提高除尘效率的新技术分析文档格式.docx

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1.1工作原理：

电除尘高频电源技术就是用高频高压整流设备通过有效地使用新材料和新型电力半导体器件，综合应用电力电子技术、微电子技术等，实现对电能的高效能变换和控制，包括电压、电流、频率和波形的变换，从而满足电除尘的供电特性和要求，进而达到提高电除尘器除尘效率的目的。

波形如下图：

从上图看出，高频电源输出电压逼近工频电源电压峰值，可达工频电源的1.3倍；

能提供更大的输出电流，可达工频电源的2倍。

1.2特点：

高频电源供电方式可分为纯直流供电方式和间歇供电方式，通过高频电源控制终端或上位机系统均可对供电方式进行选择。

下图为纯直流供电二次电压波形：

输出近似一直线的输出电压，有效提高电除尘运行的平均电压和平均电流，适用于中等比电阻的烟气工况，有助于提高特定条件下的除尘效率。

下图为间歇供电二次电压波形：

Pon、Poff时间任意可调，具有更窄的脉冲宽度、更宽的脉冲频率选择范围、更陡峭的电压上升率，其目的是减轻反电晕的发生，从而提高除尘效率，同时节能效果明显。

由于高频电源采用特殊的火花检测技术，对高频条件下的火花检测十分有效，对微弱火花也捕捉无遗。

通过微终端或上位机系统设置火花后恢复曲线，设置火花初值、终值、快升时间、慢升率、恒火花率。

同时火花熄灭时间短，电场能量恢复快，采用串并联混和谐振变换器，具有恒流特性，可有效抑制电场火花的冲击，火花熄灭后快速恢复电场能量，电场电压恢复快，损失小。

由于高频电源有上述特性，工况适应性强，可有效对付高浓度、高比电阻粉尘工况，多配置于第一电场，可在本体不做改造情况下用高频电源替代原第一电场工频电源，进而提高除尘效率。

目前，高频电源已实现国产化。

2.旋转电极式电除尘技术

2.1旋转电极式电除尘技术产生的背景：

当前，国内燃煤锅炉燃用煤种复杂多变，对于一些除尘性能差的煤种（如准格尔煤），常规电除尘器对其除尘效率低下；

使用低硫煤或循环流化床锅炉带来的飞灰比电阻普遍增高，使除尘效率下降；

高比电阻粉尘容易引起反电晕，使电除尘器除尘效率下降；

电除尘器经一段时间运行后，由于飞灰附着或因振打问题造成极板积灰不易清除，引起电晕电流下降、除尘效率下降。

且常规电除尘器通过振打等清灰方式来清理集尘极上的粉尘，在清灰过程中，有一部分已被收集到的粉尘会重新返回到气流，最终逸出电除尘器，致使粉尘排放增加。

有案例研究表明，在高效电除尘器出口的粉尘中，约有20%是由清灰过程中的二次扬尘造成的。

因此，能不能制造出一种适应煤种广、有效的极板表面积灰清除装置，且能最大限度避免清灰过程中的二次扬尘的除尘器？

旋转电极式电除尘技术较好地回答了这一问题。

2.2工作原理：

旋转电极式电除尘器收尘机理与常规电除尘器完全相同，仍然是依靠静电力来收集粉尘，并保留了常规电除尘器的优点。

不同的是，前级电场仍采用固定极板，而末级电场的极板采用旋转方式，且与常规电除尘器所采用的清灰方式不同：

附着于阳极极上的粉尘在随旋转阳极板（即作回转运动的集尘极）运动到非收尘区域（电场下端灰斗）后，被正反旋转的一对清灰刷刷除。

由于集尘极能保持清洁状态且粉尘在灰斗中被清除，有效克服了困扰常规电除尘器对高比电阻粉尘的反电晕及振打二次扬尘等问题，大幅度提高了除尘效率。

见右图。

2.3基本结构：

（1）旋转阳极传动装置：

电机使用变频调速，极板转动缓慢，可适应机组工况变化。

（2）旋转阳极系统：

旋转阳极板在顶部驱动链轮的带动下缓慢地上下移动，极板两端由链条限位，有利于极板运行中保持平稳，粉尘在收尘区域被收集。

（3）阳极清灰装置：

附着在极板上的粉尘随极板转移到非收尘区域，被正反两把旋转清灰刷刷除，双面对称清灰。

粉尘直接刷落于灰斗中，最大限度地减少二次扬尘。

见下图。

2.4特点：

（1）由于能保持旋转阳极板的永久清洁，因此能有效地避免高比电阻粉尘的反电晕效应，清灰刷置于非收尘区，最大限度地减少二次扬尘，大幅提高除尘效率，满足更低的粉尘排放浓度。

