（环境工程专业论文）电除尘器收集困难煤种粉尘试验研究.pdf

华北电力大学一【：程硕十学位论文目录 摘要 当前，世界上对污染物排放的环保标准日趋严格，电除尘器作为治理烟 尘排放的主要手段得到了很大的发展，但是它对烟尘的性质却极为敏感，如 果这一问题不能得到解决，电除尘器的性能将会受到很大的影响。 我们知道，电站锅炉燃用低硫、低氢、低铁、低钠、低钾且固有水份低， 以及高灰、超高铝、中高硅等不利因素同时出现的煤种时，将导致烟尘比重 轻、粒度细、比电阻高，其电除尘特性非常差，这类煤种对电除尘器来讲属 于困难煤种。本文在进行了一系列工业性对比试验的前提下，对该类电除尘 器的设计选型进行了探讨，认为低烟速、大比集尘面积及合理的极配型式和 适宜的工作温度对保证电除尘性能是有益的。 关键词：电站锅炉，电除尘器，困难煤种，设计选型 a b sir a cl a tp r e s e n t t h es t a n d a r d so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no np a r t i c u l a t ee m i s s i o na r e m o r es t r i c t i nt h ew o r l d t h ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r s ( e s p s ) ，a sak e yt o o lf o r r e m o v i n gd u s t sf r o mf l u eg a s ，h a v er e c e i v e dt h eg r e a td e v e l o p m e n t n e v e r t h e l e s s ，t h e e s pi sv e r ys e n s i t i v et ot h en a t u r eo fp a r t i c u l a t e ，i ft h i sp r o b l e mc o u l dn o tb es o l v e d ， t h ep e r f o r m a n c eo fe s pw i l lb ei n f l u e n c e dl i k et h o s em e n t i o n e da b o v e w - ek n o wt h a tw h e nu s i n gw o r s ec o a li n v o l v i n gi nt h ec o a lw i t hl o ws u l f u r , l o w h y d r o g e n ，l o wi r o n ，l o ws o d i u ma n dl o wp o t a s s i u m ，l o wm o i s t u r e ，a sw e l la sh i g ha s h , e x t r o h i g ha l u m i n u ma n dm i d d l e h i g hs i l i c o n ，t h el i g h ts p e c i f i cw e i g h t ，s m a l ls i z ea n d l i g hr e s i s t i v i t yf o rd u s t sw i l lb ec a u s e db ys u c hw o r s ec o a l n a m e l ys p e c i a ld i f f i c u l t d u s tc o n d i t i o n ，a sar e s u l t ，t h ee f f i c i e n c yo fe s pw i l lb ee f f e c t e dg r e a t l yb ya b o v e r e a s o n i nt h i sp a p e r , w e ，o nt h ep r e m i s et h a tas e r i e so fc o m p a r i s o nt e s t sw e r ed o n e ， d i s c u s st h ec o n f i g u r a t i o nf o r m a to fe s pw h i c hc a nb ea d a p t e dt ot h i sk i n do fc o a l ， t h r o u g ht h ee v a l u a t i o n w et h i n kt h a ti ti so fb e n e f i tt oi m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f e a pb ya d o p t i n gt h el o wg a sv e l o c i t y , b i gs p e c i f i ca r e a , r a t i o n a l e l e c t r o d e s c o n f i g u r a t i o nm o d ea n de l i g i b l eo p e r a t i o nt e m p e r a t u r e k e yw o r d s ：e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r ，w o r s ec o a l ，c o n f i g u r a t i o n f o r m a t ，s p e c i a ld i f f i c u l td u s tc o n d i t i o n k ex i a o m i n ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gs h e n g h a n d i r e c t e db yp r o f z h a n gd e x u a n 2 华北电力大学一【：程硕十学位论文目录 摘要 当前，世界上对污染物排放的环保标准日趋严格，电除尘器作为治理烟 尘排放的主要手段得到了很大的发展，但是它对烟尘的性质却极为敏感，如 果这一问题不能得到解决，电除尘器的性能将会受到很大的影响。 