超低排放下电除尘提效技术及改造
苏强强
【摘? 要】随着我国国民经济的高速发展，以煤炭为主的能源需求日趋加大，煤电行业在取得高效能的同时，对大气环境的污染也愈加严峻。如何实施燃煤电厂节能减排，促进超低排放技术升级改造，成为当下煤电行业技术变革的核心问题。
【Abstract】With the rapid development of China's national economy， the demand for coal-based energy is increasing day by day. While the coal power industry has achieved high efficiency， it has also become more severe in air pollution. How to implement energy saving and emission reduction in coal-fired power plants and promote the upgrading and transformation of ultra-low emission technologies has become the core issue of the current technological change in the coal power industry.
【关键词】超低排放;电除尘;除尘效率;烟尘浓度
【Keywords】ultra-low emission; electric dust removal; dust removal efficiency; soot concentration
【中图分类号】X773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）06-0176-02
1 引言
2011年7月，国家环保部颁布了GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》，规定烟煤锅炉烟尘排放限值为30mg/m3，重点区域烟尘特别排放限值为 20mg/m3。《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》制定了更为严格的排放标准，即在基准氧体积分数为6%的条件下，烟气中烟尘排放质量浓度不高于10mg/m3。一些能源企业以此制定了燃煤超低排放指标，即烟尘质量浓度排放限值为5mg/m3，由此形成了“超低排放”概念。在此标准要求下，燃煤行业超低排放技术改造成为必然趋势，对电除尘器改造升级成为节能减排的核心内容。
2 电除尘器提效改造的影响因素
电除尘器因具有除尘效率高、处理烟气量大、适应范围广、设备阻力小、运行费用低、使用方便且无二次污染等独特优点，是使用最广泛的除尘设备之一。电除尘器技术提效改造，在注重内在技术升级换代的同时，更要把外在影响因素纳入技术设计的框架内。
2.1 工况条件的影响
电除尘器的工况条件对除尘性能的发挥有很大的影响：一是燃煤性质。我国煤炭资源紧缺，很多燃煤电厂煤炭进货渠道多样，煤种产地不一，且性质多变，燃煤的成分、发热量等参数不统一，甚至有混杂劣质煤的情况。二是飞灰和烟气性质，燃煤种类多变，导致飞灰的成分、密度等参数，以及烟气的成分、温度、湿度等参数统一，性质变化大，对电除尘器的性能发挥影响极大，在极端情况下导致电除尘器性能低下，甚至出现不达标的情况。
2.2 原除尘器运行状况的影响
电除尘器提效改造，必须在原除尘器的技术参数基础上升级，要充分考虑原除尘器的运行状况，如运行参数和出口烟尘浓度等，而且还要依据烟气流速、电场数等技术参数进行技术升级。其中，原除尘器的出口烟尘浓度是提效改造技术升级的主要因素，决定了技术改造路线的选择和优化措施。
2.3 改造场地的影响
电除尘器技术改造升级前要充分考虑改造场地的情况，要结合改造后的场地要求和标准，对现有场地进行测量，以此来进行技术改造路线的选择。例如，依据升级改造后的场地标准，是否对原有场地进行加长加宽改造、增加除尘收尘面积;原电除尘器的进出端口是否加滤袋除尘;引风机移位后是否拓展场地面积等。
3 常规电除尘器存在的问题
3.1 除尘效果差，易造成二次污染
现在应用最广泛的是静电电除尘器袋式除尘器。静电电除尘器安全性能好，维修费用合理，除尘效率达到98%以上，但对高比电阻的除尘效果不好，而高比电阻粉尘会引起反电晕现象，使得电除尘器吸尘效果大大降低。袋式除尘器安全性能好，对高温、高比电阻的灰尘除尘效果好，但滤袋的使用寿命低。常规干式电除尘器容易造成二次扬尘的现象，使电除尘器出口粉尘浓度增加。
