摘要：隨著我國(guó)近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，相對(duì)落后的發(fā)展模式帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，持續(xù)的霧霾已經(jīng)威脅到人民群眾的身體健康。根據(jù)環(huán)境保護(hù)部門(mén)的分析，目前我國(guó)氣態(tài)污染物的主要成份是可吸入顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等組成，也是形成霧霾的主要原因。在我國(guó)焦化廠及電廠是大氣污染物的主要排放源之焦化廠和電廠若實(shí)現(xiàn)粉塵減排對(duì)于環(huán)境的貢獻(xiàn)無(wú)疑將是巨大的。

由于環(huán)保壓力大，對(duì)于煙氣中煙塵、SO2、NOx、汞及其化合物的排放濃度要求日益嚴(yán)格。在（GB13223-2011）中規(guī)定的排放限值的基礎(chǔ)上，要求達(dá)到煙塵排放濃度不大于5mg/Nm³，SO2排放濃度不大于35mg/Nm³，NOx排放濃度不大于50mg/Nm。

一、國(guó)內(nèi)外除塵系統(tǒng)發(fā)展介紹

第一臺(tái)電除塵器于1907年投入商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)超過(guò)了一百年的歷史。百年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐表明，從投資和長(zhǎng)期運(yùn)行成本綜合來(lái)看，電除塵設(shè)備的總體費(fèi)用低、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好、運(yùn)行維護(hù)管理壓力小。歐美及其他發(fā)達(dá)國(guó)家目前使用的干式電除塵器，其煙塵排放濃度都低于20mg/m3 ，特別是德國(guó)和日本，一般都可以控制在10mg/m3 以下。如果采用濕式、低低溫電除塵器，煙塵排放濃度可以控制在5mg/m3以下。

（1）美國(guó)

隨著火電廠環(huán)保治理措施技術(shù)的發(fā)展和對(duì)環(huán)保的高度重視，美國(guó)具有主要代表性的除塵工藝是電除塵器靜電除塵工藝和布袋除塵器除塵工藝。2005 年以來(lái)，由于采用旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫工藝的增加以及美國(guó)國(guó)家對(duì)粉塵微細(xì)顆粒PM2.5排放控制要求的提高，布袋除塵器的應(yīng)用逐漸增多，目前美國(guó)約有 20%以上的電廠采用布袋除塵器[8-10]。

（2）日本

在2000年前大容量機(jī)組主要采用常規(guī)靜電除塵設(shè)備，2000年后隨著燃煤電廠大氣污染防治技術(shù)的日益提高和公眾對(duì)環(huán)保的高度重視，日本新建大容量燃煤機(jī)組多采用最具代表的低低溫電除塵器和移動(dòng)極板電除塵器工藝[11]。低低溫電除塵工藝的核心是將一套熱媒體煙氣加熱器(MGGH)加裝在電除塵器之前，利用 MGGH 熱交換作用，將進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度降低到 900 攝氏度左右，低于常規(guī)的 1300-1500攝氏度，同時(shí)降低粉塵的比電阻，提高所有煤種條件下電除塵效率，即使集塵面積不變。當(dāng)入口粉塵濃度為 20g /Nm3時(shí)，也能使電除塵器出口的粉塵濃度達(dá)到30mg/ Nm3，除塵效率達(dá)到 99.85%，然后通過(guò)濕法脫硫裝置保證出口粉塵濃度低于l0mg/ Nm3，在日本對(duì)濕法脫硫的除塵效率一般按 85%考慮[12]。移動(dòng)極板電除塵器工藝是由日立公司新開(kāi)發(fā)的一種除塵方式，這是一項(xiàng)能夠有效地收集高比電阻粉塵的新技術(shù)，核心就是采用移動(dòng)陽(yáng)極板和旋轉(zhuǎn)電刷來(lái)剝離粉塵。該裝置己較多用于日本的700MW-1000MW機(jī)組[13]。

（3）德國(guó)

根據(jù)德國(guó)聯(lián)邦環(huán)境污染防治法，對(duì)300MW以上機(jī)組粉塵排放控制濃度要求為20mg/ Nm3以下。針對(duì)法規(guī)要求，德國(guó)的大容量燃煤機(jī)組目前主要除塵措施是裝備高效電除塵器，該類(lèi)除塵器對(duì)電除塵器控制部分和煙氣通道進(jìn)行改進(jìn)，從而提高電除塵效率，加上煙氣脫硫裝置的除塵作用，能將粉塵排放濃度控制在 20mg/ Nm3以下[14]。據(jù)有關(guān)資料介紹，高效電除塵器本身除塵效率實(shí)際就可達(dá)到99.99%，除塵器出口煙塵排放濃度可控制在l0mg/Nm3以下[15,16]。近年隨著電除塵器技術(shù)的不斷改進(jìn)，歐洲的大容量機(jī)組的除塵設(shè)施仍以電除塵器為主。

