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揚塵捕集罩電除塵技術分析及試驗

2022-10-13 12:49趙海寶朱錦杰錢長亮
電力與能源 2022年4期
關鍵詞:電除塵器除塵電場

趙海寶,朱錦杰,梁 江,錢長亮

(浙江菲達環(huán)??萍脊煞萦邢薰荆憬?諸暨 311800)

燃煤煙氣高效除塵技術落實是國家“節(jié)能減排”戰(zhàn)略的重要推動力。電除塵器是目前應用最廣泛的燃煤煙氣除塵設備[1-2]。陽極板是電除塵器的核心部件,起到收集荷電粉塵的作用,然而現(xiàn)有常規(guī)極配型式下的陽極板對二次揚塵的收集作用小,電除塵器存在二次揚塵致使出口粉塵濃度難以降低的技術瓶頸[3],并且對超細粉塵及低荷電細粉塵的捕集效率低?,F(xiàn)有常規(guī)電除塵器的陽極板主要為C型陽極板或W型板陽極板,對振打揚塵的再收集效果較差,對接近但未吸附到陽極板上的超細粉塵和低荷電細粉塵幾乎無法捕集。目前國內外煙氣除塵采用的電除塵器和袋式除塵器具有成本低、市場成熟度高等優(yōu)點,但分別存在無法高效穩(wěn)定實現(xiàn)粉塵的超低排放要求和阻力高、二次污染的問題[4]。

隨著2014年以來低低溫電除塵技術的普及,電除塵器出口粉塵濃度已可實現(xiàn)穩(wěn)定低于30 mg·m-3,其粉塵比電阻的大幅降低消除了反電暈現(xiàn)象,但是二次揚塵仍明顯[5-6],二次揚塵已成為限制電除塵器進一步降低出口粉塵濃度的主要因素。

因此,亟需開發(fā)一種適合現(xiàn)有電除塵改造、一次投資成本低、運行成本低、設備阻力小、無二次污染、克服二次揚塵并且可穩(wěn)定達到超低排放要求的新型除塵技術。

1 揚塵捕集罩電除塵器的結構及機理分析

揚塵捕集罩電除塵器的技術原理是在陽極板沿氣流的末端設置金屬過濾裝置,收集振打揚塵、非振打揚塵及未捕集到陽極板上的粉塵,相比只配置常規(guī)陽極板的電除塵器,在具備常規(guī)電除塵器作用的同時,可更高效地捕集沿陽極板側逃逸的細粉塵,從而降低電除塵器出口的粉塵濃度,提高電除塵效率[7-11]。

揚塵捕集罩電除塵裝置原理如圖1所示。含塵煙氣通過進氣喇叭均勻進入電除塵器的各個通道,粉塵荷電后,在前端電場的電場力作用下大部分吸附到陽極板上被捕集,剩下的難荷電和振打逃逸的細粉塵被設置在電場最后一排的揚塵捕集罩過濾和捕集,實現(xiàn)粉塵的超低排放。

圖1 揚塵捕集罩電除塵裝置原理圖

揚塵捕集罩收塵原理如圖2所示。含塵煙氣流進電場,陰極線在高壓電下產生負高壓電場和負電荷,負電荷吸附到粉塵上,帶電粉塵在電場力作用下,朝陽極板方向做拋物線運動。

圖2 揚塵捕集罩收塵原理

當粉塵在電場中荷電后,會受到電場力的驅動,迅速趨向陽極板,并大部分被陽極板捕集,少數(shù)未被陽極板捕集的帶電粉塵和少量荷電粉塵也會在離子風等作用力下沿陽極板表面順氣流前行,從而沿著陽極板附近進入同陽極板一同接地的揚塵捕集罩,通過靜電吸附作用和揚塵捕集罩表面粉塵層的攔截過濾作用,可有效捕集沿收塵板表面逃逸出電場的粉塵。超細粉塵等難荷電粉塵所受電場力較小,粉塵在流向陽極板的同時,在到達陽極板前被氣流帶走,這時,低荷電粉塵已經(jīng)到達陽極板附近,通過設置在末排陽極板附近的揚塵捕集罩,將逃逸的低荷電粉塵捕集。

當陽極板進行振打清灰時,被吸附在陽極板上的粉塵在振打力的作用下成塊落入灰斗,但有一部分粉塵在氣流作用下再次被帶起,由于這部分粉塵在陽極板附近,被氣流帶起后在陽極板附近沿著氣流欲逃出電場。此時設置在末排陽極板附近的揚塵捕集罩,將振打逃逸的粉塵捕集,大幅降低振打時的出口粉塵濃度,提高除塵效率。

