火電廠(chǎng)除塵效能研究與技術(shù)改造探索

劉文靜，張金剛，胡延?xùn)|，白雪玲，徐建路

（1.蘭州信息科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730300；2.天津國(guó)投新能源有限公司，天津 300300；3.蘭州鋁業(yè)有限公司，甘肅 蘭州 730060）

1 前言

煤電生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生大量煙塵，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，含有微細(xì)顆粒物及二氧化硫?yàn)橹鞯牧蚧铩M2.5微小顆粒收集效率不高，懸浮在空氣中形成吸入顆粒物，影響空氣質(zhì)量。由于燃煤鍋爐產(chǎn)生的煙塵是大氣污染中的主要根源，降低煙塵濃度，對(duì)改善空氣質(zhì)量，提高生活環(huán)境，推進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，營(yíng)造與環(huán)境發(fā)展相適應(yīng)的綠色生產(chǎn)有重要意義。

向軼結(jié)合排放標(biāo)準(zhǔn)闡述預(yù)荷電技術(shù)，提高了細(xì)顆粒物的捕集效果，顆粒物濃度降低，并且降低了部件壓力損失。Jaworek等人提出可通過(guò)兩種途徑改進(jìn)PM2.5的除塵效率，將荷電和捕集過(guò)程分離，增大了顆粒物粒團(tuán)直徑，提高收塵能力。趙爽通過(guò)分析粉塵顆粒三種不同脈沖電場(chǎng)中同時(shí)進(jìn)行荷電和凝并，測(cè)得流量對(duì)凝并效果有很大影響。賈沛等開(kāi)發(fā)出橫向雙極靜電裝置，產(chǎn)生相反兩種電荷，有良好的湍流混合和凝并效果，當(dāng)外加電壓超過(guò)11kV，提高了對(duì)微細(xì)顆粒物的捕集效率。許馨月研究袋式除塵器中圓筒濾袋改為褶皺濾袋后，粉塵在灰斗中沉降的影響，濾袋長(zhǎng)度L=5m時(shí)粉塵在灰斗中的沉降率最佳，濾袋滲透率越大，除塵器內(nèi)部流場(chǎng)速度分布越均勻，粉塵更易沉降至灰斗。

2 除塵技術(shù)應(yīng)用

隨著新技術(shù)迅速發(fā)展，煙氣除塵效能也逐步提升，處理鍋爐煙氣中粉塵技術(shù)主要包括以下3類(lèi)。

2.1 靜電除塵技術(shù)

火電廠(chǎng)生產(chǎn)中燃煤產(chǎn)生粉塵顆粒直徑較小，摩擦?xí)r在顆粒間產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，接入外加電場(chǎng)可吸附懸浮顆粒，起到了高效除塵的目的。靜電除塵時(shí)兩端為高壓電極，可使排放煙塵產(chǎn)生電離作用，其中煙塵顆粒帶有負(fù)電荷，在直流電場(chǎng)作用下，負(fù)電荷的粉塵向正極板方向移動(dòng)，在正極板表面形成堆積層，凈化煙氣質(zhì)量。

2.2 濕式除塵技術(shù)

濕式除塵采用堿性液體噴淋，與煙氣混合去除顆粒物與硫化物等。煙氣經(jīng)通道流入水幕，與噴霧相碰撞，形成潮濕的氣團(tuán)，隨氣流進(jìn)入霧化器與堿性水反應(yīng)，直徑較大的顆粒在重力作用下落入水面，殘留的固體顆粒進(jìn)入旋流板中發(fā)生反應(yīng)，致充分吸收。

2.3 袋式除塵技術(shù)

典型除塵技術(shù)的一種，多用于箱體式濾袋除塵裝置，布袋數(shù)量與安裝角度都與凈化效果有很大關(guān)系，煙塵均勻進(jìn)入過(guò)濾單元，凈化后的氣體進(jìn)入濾袋內(nèi)部排出除塵裝置。濾袋外部粉塵增加時(shí)，需對(duì)濾袋進(jìn)行再生處理，采用濾袋變形與振動(dòng)去除表層顆粒達(dá)到再生目的。

3 案例分析

3.1 數(shù)據(jù)采樣

某火電廠(chǎng)總裝機(jī)容量3×300MW，采用高壓靜電除塵設(shè)備，每臺(tái)爐配置2臺(tái)雙室四電場(chǎng)靜電除塵器，設(shè)計(jì)電除塵入口粉塵含量12900mg/Nm3，脫硫入口要求粉塵濃度＜100mg/Nm3。由于設(shè)備運(yùn)行周期較長(zhǎng)，內(nèi)部陽(yáng)極板損壞，陰極板芒刺有彎曲變形，收塵效率僅為98.06%，需在除塵器裝置中進(jìn)行技術(shù)改造，提高凈化能力。