二、提高電除塵效果的幾項(xiàng)措施

我國(guó)火電行業(yè)以燃煤為主，排放的大氣污染物包括煙塵、二氧化硫和氮氧化物（焦化煙囪排放物與此相似），是我國(guó)污染控制的重點(diǎn)行業(yè)。隨著GB13223《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》不斷修訂，國(guó)家要求達(dá)標(biāo)排放的煙塵濃度值越來(lái)越低。當(dāng)前我國(guó)大中型火力發(fā)電廠煙氣除塵設(shè)備仍以采用電除塵器設(shè)備為主。國(guó)內(nèi)電除塵器研究單位和制造廠為應(yīng)對(duì)新排放標(biāo)準(zhǔn)、煤種復(fù)雜多變、反電暈等問(wèn)題，做了大量的開(kāi)發(fā)研究工作，這些新技術(shù)對(duì)燃煤電廠現(xiàn)有電除塵器的提效改造提供了可以選擇的、可以多種組合的、靈活的技術(shù)方案。

(1)增加電場(chǎng)個(gè)數(shù)（增加比集塵面積）

根據(jù)電除塵器效率計(jì)算多依奇公式，在煙氣量一定的條件下，增加電除塵器集塵極板面積，可以提高比集塵面積，從而提高除塵效率。如果原電除塵器進(jìn)、出口有場(chǎng)地空間，可以新增一個(gè)或兩個(gè)電場(chǎng)，提高電除塵器的集塵面積，從而提高除塵效率。

(2)改為布袋除塵器

布袋除塵器為過(guò)濾式除塵，含塵氣流均勻的進(jìn)入到布袋除塵器的各室，經(jīng)濾袋過(guò)濾后，灰塵粘附在濾袋的外表面，隨著灰塵粘附厚度的增加，濾袋內(nèi)外差壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，脈沖清灰系統(tǒng)啟動(dòng)，對(duì)濾袋依次進(jìn)行清灰，粉塵落入灰斗。

布袋除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)是：除塵效率不受煙氣成份、含塵濃度、顆粒分散度及粉塵比電阻等煙氣粉塵性質(zhì)的影響，對(duì)微細(xì)粉塵捕集率一般可達(dá)99.9%以上，安裝運(yùn)行良好的設(shè)備排放濃度<30mg/m3甚至更小。特別是用于收集高比電阻粉塵及微細(xì)粉塵這種對(duì)于電除塵器來(lái)說(shuō)難以收集的粉塵時(shí)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

(3)電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合式除塵是通過(guò)前級(jí)電除塵區(qū)捕集70%～80%的煙氣粉塵，后級(jí)濾袋過(guò)濾區(qū)捕集少量的殘余粉塵。同時(shí)利用通過(guò)前級(jí)電場(chǎng)區(qū)產(chǎn)生的荷電粉塵可有效改善沉積在濾袋表面粉塵層的過(guò)濾特性，使濾袋的透氣性能、清灰性能得到大幅改善，從而達(dá)到低阻高效收塵的效果。此技術(shù)結(jié)合了電除塵和濾袋除塵的兩種除塵特點(diǎn)，它的除塵效率不受煤種、飛灰特性的影響，與純布袋除塵器相比，在運(yùn)行過(guò)程中除塵器可以保持較低的運(yùn)行阻力。

(4)移動(dòng)極板電除塵技術(shù)

移動(dòng)極板電除塵器收塵機(jī)理與常規(guī)電除塵器相同，由前級(jí)固定極板電場(chǎng)（常規(guī)電場(chǎng)）和后級(jí)移動(dòng)極板電場(chǎng)組成。移動(dòng)極板電場(chǎng)中陽(yáng)極部分采用回轉(zhuǎn)的陽(yáng)極板和旋轉(zhuǎn)的清灰刷。附著于回轉(zhuǎn)陽(yáng)極板上的粉塵在尚未達(dá)到形成反電暈的厚度時(shí)，就被布置在非電場(chǎng)區(qū)的旋轉(zhuǎn)清灰刷徹底清除，因此不會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象并最大限度地減少了二次揚(yáng)塵，增加粉塵驅(qū)進(jìn)速度，大幅提高電除塵器的除塵效率，降低排放濃度，同時(shí)降低了對(duì)煤種變化的敏感性。

