關(guān)民普 劉 盟

（河南省正大環(huán)境科技咨詢工程有限公司 河南 鄭州 450002）

0 前言

隨著《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）的逐步實(shí)施，國(guó)家對(duì)火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，同時(shí)隨著人類社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，人們對(duì)生活質(zhì)量和自身健康愈來愈重視，對(duì)空氣質(zhì)量也愈來愈關(guān)注。 “十一五”以來，我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了從量變到質(zhì)變的過程， 在快速發(fā)展的同時(shí)，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展基本走過了以“三廢”治理為主要特征的發(fā)展階段，正在朝著有利于提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展的環(huán)境質(zhì)量、提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展層次的方向發(fā)展，隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，煙氣治理技術(shù)的應(yīng)用已越來越受到人們的重視。 電除塵器以其除塵效率高、運(yùn)行管理方便和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)， 已在各工業(yè)領(lǐng)域含煙氣治理中得到了廣泛的應(yīng)用。本文將以四川某新建電廠鍋爐實(shí)際設(shè)計(jì)情況為依據(jù)，進(jìn)行了該電廠電除塵選型設(shè)計(jì)。

1 電除塵器設(shè)計(jì)選型

1.1 設(shè)計(jì)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)中依據(jù)的主要標(biāo)準(zhǔn)如下：

《燃煤電廠電除塵器技術(shù)條件》DL／T514－93

《電站鍋爐性能實(shí)驗(yàn)規(guī)程》GB l0184－1988

《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB l3223－2011

《火電廠煙氣誹放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》 HJ／T 75－200l

《電收塵器調(diào)試、運(yùn)行、維修、安全技術(shù)規(guī)范》 JB 6407－1992

《電除塵器機(jī)械安裝技術(shù)條件》ZBJ 8808－1989

1.2 本體設(shè)計(jì)計(jì)算

1.2.1 電場(chǎng)風(fēng)速（υ）

由于粉塵粒徑很小，一般在3～15μm 之間，故不可取過高的電場(chǎng)風(fēng)速，以免引起二次揚(yáng)塵，根據(jù)該區(qū)域其他電廠電除塵器實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電場(chǎng)風(fēng)速取1.06m/s。

1.2.2 電除塵器的截面積（F′）

1.2.3 除塵效率（η）

除塵效率可以根據(jù)電除塵器進(jìn)口煙氣濃度和出口濃度來確定，根據(jù)最新《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011），出口排放濃度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下應(yīng)小于30mg/m3。

標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣的含塵濃度為

所以在忽略漏風(fēng)的情況下，除塵效率可按下式計(jì)算

1.2.4 有效驅(qū)進(jìn)速度的確定

影響驅(qū)進(jìn)速度的因素很多，驅(qū)進(jìn)速度比較難確定，且驅(qū)進(jìn)速度與電除塵器的除塵效率和收塵極面積關(guān)系密切。 目前世界上都采用德意希公式來計(jì)算除塵效率，即

式中 η——電除塵器的除塵效率，%；

A——電除塵器收塵極面積，m2；

Q——煙氣量，m3/s；

ω——有效驅(qū)進(jìn)速度，m/s。

從公式可以看出， 當(dāng)被處理的煙氣量和收塵效率一定時(shí)。粉塵的驅(qū)進(jìn)速度越大，則收塵極板面積越小。影響趨進(jìn)速度的因素有煤的含硫量、水分、灰分、堿性氧化物的含量等，這些值越大驅(qū)進(jìn)速度越大；比電阻越大，驅(qū)進(jìn)速度越小；同極距越大，驅(qū)進(jìn)速度越大。

由于電除塵器中影響粉塵電荷及運(yùn)動(dòng)的因素很多，理論計(jì)算值與實(shí)際值相差很多，所以不得不沿用經(jīng)驗(yàn)性或半經(jīng)驗(yàn)性的方法來確定驅(qū)進(jìn)速度ω 值，結(jié)合四川巴蜀某電廠實(shí)際情況，并查閱有關(guān)資料，