傳統(tǒng)除塵技術(shù)當(dāng)煤質(zhì)中灰分的含量較小時(shí)，凈化效果明顯；若出現(xiàn)煤質(zhì)質(zhì)量不穩(wěn)定，灰分較多時(shí)，煙氣除塵后仍然留有固體顆粒與硫化物，對(duì)大氣造成污染的同時(shí)影響生態(tài)環(huán)境。

采集重要影響因素?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)煤質(zhì)理論分析煙氣中粉塵濃度，與校核煤質(zhì)對(duì)比，分析除塵器入口煙塵濃度。對(duì)比灰渣成分，確定參配煤質(zhì)特征，計(jì)算煤質(zhì)偏離值，減少動(dòng)態(tài)變化參數(shù)影響除塵效率。分析飛灰化學(xué)成分差異，隨氣流經(jīng)過(guò)電除塵器均勻電場(chǎng)通路時(shí)，飛灰比電阻變化較大，電荷被吸附能力有差別，比電阻增加時(shí)，荷電能力下降，造成顆粒逃逸。

3.2 方案對(duì)比

對(duì)運(yùn)行中的除塵器進(jìn)行改造優(yōu)化，解決技術(shù)難點(diǎn)，降低出口濃度，但受到原有設(shè)備空間布置、安裝方式等條件限制，對(duì)比改造方案如下。

方案一：加裝旋轉(zhuǎn)電極板，該技術(shù)能夠有效降低煙塵中的顆粒物與硫化物，達(dá)到凈化的目的，但因旋轉(zhuǎn)過(guò)程中基本持續(xù)受到鋼刷摩擦，很容易產(chǎn)生磨損，降低設(shè)備的無(wú)故障時(shí)間，加大故障率，增加維修成本，改造周期較長(zhǎng)，新增旋轉(zhuǎn)極板技術(shù)成本巨增。

方案二：采用高頻電源，將原有的兩相工頻高壓電源改造為三相高頻電源，改造周期較短，但收塵能力提升不明顯，更突出的不足在于該方案中的高頻電源，對(duì)比國(guó)產(chǎn)設(shè)備與進(jìn)口設(shè)備的采購(gòu)成本與故障率，經(jīng)濟(jì)性不佳，返廠(chǎng)維修率增加，影響設(shè)備可開(kāi)動(dòng)時(shí)間。

方案三：替換除塵袋，在部分電場(chǎng)區(qū)域更換為待除塵并增加反向收灰再生系統(tǒng)，該方案中濾袋外壁中堆積的粉塵太多時(shí)造成過(guò)濾阻力增大，過(guò)濾效率降低，反向清除濾袋外壁的灰塵時(shí)，前端帶電粉塵吸附，濾袋后無(wú)法清除，濾袋的再生能力下降，長(zhǎng)此以往影響過(guò)濾效果。

方案四：增設(shè)導(dǎo)電溜槽，在易于安裝的電場(chǎng)區(qū)域末端增加導(dǎo)電溜槽，如圖1所示。該溜槽與氣流方向一致，與收塵板平行并設(shè)置成正極，長(zhǎng)度為300mm密化的濾槽。

圖1 收塵原理

3.3 改造方案及效果監(jiān)測(cè)

根據(jù)不同方案對(duì)比與分析，采用改造便捷，經(jīng)濟(jì)效益合理，設(shè)備維護(hù)成本較低的第四種方案進(jìn)行改造與優(yōu)化。

（1）改造過(guò)程。本次改造方案在第二、第三電場(chǎng)末端增設(shè)導(dǎo)電濾槽，優(yōu)化高頻電源，修復(fù)極板，更換陰極線(xiàn)纜。如圖2所示。

圖2 加裝導(dǎo)電溜槽

每排收塵板的末端增設(shè)導(dǎo)電濾槽，大幅增加電場(chǎng)收塵面積，粉塵顆粒與溜槽導(dǎo)板撞擊，發(fā)揮更大靜電捕集和攔截過(guò)濾優(yōu)勢(shì)，收集更多游離粉塵，提高除塵效率。

（2）效果監(jiān)測(cè)。采用煙塵平行采樣儀，在除塵器進(jìn)、出口煙道測(cè)定斷面采樣。監(jiān)測(cè)期間保證鍋爐在額定負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行，暫不進(jìn)行增減負(fù)荷操作，經(jīng)檢測(cè)效率為99.25%，較改造之前出口除塵效率98.06%，提高了出口除塵效率，確保了最終排放煙塵顆粒含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。如表1所示。

4 結(jié)語(yǔ)

除塵技術(shù)廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域，除塵方式也隨技術(shù)升級(jí)而提質(zhì)。但因改造難度大、成本較高，改造后新舊設(shè)備不兼容與效率不匹配等因素，影響改造效果。經(jīng)驗(yàn)證增加導(dǎo)電溜槽優(yōu)勢(shì)明顯，改造后未出現(xiàn)故障，排放煙氣符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該方案也為相似除塵器改造提供了參考依據(jù)。