(5)低溫電除塵技術(shù)

低溫電除塵器是通過(guò)低溫?fù)Q熱器（主要采用汽機(jī)冷凝水與熱煙氣通過(guò)換熱器進(jìn)行熱交換，使得汽機(jī)冷凝水得到額外的熱量，以減小汽機(jī)冷凝水回路系統(tǒng)中低壓加熱器的抽汽量），使進(jìn)入電除塵器的運(yùn)行溫度由常溫狀態(tài)(120℃～160℃)下降到低溫狀態(tài)（90℃～110℃左右，一般控制在酸露點(diǎn)以上10℃)，由于排煙溫度的降低，進(jìn)入電除塵器的煙氣量減少、煙氣流速降低，粉塵比電阻降低。從而實(shí)現(xiàn)余熱利用和提高除塵效率的雙重目的。

(6)電除塵器電源新技術(shù)

高頻電源輸出直流電壓比工頻電源平均電壓要高約30％，因?yàn)楣ゎl電源峰值電壓在電除塵器電場(chǎng)中觸發(fā)火花，顯著地限制了加在電極上的平均電壓。而高頻電源諧振頻率為30～40kHz，同常規(guī)的工頻電源相比，高頻電源紋波系數(shù)小于5%，在直流供電時(shí)它的二次電壓波形幾乎為一條直線，高頻電源提供了幾乎無(wú)波動(dòng)的直流輸出，這使得靜電除塵器能夠以次火花發(fā)生點(diǎn)電壓運(yùn)行，從而提高了電除塵器的前電場(chǎng)供電電壓和電流，提高了前電場(chǎng)除塵效率，減輕了后級(jí)電場(chǎng)的負(fù)擔(dān)，從而使整臺(tái)電除塵器粉塵排放濃度顯著降低，提高了整體除塵效率。

三、電除塵器的工作原理和影響電除塵性能的主要因素

電除塵器是在兩個(gè)曲率半徑相差很大的金屬陽(yáng)極和陰極上，通過(guò)高壓直流電，維持一個(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)。氣體電離后所生成的電子，陰離子和陽(yáng)離子，吸附在通過(guò)電場(chǎng)的粉塵上，而使粉塵獲得荷電。荷電粉塵在電場(chǎng)力的作用下，便向電極性相反的電極運(yùn)動(dòng)而沉積在電極上，從而達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。當(dāng)沉積在電極上的粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，借助于振打機(jī)構(gòu)使粉塵落入下部灰斗中。盡管電除塵的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)很多，但都是按照同樣的基本原理設(shè)計(jì)出來(lái)的，用電除塵的方法分離氣體中的懸浮塵粒，主要包括以下四個(gè)復(fù)雜而又相

互有關(guān)的物理過(guò)程：

(1)氣體的電離。

(2)懸浮塵粒的荷電。

(3)荷電塵粒向電極運(yùn)動(dòng)。

(4)荷電塵粒沉積在電極上。

影響電除塵性能的因素很多，可以大致歸納為如下四大類(lèi)：

1、粉塵特性：主要包括粉塵的粒徑分布，真密度和堆積密度、粘附性和比電阻等。

2、煙氣性質(zhì)：主要包括煙氣溫度，壓力、成分、溫度、流速和含塵濃度等。

3、結(jié)構(gòu)因素：主要包括電暈線的幾何形狀、直徑、數(shù)量和線間距，收塵極的形式、極板斷面形狀、極間距、極板面積以及電場(chǎng)數(shù)、電場(chǎng)長(zhǎng)度、供電方式、振打方式(方向、強(qiáng)度、周期)、氣流分布裝置、外殼嚴(yán)密程度、灰斗形式和出灰口鎖風(fēng)裝置等。

4、操作因素：主要包括伏安特性、漏風(fēng)率、氣流短路、二次飛揚(yáng)和電暈線肥大等。

四、存在的問(wèn)題和擬解決的方法

電除塵器長(zhǎng)時(shí)間使用以后，粉塵會(huì)沉積到收塵極板上，減弱了收塵極的導(dǎo)電性，使電暈電流減小，影響除塵效率。為了克服粉塵的黏附性，電除塵的振打錘的設(shè)計(jì)需要科學(xué)合理，既要保證可以有效清除極板上的粉塵，又要保證不會(huì)產(chǎn)生二次飛揚(yáng)。為了保證除塵效果，需合理調(diào)整振打時(shí)間和振打錘的振打角度。這需要大量試驗(yàn)來(lái)確定參數(shù)。

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