行高頻電源改造，提高除塵效率。相對而言，高頻電源設備運行穩定可靠，電能轉換效率可以達到93%左右[7]，輸出頻率高可以達到20 kHz，避免了工頻電源受到峰值電壓的影響，電流降低造成除塵效率降低的影響。

通過氣流分布調整和以上各項優化提效措施的應用，電除塵器除塵效率提高至99.89%，除塵器出口煙塵排放濃度平均值由50 mg/Nm3降為19 mg/Nm3左右。

4進一步提高性能措施

此外，通過分析認為，還可通過以下措施進一步降低電站煙塵排放：

(1)根據粉塵前級電場粗、后級電場細的特性，擬通過調整，改變后級電場電暈線的放電特性，使每個電場放電得到充分發揮。

(2)通過在電除塵器入口增設煙氣余熱利用節能循環裝置，在有效節能的同時，又可以將煙氣溫度降低20~40 ℃以上。煙氣溫度降低后，可以減少12%~24%以上煙氣流量，提高12%~24%以上比集塵面積，從而有效地提高除塵效率；降低了飛灰工況比電阻，增加粉塵的荷電量，提高了電場強度，相應地提高了電場工作電壓，能明顯地提高除塵效率。

(3)濕法脫硫采用漿液洗滌的氣液接觸方式，具有良好而穩定脫硫效果的同時還具有明顯的降塵作用[9,10]。擬進一步分析研究脫硫系統除塵性能，以提高其輔助除塵效果。最終降低脫硫系統出口煙塵排放濃度。

(4)根據機組負荷及煤質情況，細化電除塵器的運行調整。目前電除塵器的改造及運行調整比較粗放，進行調整還沒有一定的標準，擬對相關參數的調整還在不斷摸索的階段，通過電除塵的優化調整，摸索最優的運行參數。

5結論

(1)通過實驗數據分析，調整優化氣流分布，提高了電除塵器效率，同時通過除塵器內部結構優化，更換電場電暈線結構形式，應用高效節能高頻電源等，使電除塵器除塵效率提高99.89%，出口煙塵排放濃度平均值降低19 mg/Nm3左右。

(2)結合實際提出進一步優化除塵效果的技術措施，對大部分已經投產多年，粉塵排放已經在達標限值附近排放的燃煤電廠，如何在原有基礎上提高除塵效率，進一步降低排放濃度，給出了經濟合理的技術參考。

參考文獻:

[1]趙勤虎，賈玉堂，劉立鵬，等. 電除塵器氣流分布均勻性試驗研究[J].陜西電力,2008,36(8)：41-44.

[2]田文華．電力系統化學與環保試驗[M]．北京: 中國電力出版社,2008.

[3]王松嶺.流體力學[M]. 北京: 中國電力出版社,2007．

[4]趙勇凱，蔣蓬勃.電除塵器氣流分布均勻性試驗評判標準探討[J].電站系統工程, 2008,24(3)：68.

[5]趙俊起，劉同欣，張津.電除塵器氣流均布裝置最佳開孔率和孔形的實驗研究[J].電力情報, 2001,(1)：39-41.

[6]何劍，徐國勝，李麗梅. 電除塵器氣流均布影響因素試驗分析[J].電力環境保護，2006,22(3):40-42.

[7]朱法華，李輝，王強. 高頻電源在我國電除塵器上的應用及節能減排潛力分析[J]. 環境工程技術學報, 2011,(1):26-32.

[8]胡滿銀, 趙毅, 劉忠. 除塵技術[M]. 北京：化學工業出版社, 2006.

[9]郝強，陳健. 石灰石/石膏濕法煙氣脫硫裝置的除塵性能[J].電力環境保護, 2005, 21(2):33-34.

[10]岳煥玲，原永濤，宏哲. 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫噴淋塔除塵機理分析[J]. 電力環境保護, 2006, 22(6):13-15.

Application Analysis of Optimization and Extraction Efficiency on the Electrostatic Precipitator in Power Plant

Lu Quan,Zhang Yi

(Sanhe Power Generation CO.,LTD.，Sanhe 065201，China)

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