我们知道，电站锅炉燃用低硫、低氢、低铁、低钠、低钾且固有水份低， 以及高灰、超高铝、中高硅等不利因素同时出现的煤种时，将导致烟尘比重 轻、粒度细、比电阻高，其电除尘特性非常差，这类煤种对电除尘器来讲属 于困难煤种。本文在进行了一系列工业性对比试验的前提下，对该类电除尘 器的设计选型进行了探讨，认为低烟速、大比集尘面积及合理的极配型式和 适宜的工作温度对保证电除尘性能是有益的。 关键词：电站锅炉，电除尘器，困难煤种，设计选型 a b sir a gi a tp r e s e n t t h es t a n d a r d so fe n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o no np a r t i c u l a t ee m i s s i o na r e m o r es t r i c t i nt h ew o r l d t h ee l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r s ( e s p s ) ，a sak e yt o o lf o r r e m o v i n gd u s t sf r o mf l u eg a s ，h a v er e c e i v e dt h eg r e a td e v e l o p m e n t n e v e r t h e l e s s ，t h e e s pi sv e r ys e n s i t i v et ot h en a t u r eo fp a r t i c u l a t e ，i ft h i sp r o b l e mc o u l dn o tb es o l v e d ， t h ep e r f o r m a n c eo fe s pw i l lb ei n f l u e n c e dl i k et h o s em e n t i o n e da b o v e w - ek n o wt h a tw h e nu s i n gw o r s ec o a li n v o l v i n gi nt h ec o a lw i t hl o ws u l f u r , l o w h y d r o g e n ，l o wi r o n ，l o ws o d i u ma n dl o wp o t a s s i u m ，l o wm o i s t u r e ，a sw e l la sh i g ha s h , e x t r o h i g ha l u m i n u ma n dm i d d l e h i g hs i l i c o n ，t h el i g h ts p e c i f i cw e i g h t ，s m a l ls i z ea n d l i 曲r e s i s t i v i t yf o rd u s t sw i l lb ec a u s e db ys u c hw o r s ec o a l ，n a m e l ys p e c i a ld i m c u l t d u s tc o n d i t i o n ，a sar e s u l t ，t h ee f f i c i e n c yo fe s p 谢l lb ee f f e c t e dg r e a t l yb ya b o v e r e a s o n i nt h i sp a p e r w e ，o nt h ep r e m i s et h a tas e r i e so fc o m p a r i s o nt e s t sw e r ed o n e ， d i s c u s st h ec o n f i g u r a t i o nf o r m a to fe s pw h i c hc a nb ea d a p t e dt ot h i sk i n do fc o a l ， t h r o u g ht h ee v a l u a t i o n w 色t h i n kt h a ti ti so f b e n e f i tt oi m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo f e a pb ya d o p t i n gt h el o wg a sv e l o c i t y , b i gs p e c i f i ca r e a , r a t i o n a le l e c t r o d e s c o n f i g u r a t i o nm o