（2）旋转电极式电除尘器既继承了常规电除尘器的所有优点，又克服了常规电除尘器的主要技术瓶颈，使电除尘器的应用范围进一步扩大。

（3）相对于常规电除尘器，在保证相同除尘效率的前提下，其运行费用更低。

（4）消除常规电除尘器随着使用时间的延续而导致的积灰现象，长期保证较高的除尘效率。

（5）适合于老机组电除尘器改造，在很多场合，只需将末级电场改成旋转电极电场，无需增加场地，是非常有效的改造方案之一。

（6）对烟气温度和烟气性质不敏感，能弥补常规电除尘器的不足，实现对高比电阻、超细微、粘性粉尘等常规电除尘技术难以收集粉尘的收集。

从1979年日本日立公司研制出首台旋转电极式电除尘器至今，旋转电极式电除尘器已经有了30多年应用历史。

早在1996年，旋转电极式电除尘器即是欧盟委员会推荐的烧结生产的最佳可行技术之一。

迄今为止，旋转电极式电除尘器主要在日本应用，近年来在我国已开始使用。

3.电袋复合除尘技术

3.1工作原理：

所谓电袋复合除尘技术，就是由两种除尘器装置（静电除尘和袋式除尘）复合而成，由前级电除尘电场预除烟气中80%以上的粉尘量，粗颗粒烟尘直接沉降至灰斗，少量已荷电难收集粉尘随烟气均匀进入滤袋区，通过滤袋过滤后完成烟气净化的过程。

在除尘过程中，电场区具有预除尘作用及荷电作用，从而使滤袋区的过滤作用发生根本性变化：

预除尘降低滤袋的粉尘负荷量即降低了阻力上升率；

预除尘延长了滤袋的清灰周期；

荷电粉尘改善滤袋表面的粉层结构：

烟气粉尘通过前级电场电晕荷电后，荷电粉尘在滤袋上沉积的颗粒之间排列规则有序，同极电荷相互排斥使形成的粉尘层孔隙率高、透气性好，易于剥落。

3.2基本结构：

除尘器整体主要结构为两个部分，见下图：

（1）前级电场：

由阴阳级、振打机构、高低压供电装置等组成，除尘机理与常规电除尘器完全相同。

（2）后级布袋：

由有滤袋袋笼装置、清灰系统、提升阀、压力差压及温度检测装置、预涂灰装置、旁路系统、控制设备等组成。

滤袋是布袋除尘器的核心工作部件，对烟气粉尘起到净化作用，材料多为PPS针刺滤料，耐温190℃，抗酸碱性强，弱点是抗氧化性差，在150℃使用工况下，烟气含氧量不大于8%。

清灰系统由喷吹管、气包、电磁脉冲阀、气路、脉冲控制组成，用于产生脉冲气流、滤袋反吹。

预涂灰装置由进口烟道给灰装置、输灰管道组成，用于防止锅炉在燃油过程布袋表面粘油。

在锅炉燃油点火前使用。

3.3特点：

（1）电袋复合除尘技术除尘效率高，出口排放浓度能够长期高效、稳定地满足排放要求，对细微粒子,特别是（0.01～1）μm的气溶胶粒子有很高的捕集效率，实际运行结果表明，排放浓度甚至可以控制在10mg/Nm3 

以下。

所以电袋除尘器尤其适用在城市附近等排放要求严格的场合应用。

（2）与电除尘相比,烟气粉尘性质的适用范围更广,适应煤种、烟尘比电阻变化的能力强，对任何煤质的烟气都可以实现达标排放。

（3）与普通袋式除尘器相比,工作负荷低,运行阻力低,清灰次数减少,滤袋的使用寿命延长,节省引风机的电耗，运行费用降低。

（4）电场配置电源数量与传统电除尘器相比，仅为四分之一左右，因而大大节省了电能。

不过电袋复合除尘器因存在压力损失大、应用时间短、滤袋使用寿命短、在使用不当时易发生破袋等问题。

此外，在将现有电除尘器改造为电袋复合除尘器时还可能需更换引风机及相关设备，从而又增加了改造成本。

所以其除尘效率虽高，但其运行稳定性及安全性有待进一步研究考证，影响了其在燃煤电厂的进一步推广应用。

4.调温节能除尘增效技术

4.1技术背景：

1997年日本率先在大型燃煤火电机组中大规模推广采用的MGGH低低温电除尘器工艺，此技术在电除尘器烟气进口段布设烟气换热装置使烟温降低，使烟尘比电阻降低，所有煤种条件下电除尘效率均得到有效提高，采用四电场的集尘面积，足以使电除尘器出口粉尘浓度降低到50mg/Nm3以下，再通过脱硫装置，烟囱排放可达30mg/Nm3以下，结合高频电源及双区收尘技术的应用，烟囱排放甚至可达10mg/Nm3以下。