該有效驅(qū)進(jìn)速度ω 取0.09m/s

1.2.5 沉塵極比表面積f 的確定

1.2.6 所需要的沉塵極板面積A 的確定

所以 A=71.53×769.6=55051.81m2

計(jì)算求得的極板面積后，在選擇電除塵器的實(shí)際極板面積時(shí)，要考慮各種參數(shù)的準(zhǔn)確性和電除塵器的結(jié)構(gòu)等方面的影響，應(yīng)將極板面積，適當(dāng)增加一些余量，一般按5%左右考慮。 由于該極板面積較大，按3%考慮。

A′= A （1＋3%） ＝56703.36（m2）

1.2.7 電場(chǎng)高度（h）的確定

h 取11m

1.2.8 沉塵極間距（b1）的確定

一般電除塵器沉塵極間距為250～300mm。 但研究表明，如果極間距加寬，增大了絕緣距離，提高了火花放電電壓；加寬極間距可以提高兩極工作電壓。 粉塵的驅(qū)進(jìn)速度也相應(yīng)提高，電除塵器內(nèi)電極的安裝和維修也都較方便；同時(shí)，由于粉塵驅(qū)進(jìn)速度的增大。 在處理相同煙氣量和達(dá)到相同的收塵效率條件下，所需的沉塵極面積也減少了。 根據(jù)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐來看，電廠鍋爐尾部使用寬間距電除塵器可以獲得更高的除塵效率和更低的排放濃度。 故本次設(shè)計(jì)采用400mm 的極間距。

1.2.9 氣體通道數(shù)的確定

電除塵器氣體通道數(shù)為

其中 F——有效截面積m2

b1——沉塵極間距m

h——沉塵極板有效高度m

l——電場(chǎng)長(zhǎng)度m

v——?dú)怏w速度m/s

Q——處理工況氣量m3/s

A——所需要的沉塵極板面積 m2

沉塵極排數(shù)為n+1電暈極排數(shù)為n

取n=54 個(gè)通道即：?jiǎn)坞妶?chǎng)27 個(gè)通道

1.2.10 電場(chǎng)長(zhǎng)度（l）的確定

又因?yàn)椋簂=vt

其中v——?dú)怏w在除塵器內(nèi)流速m/s

t——?dú)怏w在有效電場(chǎng)內(nèi)停留時(shí)間 s

所以氣體在有效電場(chǎng)內(nèi)停留時(shí)間

1.2.11 電除塵器實(shí)際具有的除塵面積

1.2.12 每電場(chǎng)電暈線有效長(zhǎng)度

其中 N——電場(chǎng)數(shù)。

由于“RS”型電暈極線在兩翅片端部都產(chǎn)生電暈放電，因此，可把“RS”型電暈線看成是相當(dāng)于兩條圓電暈線放電效果。 所以“RS”型電暈極線計(jì)算有效長(zhǎng)度為

1.3 選型結(jié)果

本次設(shè)計(jì)選型結(jié)果見表1。

表1 本次選型結(jié)果匯總表

2 設(shè)計(jì)中存在的問題及解決方案

2.1 存在問題

大量試驗(yàn)表明， 粉塵高比電阻對(duì)除塵效率有很大影響。比如奧地利烏恩奇電站，在沒有考慮粉塵的高比電阻性質(zhì)時(shí)除塵效率僅為65%，經(jīng)過對(duì)粉塵比電阻的調(diào)節(jié)控制，在相同條件下，除塵效率提高到了99%以上。

比電阻值為104～1010Ω·cm 的粉塵，是適應(yīng)于普通靜電除塵器最理想的粉塵。 發(fā)電廠煤粉鍋爐的煙塵，一般屬于不易捕集的粉塵范疇。 煙氣飛灰比電阻于溫度關(guān)系實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 煙氣飛灰比電阻與溫度關(guān)系測(cè)試一覽表（試驗(yàn)室測(cè)試）