d ea n de l i g i b l eo p e r a t i o nt e m p e r a t u r e k e yw o r d s ：e l e c t r o s t a t i cp r e c i p i t a t o r ，w o r s ec o a l ，c o n f i g u r a t i o n f o r m a t ，s p e c i a ld i f f i c u l td u s tc o n d i t i o n k ex i a o m i n ( e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gs h e n g h a n d i r e c t e db yp r o f z h a n gd e x u a n 2 p 士= i明明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电除尘器收集困难煤种粉尘试 验研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究 工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：日期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件：学校可以采用影印、缩 印或其它复制手段复制并保存学位论文：学校可允许学位论文被查阅或借阅； 学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方 式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 华北电力大学工程硕士学位论文 1 1 火电工业与电除尘器 第一章引言 我国火电工业发展迅速，装机容量由1 9 4 9 年的1 8 5 万千瓦增长到1 9 8 0 年的4 5 6 0 万千瓦，增长了2 3 6 倍。改革开放以来，增长更为迅速，2 0 0 2 年达到了2 5 8 亿千 瓦，又为1 9 8 0 年的5 6 6 倍，见表1 - 1 。 表1 - 1中国的火电增长和烟尘排放 年份总装机容量火电装机容量火电烟尘排放量全国烟尘排放 m wm w 万吨万吨 1 9 8 0 6 5 8 6 9 4 5 6 0 09 9 6 估算 1 9 9 01 3 7 8 9 07 6 0 1 13 6 3 1 9 9 11 5 1 4 7 38 3 7 2 03 6 4 1 9 9 21 6 6 5 3 29 0 8 2 63 8 5 1 9 9 31 8 2 9 l o9 8 1 1 13 7 7 1 9 9 41 9 9 8 9 7 1 0 8 2 7 5 3 9 81 4 1 4 1 9 9 52 1 7 2 2 41 1 6 1 2 73 9 51 7 2 0 1 9 9 62 3 6 5 4 21 3 6 9 0 13 7 32 0 2 0 1 9 9 72 5 4 2 3 91 6 7 1 0 23 3 1 21 8 7 3 1 9 9 82 7 7 2 8 01 9 6 4 2 41 4 5 5 1 9 9 92 9 8 0 0 02 0 9 6 1 011 5 9 2 0 0 03 1 4 0 0 02 2 0 0 0 0 l l6 5 4 2 0 0 13 3 8 0 0 02 4 0 0 0 01 0 5 9 1 2 0 0 23 5 3 0 0 02 5 8 0 0 0 预计6 0 0 0 0 04 3 8 5 3 0 2 0 1 0 预计9 0 0 0 0 06 5 7 7 9 0 2 0 2 0 华北电力大学工程硕十学位论文 预计 1 7 5 0 0 0 01 1 6 7 2 5 0 2 0 5 0 目前我国燃煤火电装机占电力总装机的7 4 ，发电量占8 l 以上，每年燃煤6 亿吨左右，约占全国燃煤量的4 5 ，造成严重的大气污染。从上世纪8 0 年代起，我 国火电厂就大量配备电除尘器，烟尘治理已卓有成效。 为保证国民经济的快速发展和人民生活水准的提高，我国火电工业还要高速增 长。预计2 0 1 0 年将达到4 3 9 亿千瓦，2 0 2 0 年达到6 5 8 亿千瓦，2 0 5 0 年达到1 1 6 7 亿千瓦。火电燃煤比例也将大幅上升。 1 9 7 9 年我国第一个环境保护法( 试行) 颁布，标志着在国家的层面上环境保护 意识的觉醒。对于火电厂锅炉，是按不同的烟囱高度规定不同的煤灰排放量，用低 效率的旋风、多管、水膜、斜棒栅、或文丘里一水膜等除尘器设计就可以通过了， 除尘效率在8 0 - 9 0 上下。1 9 8 0 年前我国火电厂配备的电除尘器装机总量为1 1 0 0 万 千瓦，约占火电机组总量的1 4 ，除尘设计效率最高者也只有9 8 ，二电场占多数， 加权平均的效率才9 1 8 ，对于治理污染来说，是很低的水平。按一般烟尘进口浓度 3 0m g n m 3 来计，排尘浓度约为2 4 6 0 m g n m 3 。 值得回顾的是，1 9 7 9 年前后，有五个火电厂上马了布袋除尘器，是为第一轮尝 试。两三年后均因滤料损坏而先后拆除，改成电除尘器。在此期间，美、澳、加等 国的火电厂因排放标准降到了3 0m g n m 3 左右，又开发出新的优质滤料，从而大量 地应用了布袋除尘器，除尘效率一般都在9 9 9 5 以上。 1 9 8 0 年至今，中国推行改革开放，火电随着国民经济增长而快速发展，装机每 年增长1 0 0 0 - 2 0 0 0 万k w 。