高烟温对电除尘的不利影响：

烟温高会使烟气量增大，电场风速提高，而除尘效率会呈指数关系下降；

烟温高会使电场击穿电压下降，除尘效率下降，温度每升高10℃，电场击穿电压下降3%；

烟温高会使粉尘比电阻增大，易形成反电晕，造成除尘效率下降，当排烟温度在150℃左右时，粉尘的比电阻最高，电除尘器更易出现反电晕现象，或者低电压、大电流的运行参数，造成除尘效率下降；

烟温高会使气体的粘滞性变大，导致烟尘颗粒在烟气中的驱进速度减缓，造成收尘效率下降。

排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项，影响排烟热损失的主要因素是排烟温度，一般情况下，排烟温度每增加10℃，排烟热损失增加0.6%～1.0%，相应多耗煤1.2%～2.4%。

在当前节能降耗的大形势下，降低排烟温度能提高锅炉效率，同时能提高除尘效率，可谓经济效益、环保效益一举多得。

4.2工作原理:

调温节能除尘增效技术主要采用汽机冷凝水与热烟气通过换热器进行热交换，使得汽机冷凝水得到烟气余热，以减小汽机冷凝水回路系统中低压加热器的抽汽量，并使得进入电除尘器的运行温度由通常的低温状态（130℃～170℃）下降到低低温状态（90℃～100℃左右，尽量控制在酸露点以上），实现余热利用和提高除尘效率的双重目的。

流程如下图：

此技术的核心就是在电除尘器烟气进口段布设烟气换热装置以使烟温降低，达到提高锅炉效率和除尘效率的目的。

4.3特点:

（1）实现余热综合利用，降低煤耗：

通过测算，每降温10℃，平均可节约电煤近1g/kW.h，节能明显，经济效益突出。

（2）降低烟尘比电阻，大幅提高电除尘效率：

由于热交换，电除尘器的运行温度从往常的130℃～150℃变成了100℃左右，从对应的气体温度与粉尘比电阻的关系曲线（如下图所示）中可看出，此时粉尘的比电阻将降低1个数量级以上，使电除尘工作时可有效避免反电晕现象，提高除尘效率。

此时，采用一台通常的四电场电除尘器，即可使电除尘器出口的粉尘浓度降低到较低的水平，如30～50mg/Nm3。

（3）烟气温度下降，气体密度升高、击穿电压升高：

气体击穿电压与气体密度成正比。

密度越大，气体分子间隔越小，电子之间碰撞动能越小，电离效应减小，从而提高击穿电压。

气体密度与气体温度成反比。

温度降低，密度增大，击穿电压增大，从而提高除尘器电场运行电压，提高除尘效率。

（4）当低温电除尘处理烟气温度范围90℃～100℃左右时，对任何灰质的烟尘，比电阻都在反电晕临界值以内，不会发生反电晕。

（5）减小二次扬尘、提效、节能：

通过降低烟气温度，使得进入电除尘的烟气量减小10%～15%左右，将带来以下好处：

有效减小电除尘电场内的烟气流速，延长烟气处理时间，减小二次扬尘，进一步提高和稳定电除尘效率，并特别有利于对细微粉尘的高效捕集；

可有效减缓粉尘颗粒对内部构件的冲刷磨损，提高装备寿命；

减轻引风机负荷，相应可节省一定的风机电耗；

同时，由于电除尘效率的提高，结合保效节能电控升级改造，可进一步节省30～80%电除尘设备的运行能耗。

5.烟气调质技术

5.1技术背景：

为了克服和解决高比电阻粉尘对电除尘器功效的影响，以扩大电除尘技术的应用范围，一直是国际上发展电除尘技术的主要课题。

除了降低烟气温度外，对烟气进行调质是其中一项重要的方法，改变传统电除尘被动适应粉尘、工况参数的除尘技术模式，国外曾经采用各种各样的方法对烟气进行调质处理以降低粉尘比电阻，主要有加硫、加氨、加湿等几种方法，由于受使用条件的限制，燃煤锅炉使用最多的方法是用SO3调质。

SO3-FGC烟气调质技术在燃煤锅炉应用已有20多年的应用历史，主要分布在欧洲、南非、印度、美洲等，在国际上已成为一种非常成熟的用于提高电除尘效率的补丁技术。

世界上主要制造商有德国pentol公司、美国wellpo公司等。

目前已投运的烟气调质系统已经超过500套。

近年来，SO3-FGC装备技术在我国主要采取国外全套进口和引进技术国产化两种模式，均已成功应用于300MW、600MW燃煤机组配套电除尘器的提效改造，以及300MW、600MW和1000MW的新建项目上。

5.2工作原理：

固态硫磺在蒸汽加热下，在储硫罐内加热转化为液态硫磺，液态硫磺在温度为125℃～145℃，此时液态硫磺的粘度最小，利于输送，液态硫磺通过输送泵由带蒸汽加热夹套输送管道送到硫燃烧室完全燃烧，生产二氧化硫。