2 試驗部分

2.1 試驗設備

淮北某電廠1號爐300 MW機組配備兩臺雙室五電場電除塵器,設計參數(shù)如表1所示。二、三電場配高頻電源,四、五電場配脈沖電源,電除塵器設計比集塵面積108.74 m2·(m3·s-1)-1,設計電除塵器除塵效率為99.92%。

表1 淮北某電廠電除塵器主要技術參數(shù)

2.2 試驗方法

2020年3月該機組開展超低排放改造,粉塵排放控制采用電除塵器增設揚塵捕集罩+濕法脫硫協(xié)同除塵方案,在原電除塵器每個電場末端陽極板增設揚塵捕集罩,控制電除塵器出口粉塵濃度不大于20 mg·m-3,通過濕法脫硫協(xié)同除塵,最終達到粉塵排放濃度不大于5 mg·m-3,達到超低排放要求。2020年4月項目改造完成,整體投運。

改造后的電除塵器內部及揚塵捕集罩如圖3所示。

圖3 揚塵捕集罩

揚塵捕集罩整體采用錳鎳合金材質,其濾網(wǎng)采用錳鎳合金冷拔絲織成,并采用錳鎳合金鋼板在四周進行機械壓模包邊,濾網(wǎng)槽具有一定剛度,可靠的連接能夠保證振打力有效傳遞,其正反八條邊與合金絲網(wǎng)之間采取無損傷焊接,螺栓孔及連接螺栓位于包邊上,避免了斷絲和抽絲現(xiàn)象,確保了設備使用壽命。

在燃用煤灰成分、煙氣溫度相同的條件下,通過對該電廠改造前后電除塵器的性能參數(shù)進行對比,結果表明揚塵捕集罩技術改造對電除塵器的除塵效率具有明顯的提升作用。

3 試驗結果及分析

該機組電除塵器改造前電除塵器出口平均粉塵濃度為29.38 mg·m-3,壓力降157 Pa,經(jīng)揚塵捕集罩電除塵技術改造并經(jīng)過幾個月的穩(wěn)定運行后,在燃用硫含量為0.81%、進口粉塵濃度為48.7 g·m-3的劣質高灰煤種,機組負荷為280 MW時,電除塵器出口平均粉塵濃度為10.19 mg·m-3,見圖4。由圖4可見,電除塵器出口粉塵濃度降低明顯。

圖4 改造前后出口粉塵濃度和除塵效率對比

在煤種、負荷等其他工況相同的條件下,電除塵器經(jīng)揚塵捕集罩電除塵技術改造后,設備阻力從157 Pa略上升至238 Pa,見圖5。

圖5 改造前后壓力降對比

除了本次應用案例,揚塵捕集罩電除塵技術在湖北華電青山某電廠350 MW機組的電除塵器上也進行了改造應用。測試結果顯示,電除塵器出口粉塵濃度從原來的約50 mg·m-3降低到15.3 mg·m-3。廣東曲靖某電廠300 MW機組電除塵器應用揚塵捕集罩電除塵技術,并結合高頻電源改造后,電除塵器出口粉塵濃度從原來的約40 mg·m-3降低到24.0 mg·m-3。

從應用結果可以看出,揚塵捕集罩電除塵適合應用于電除塵器改造,可在原有設計參數(shù)的基礎上進一步提升電除塵效率,具有除塵效率高、改造費用低、工期短等優(yōu)點。

需要注意的是,試驗中發(fā)現(xiàn),對于應用水含量高的煤質或進行了電除塵器前煙道噴水(比如脫硫廢水蒸發(fā)處理)的特殊情況,當煙氣濕度超過20%時,若采用揚塵捕集罩電除塵技術,存在黏灰增加的風險。

4 結語

(1)研制了一種揚塵捕集罩電除塵器,分析了其在常規(guī)電除塵技術上提高粉塵捕集效率的技術原理和結構特點,并應用在300 MW機組電除塵器。改造前后的對比試驗結果表明,經(jīng)改造后電除塵出口粉塵濃度從原來的29.38 mg·m-3降低至10.19 mg·m-3,實現(xiàn)了電除塵器出口粉塵濃度的大幅降低。

(2)國內多套基于金屬網(wǎng)過濾作為常規(guī)電除塵器輔助技術的項目即將投運。揚塵捕集罩在電除塵器上的成功應用為電除塵器廠家、燃煤電廠及金屬冶煉等工業(yè)煙氣粉塵治理領域提供了樣板工程,促進了中國煙氣粉塵治理技術的發(fā)展。

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