3.2 耗能大，技术缺陷明显
静电电除尘器的除尘效率，受锅炉排出的烟气灰尘的成分不确定性的影响较大，随着锅炉长周期的连续使用，会降低除尘性能，影响除尘效率，导致耗能加大。同时，常规电除尘器的除尘效率与燃煤灰分直接相关，我国很多产地的燃煤灰分大，影响了振打效率，导致电除尘器运行功能降低，除尘效果低下，出口粉塵排放浓度加大。
4 電除尘器超低排放新技术
4.1 低温电除尘器
在静电除尘器入口增加烟气换热设备，一般采用低温省煤器或热煤体换热装置（MGGH），并将电除尘器入口烟气温度降到酸露点温度以下，使烟气中的SO3冷凝成硫酸雾，吸附到粉尘表面，从而减少烟气量，降低比电阻，提高除尘效率。由于烟气温度降低，导致烟气量减少，除尘效果明显增加。低温电除尘器的不足是由于粉尘比电阻下降，导致二次扬尘现象比原有电除尘器增加;增加烟气换热设备后，引起电除尘器入口烟箱的气流分布及烟气量分配的偏差，同时造成本体内部局部的冲刷。
4.2 电除尘器高频电源改造
供电电源是影响静电除尘器除尘效率的因素之一，电除尘器高压电源的核心原理是根据电除尘器的电场和电源种类，综合考量燃煤性质、烟气性质以及电除尘器运行工况，以此为依据，选择相匹配电源运行模式和运行参数。从供电电源工作频率方面看，可分为三相工频高压电源和高频电源。现阶段常规电除尘器供电电源以工频电源为主。工频电源除尘具有效率高、处理烟气量大、运行费用低、维护简单等特点，但存在转换效率低，耗能大;功率因数低，对电网造成电磁干扰;在高比电阻工况下效率低;变压器体积大，重量重，消耗大量原材料;发生闪络等工况时无法立即调整输出电压，动态响应速度慢等缺点。以上这些不足使得工频电源已经不能适应现在环保标准的要求。而高频脉冲电源能够很好地解决这些问题，通过电压波形的变化，能够灵活调整，根据电除尘器实际状况选取可匹配的电压波形，既能提升除尘效率，又能实现低耗能，成为现阶段电除尘器技术升级改造的研究热点。
4.3 湿式电除尘器
湿式电除尘器是在干式电除尘器的基础上发展而来的，具有相同的工作原理。与干式电除尘器采用振动、声波清尘方式不同，湿式电除尘器采用的是液体冲洗集尘极表面上的灰尘，根据阳极类型的差异可分为金属极板湿式电除尘器、导电玻璃钢湿式电除尘器与柔性阳极湿式电除尘器。与常规电除尘器相比较，湿式电除尘器的除尘效率高，受到粉尘比电阻以及煤、灰性质的影响明显要小，避免了由于振动清灰环节造成的二次扬尘现象，在高温和湿度大的烟气处理上除尘效果好。但湿式电除尘器的不足之处在于在高粉尘质量浓度及高SOx质量浓度下，容易引起运行参数不佳，导致除尘效果减弱;安装在排烟设备的入口处，占地面积加大，由于需要一定的工业水，必须设计污水排放储存设施，导致前期成本加大。作为一项新型电除尘器，湿式电除尘器设计风格多样化，除尘器型号不统一，缺乏统一的技术参数标准，导致在烟气性质相同的情况下，由于参数不一致，无法进行设计参数的技术对比和吸尘效率比较。
4.4 电袋除尘器
电袋除尘器是在吸取干式电除尘器优点的基础上，选取用覆膜或超细纤维复合滤料制成的滤袋，进行除尘的新型电除尘器。电袋除尘器的原理是通过过滤来去除烟气中的灰尘，当烟气通过滤袋时，灰尘被吸附在滤袋表面。随着除尘时间的增加，吸附在滤袋上的灰尘越来越多。因此，采用喷吹压缩空气的技术来处理覆盖在滤袋上的灰尘。这项技术的优势在于，除尘效率高，施工场地小，投入成本较低，对不同煤种均能取得很好的除尘效果。但这项技术有以下不足：受烟气温度的变化影响，温度过高时，滤袋容易被烧损，温度过低时，造成滤袋糊袋现象，从而导致除尘效率低下，如果破损大，则会严重影响除尘效率，引发除尘事故，必须停产维修。
5 结语
综上所述，在超低排放标准的制约下，电除尘器节能减排技术升级改造势在必行，不断进行技术改造，合理控制烟尘排放浓度，成为当下电力行业现代化的首要目标。现阶段，电除尘器的升级改造必须解决常规电除尘器的弊端，避免二次污染，提升除尘效果，在技术突破上下功夫。在进行原电除尘器升级中，要充分考虑原电除尘器的实际状况，在进行新型电除尘器技术研发中，要加大创新力度，开拓技术研发思路，转变生产观念，实现电除尘器低能耗、低排放、低污染，为实现我国节能减排战略目标作出贡献。
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