2.2 分析原因

粉塵的比電阻對(duì)電除塵器的效率有很大的影響。 粉塵比電阻小，導(dǎo)電性好；比電阻大，導(dǎo)電性差。 比電阻過小的粉塵（例如炭黑粉塵）到達(dá)收塵極后，很快釋放出負(fù)電荷而成為中性，失去吸力，因而易于從收塵極上脫落，重返氣流，使除塵效率降低。比電阻過大的粉塵到達(dá)收塵極后，負(fù)電荷不能很快釋放而逐漸積存于收塵極上，這就可能產(chǎn)生兩種影響：一是由于粉塵仍保持其負(fù)極性，它排斥隨后向收塵極運(yùn)動(dòng)的粉塵粘附在其上，使除塵效率下降；二是使粉塵層與收塵極之間形成電位差，粉塵層越厚，電位差越大。如果粉塵層中有裂縫，空氣存在于裂縫中，粉塵層與收塵極之間就會(huì)形成一個(gè)高壓電場(chǎng) （粉塵層表面為負(fù)極，收塵極為正極），使粉塵層內(nèi)的空氣電離（擊穿），產(chǎn)生反向放電。由于它的極性與原電暈極相反，故稱為反電暈。反電暈時(shí)發(fā)出的正離子向原電暈極方向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中與帶負(fù)電荷的粉塵相遇而產(chǎn)生電性中和，從而阻礙了粉塵向收塵極運(yùn)動(dòng)。所以，如果發(fā)生反電暈，除塵效率就會(huì)大大降低。

2.3 解決方法

對(duì)粉塵高比電阻的捕集，經(jīng)過試驗(yàn)和查閱資料，筆者有兩種解決方法。

2.3.1 提高粉塵的導(dǎo)電性，降低粉塵的比電阻，辦法如下：

1）噴霧增濕

噴霧增濕一方面可以降低煙氣溫度，在一定條件下可使比電阻處于較為有利的收塵范圍；另一方面，更重要的是可以增加粉塵的表面導(dǎo)電，從而降低比電阻值。 圖1 是水泥粉塵在不同溫度和含濕量下的比電阻變化曲線。 從該圖中可以看出，粉塵的比電阻是隨著煙氣含濕量的增加而減小的。

圖1 水泥粉塵比電阻在不同溫度和含濕量下的變化曲線

噴霧增濕方法比較簡(jiǎn)單，可以在通常的噴霧增濕塔中進(jìn)行。 對(duì)增濕塔的要求是噴入煙氣的水全部蒸發(fā)不使水滴帶入除塵器內(nèi)，以免粉塵在塔內(nèi)及除塵器內(nèi)造成堵塞。 噴霧的形式可為高壓水噴霧，也可為壓縮空氣噴霧。 采用高壓水時(shí)，水壓要求達(dá)到（40～60）×105Pa。

2）降低或提高氣體溫度

粉塵比電阻通常是隨著溫度升高而增加，當(dāng)達(dá)到某一極限時(shí)（200～250℃），又隨著溫度升高而逐漸降低。 為使電除塵器有效地工作， 通常采取增濕的辦法來降低氣體的溫度，使比電阻降低；在某些情況下也可以采取加熱的辦法提高氣體的溫度，使比電阻下降，以改善除塵效果。

3）在煙氣中加入導(dǎo)電添加劑

各種導(dǎo)電添加劑具有降低粉塵比電阻的作用。 研究表明，在煙氣中加入三氧化硫（SO3）、氨（NH3）、三乙胺[N（C2H5）3]、水霧等添加劑對(duì)提高粉塵的導(dǎo)電性、降低粉塵的比電阻均有明顯的效果。

2.3.2 改變供電方式，采用新型結(jié)構(gòu)的電除塵器或采用脈沖供電等

為了提高電除塵器的效率，解決高比電阻粉塵的收塵問題，出現(xiàn)了許多新型結(jié)構(gòu)的電除塵器，如超高壓寬間距電除塵器、原式電除塵器、三電極預(yù)荷電電除塵器器、雙區(qū)電除塵器等。S

［1］張磊，張立華.燃煤鍋爐機(jī)組600MW 級(jí)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006，2.

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