燃烧所需的空气由空气过滤器、离心鼓风机、电加热器对空气进行过滤和预热处理后送到燃烧室。

含二氧化硫的混合气体进入到转化器中，在五氧化二钒的催化作用下进一步生成三氧化硫。

此三氧化硫（SO3）作为调质剂，在烟气进入电除尘器之前将极少量（10～20ppm）的三氧化硫喷入到烟气流中，与烟气中水分结合形成的烟酸气溶胶，极易吸附于粉尘表面，形成导电通道，从而降低飞灰的比电阻，提高除尘效率，从而降低电除尘器出口粉尘排放浓度。

工作流程见下图。

5.3基本结构：

三氧化硫烟气调质系统由熔化硫磺的储硫罐、燃烧硫磺燃硫炉、转化塔、鼓风机、电加热器、空气过滤器及输送管路等设备组成。

5.4特点：

（1）烟气调质手段彻底改变了电厂电除尘被动适应粉尘、工况参数的工作模式，在电煤波动下，通过实时调节烟气性质可达到稳定排放的目的。

（2）烟气调质改造工期短，系统高度集成，全自动控制，不受场地限制，为老电除尘器的提效改造提供了高效、简捷的技术手段。

（3）通过SO3-FGC烟气调质，可有效降低粉尘比电阻，消除反电晕现象，提高电除尘器效率，在保效节能模式下运行还可进一步节省电除尘的能耗。

（4）SO3-FGC烟气调质适用条件：

烟气温度范围为110℃～145℃；

一般适用于低硫（含硫量≤1.0%）、弱碱性灰（SiO2+Al2O3≤90%）及高灰分（灰分≥25%）工况；

多适用于煤粉炉，机组越大越经济，排烟温度低，效果好，一般用于200MW（含200MW）以上机组；

循环流化床锅炉实施炉内喷钙工艺，灰中额外增加活性较强的CaO，在此工况下不适合采用SO3调质。

6.结论

本文结合《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223－2011）、《环境空气质量标准》实施后对常规电除尘器面临的考验，对近年来燃煤电厂除尘领域所采用的几种主流的除尘新技术进行了简要分析、总结，得出结论如下：

6.1电除尘高频电源技术是一项除尘电源技术的突破，通过现场应用，在节能降耗、提高除尘效率方面效果显著，性价比高，符合国家节能减排方向，可以在老电除尘器电源改造及新建项目上大力推广。

6.2旋转电极式电除尘技术是清灰方式的突破，通过极板的旋转、改变了由传统的振打清灰方式变为正反两把旋转刷双面清灰，能弥补常规电除尘器的不足，实现对高比电阻、超细微、粘性粉尘等常规电除尘技术难以收集粉尘的有效收集。

但其极板旋转传动系统及旋转清灰刷传动系统较传统电除尘器单纯的振打传动可能在维护量上稍有所增加。

该技术可以在老电除尘器改造及新建项目上推广。

6.3电袋复合技术是当前主流除尘技术中除尘效率最高的技术，排放浓度甚至可以控制在10mg/Nm3 

不过电袋复合除尘器因存在压力损失大、应用时间短、滤袋使用寿命短、在使用不当时易发生破袋等问题，所以其运行稳定性及安全性有待进一步验证。

电袋除尘器适用在城市附近等排放要求严格的场合应用。

6.4调温节能除尘增效技术是在目前大力倡导节能降耗、提高锅炉效率、提高除尘效率的大环境下比较理想的综合技术，经济效益和环保效益显著，成果突出，非常值得在老电除尘器改造及新建项目上大力推广。

但低温电除尘技术,需要重视和解决以下问题：

由于烟尘比电阻降低，粉尘释放电荷容易，粉尘的附着力降低，容易引起二次飞扬,需要从振打方案和极板结构方采取改进措施；

含高浓度烟尘的原烟气通过脱硫GGH，需要采取相适应的GGH结构和清灰方式。

6.5烟气调质技术彻底改变了电厂电除尘被动适应粉尘、工况参数的工作模式，技术成熟，效果突出，可以在老电除尘器改造及新建项目上推广（适用局限性见文中“特点”部分第4条）。

对于新上大型机组，采用多煤种燃煤工况时，可按比电阻低易于收尘的煤种优化电除尘器选型，同步配套烟气调质设备作为补充。

这样，即可达到合理选用电除尘器规格，减少投资，并确保达标排放的目的。

6.6另外，以上5种除尘新技术虽然在国内有了规模化应用，但在选择上并不是孤立的，需综合考虑各种因素，也可采用几种技术的“组合”，进而达到既实用，又经济，最终实现提高除尘效率、达标排放的目的。

参考文献：

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