电除尘器隔离振打技术的工业化应用
关键词：电除尘器；隔离振打技术；提效
我国现阶段仍以燃煤发电为主，燃煤电厂及其它工业锅炉排放的污染物是我国粉尘污染的主要来源之一。针对环境日趋恶化的问题，我国相关部门制定、颁布了一系列相关的标准、法规和政策文件，出台多项相应的举措，大力整治大气污染，提高空气质量，改善人居环境。
随着各项政策的出台，降低和稳定电除尘器的出口浓度成为燃煤电厂提效改造的重点。研究显示，电除尘器排放浓度中至少有20%是由振打清灰时二次扬尘造成的。目前电除尘器提效升级改造路线方式多样化，选择经济型改造路线成为了燃煤电厂大气治理的首要任务。
1 电除尘器隔离振打技术的工艺简介
1.1 隔离振打技术的原理
隔离振打系统，用类似于入口气流分布装置的孔板减少振打清灰产生二次扬尘。在电除尘器末电场的尾部安装一对孔板，一个为固定孔板，固定在电除尘器壳体的某个部位；另外一个则为可移动的孔板（图1）。在静止状态下，可移动孔板上的孔与固定孔板的孔一一对应，此时为打开状态（图2左侧三排）。当可移动孔板通过提升装置向上或向下移动一个孔的直径距离后，两块孔板将相应的气流通道关闭，此时为关闭状态（图2右侧三排）。当电除尘器正常运行时，末电场阴阳极系统振打按一定的振打规律实施振打。引入隔离振打系统后，隔离振打的周期也随着末电场阳极振打周期一起变动，其具体运行步骤如下：①振打启动前，所有孔板均处于打开状态；②振打启动，第1块孔板移至关闭状态；③第1块阳极极板振打；④第2块孔板关闭前的延迟时间；⑤第2块孔板移至关闭状态；⑥第2块阳极极板振打；⑦第1块孔板回复至打开状态前的延迟时间；⑧第3块孔板移至关闭状态；⑨孔板关闭和电除尘器每个室的收尘极板从一侧到另一侧振打的过程中，在振打和孔板的打开之间有一定的停止时间，以便粉尘落入灰斗或重新被阳极极板捕集。
1.2 隔离振打技术的技术特点
隔离振打技术有以下特点：①系统部件少，尤其是运动部件少，安装简单便捷；②安装在常规电除尘器尾部，设备增加的阻力较小，引风机开度基本不变；③没有新增高压电源，运行能耗；④控制系统简洁，运行维护简便；⑤减少振打产生的二次扬尘，降低除尘器出口排放浓度。
隔离振打技术、移动电极技术、电袋复合技术和关断振打技术等技术路线其目的都是为了除尘器提效。从它们各自的适用范围和和技术特点对比分析见表1。
2 工程应用2.1 工程概况
安徽某600MW机组工程锅炉采用超临界参数变压直流炉，配套两台福建龙净生产BEL侧部振打静电除尘器，双室五电场结构，设计除尘效率99.81%，机组于2008年8月运行。由于原除尘器设计裕量偏小，加上机组实际燃烧煤种参数严重偏离原设计煤种，烟气量和烟气温度都比原设计值高出较多，尤其是末电场二次扬尘现象较为严重，导致电除尘器面临巨大的压力。
为响应国家减排号召，该厂决定在大修期间，对原电除尘器做一次较为全面彻底的升级提效改造，并实现减少二次扬尘的目标。
进行改造前，该厂对进两年的实烧煤种进行汇总分析（图3），灰分、热值、收到基硫分均存在波动。综合煤质分析结果，并考虑未来煤质的变化，本项目环保改造采用新的设计煤种和校核煤种。环保改造煤质的分析报告详见表2。
图3 该厂近1年燃煤灰份及低位热值情况
本工程配套2台459m2双室五电场静电除尘器，每个电场两个灰斗。根据该机组530M～570MW负荷范围内的试验测试报告表明，电除尘器的出口平均飞灰浓度在35mg/ Nm3，推算出在BMCR满负荷工况下，出口飞灰浓度实际应该在45mg/Nm3以上，已经不能适应国家环保标准要求。燃烧煤种与设计煤种的差异是引起电除尘器出口排放值偏高的主要原因。烟气量随着排烟温度的升高而增多，粉尘比电阻值升高，电场的击穿电压随之减小，所以导致电除尘器性能得不到充分发挥，同时烟气温度升高，造成电除尘器处理的烟气量加大，烟气流速也相应增大，从而增加了二次扬尘的几率，最终影响了除尘器的出口排放。
2.2 改造方案介绍
根据现有锅炉的燃煤情况和除尘器的运行情况，经过多次研究和讨论，综合考虑各种因素，最终确认末电场采用机电复合式双区、末电场采用隔离振打系统以及前电场应用高频电源的改造技术方案。
首电场高频电源采用纯直流方式，不仅提高了该电场工作的电压，还使得电晕电流翻倍，从而提高收尘效率。考虑到本项目煤种的飞灰比电阻相对较高，第二电场至第四电场也可采用高频电源，同时采用间歇脉冲供电模式，减少反电晕现象，起到减低粉尘排放和节约能耗的效果。
第5电场机电多复式双区结构，将末电场分割成前后2个独立的供电小分区，即将粉尘的荷电区和收尘区分开，并连续采用多个小双区进行复式布置。
第5电场采用隔离振打系统，在关闭相应通道时，相应的封闭区域两个阳极振打锤连续振打5次，每次振打锤提升1s，下落时间1s，此时由于该区域内通道关闭，可以防止二次扬尘逃逸。
现场改造情况见图4。
图4 孔板吊装图由于增设隔离振打等装置系统，原IPC系统已无法满足要求。在原电除尘的IPC集成控制系统的基础上，结合双区技术、隔离振打系统的控制要求，开发出配置一套隔离振打与电除尘自适应的控制系统。该套系统可以通过对不同煤种条件、不同负荷条件下的各种运行数据的分析、归纳和总结，对电场动态伏安曲线族与工况特性变化的关系规律进行对比和分析，建立不同的工况特性分析诊断的数学模型，基于该模型可以可靠地计算出电除尘器的反电晕指数和常电晕指数，正确地反映整台电除尘器的工况状态和变化趋势，实现综合节能，使电除尘器始终运行在功耗最小，效率最高状态。
2.3 改造效果
该电除尘器改造项目，经过双方的共同努力，现场调试技术员的精心调试下，电除尘器各部件运行正常，特别是隔离振打系统在进过调试员反复认真调试和对参数进行调整，该套系统完全满足设计的要求，达到了预期的效果。隔离振打装置经过168h性能测试后，均未出现提升困难，孔板卡死或者停留时间不足等现象。电除尘器的电压的二次电压值较改造前明显提升，到达电源的最佳运行值。经过第三方性能测试，在满负荷情况下电除尘器出口粉尘浓度平均值为27.1mg/Nm3，完全满足改造要求。
3 结语
电除尘器隔离振打技术的成功应用，说明它已成为实现电除尘器超低排放的一个新的技术。在电除尘器改造项目上，其具有成本低和效果好的优势，具有良好的市场应用前景。
参考文献
[1] 国家发展和改革委员会,环境保护部,国家能源局.关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》的通知[EB/ OL].[2014-9-12]. http://bgt.ndrc.gov.cn/zcfb/201409/t20140919_626242.html.
[2] 原永涛,林国鑫,宜伟桥,等.火力发电厂电除尘器技术[M].北京:化学工业出版社,2004.
[3] 唐国山.工业电除尘器应用技术[M].北京:化学工业出版社,2006.
[4] Misaka T.Recent. Application of Moving Electrode Type Electrostatic Precipitator[C]. 7th International Conference on Electrostatic Precipitation, 1998.21-24.
[5] 陈晓雷.关断隔离振打技术研究与应用[J].电力科技与环保,2015(6):46-47.
[6] 程小峰,林翔,王剑,等.国内首台关断振打电除尘器在华润焦作电厂的研究应用[C].第十六届中国电除尘学术会议论文集,2015:451-454.
[7] 罗如生,廖增安,陈丽艳. 满足新标准采用电除尘新技术改造的应用与分析[J].电力科技与环保,2012(8):14-17.