在此期间，环保观念逐渐轧根，火电治污显著加强。火电 厂电除尘器从稀罕之物成了必备之器，直至占据中国市场的7 5 以上，火电厂成了 电除尘器的压倒性大用户。目前，已经有2 5 8 亿千瓦的机组配备了电除尘器，9 0 年代中期电除尘器装机总量的比例已占到6 5 3 ，1 9 9 8 年更上升至7 5 以上，这一时 期加权平均设计除尘效率为9 9 2 ，实际效率在9 8 9 - 9 9 左右，平均排尘浓度约为 3 1 0m g n m 3 。2 0 0 0 年以后的电除尘设计效率大部分在9 9 5 左右，排尘浓度一般在 1 5 0 2 0 0m g n m 3 之间。从1 9 9 0 年起到2 0 0 0 年的1 0 年中，火电机组从7 6 0 0 万千瓦 增长到2 2 亿千瓦，增加1 4 4 亿千瓦，为1 9 9 0 年的1 9 倍，而排放到大气中的粉 尘始终维持在每年3 3 0 力吨到3 9 8 力吨之间。这是治理火电粉尘污染的重要成就， 电除尘器在控制大气污染方面真是功不可没。 伴随着电除尘器产业的发展壮大，其技术水平也得到了很大的提高。1 9 8 0 年我 国白行设计的第一台3 0 0 m w 机组电除尘器单位阳极收尘面积钢耗高达4 5 3 k g ，单重 2 华北电力大学工程硕+ 学位论文 价格约9 0 0 0 - 1 0 0 0 0 元吨。历经技术改进和降低成本，目前钢耗已经降低到3 0 k g 以内，单价则降到了6 0 0 0 - 6 5 0 0 元吨。换言之，当前的电除尘器价格仅为2 0 年前 的4 0 - 4 4 。现在建设火电厂化在电除尘器上的投资一般不到总投资的3 。对于特 别困难的煤种，例如准格尔煤，电除尘器要特别的大，3 5 的比例也就够了。但是 随着人们环境保护意识的提高，污染物排放标准曰趋严格。 1 2 大气污染物排放标准 1 2 1 19 9 1 年标准 1 9 9 1 年我国制定了第一个由电力部门起草的燃煤电厂大气污染排放标准 ( g b l 3 2 2 3 - 1 9 9 1 ) ，1 9 9 2 年8 月1 日开始实施。此标准失之于宽松。 第一，我国冶金工业和水泥工业也是粉尘污染大户，它们早就执行1 5 0m g n m 3 的排放标准了，这是发达国家1 9 5 0 年代的标准。而1 9 9 1 年的火电标准，对新建电 厂，允许的最高排放浓度竟高达5 0 0 0m g n m 3 。对于改造厂，一个城市近郊( 后来 变成市中心) 的热电厂，允许排放竞也高达6 4 3m g n m 3 。 第二，规定煤的灰份越大，允许的排放浓度越高，这就弱化了环境的要求，并 为电厂煤种多变开了可能扯皮的口子。 第三，规定采用低效除尘器时，允许排放浓度高，使得落后的技术设备有了延 续使用的机会。 第四，允许排放浓度因炉型、灰分、过剩空气系数的不同而分别计算，既不合 理，也不方便，执法时难以考核，为逃脱责任者开辟了方便之门。 第五，在技术层面上，套用了s o ：气体扩散的规律，与固体粉尘的实际情况不 符。 可见，此标准水平低，刚度弱，退路大，也不科学。 1 2 219 9 6 年标准 1 9 9 6 年3 月7 日，原国家环保总局发布了火电厂大气污染物排放标准 ( g b l 3 2 2 3 1 9 9 6 ) ，替代g b l 3 2 2 3 1 9 9 1 。此标准有所进步，现实中也起了有益的作 用。 此标准规定新建电厂粉尘允许排放浓度为2 0 0 - 6 0 0m g n m 3 ，现役老电厂则最高 允许3 3 0 0m g n m 3 。这时冶金、水泥工业仍然执行1 0 0m g n m 3 的标准，而发达国 家的标准己严格到5 0 3 0m g n m 3 。此外因仍沿袭了老标准视电厂区位、炉型、除 3 华北电力大学工程硕士学位论文 尘效率等不同而允许排放值不等的规定。不够合理，不便应用的缺点继续存在。 1 2 319 9 7 年执行标准及其他国家或行业标准 1 9 9 7 年新建电厂开始执行了2 0 0m g n m 3 的排放标准，在某些地区和电厂，更提 高到1 0 0m g n m 3 或更严格的指标。我们再来看看其他国家或行业执行的标准。 美国新电厂执行的标准t 1 9 6 7 年约2 3 0m g n m 3 1 9 7 1 年约11 5m g n m 3 1 9 7 8 年约5 7 5m g n m 3 1 9 9 0 年现行约3 4 5m g n m 3 德国的标准是： 1 9 5 0 年 1 5 0m g n m 3 1 9 8 0 年现行 5 0m g n m 3 国内水泥行业执行的是： 1 9 9 0 年 1 5 0m g n m 3 1 9 9 5 年1 0 0m g n m 3 2 0 0 0 年以后 5 0m g n m 3 可见，我国火电排放标准尽管在不断提高，但仍落后于西方国家和国内水泥、 冶金行业。2 0 0 1 年初国家环保总局下达了修订火电厂污染物排放标准的任务， 排放标准趋严，对减少其他污染物，如s 0 。等的污染也提出了要求。为此，火电厂 优先燃用对电除尘器不利的低硫煤。众所周知，烟尘特性对电除尘器性能的影响十 分显著，在燃煤电厂中煤种和燃烧方式决定着烟尘的理化特性。煤的含硫量低于1 时，烟气中s 0 。的调质作用微弱，且飞灰比电阻很大，电除尘器难以高效运行。而 号称绿色煤炭的准格尔煤，不但低硫，而且低氢、低铁、低钠、低钾且固有水份低 以及高灰、超高铝、中高硅等不利因素集于一身，其电除尘特性非常差。产生的烟 尘比重轻、粒度细、比电阻高，属于特殊困难的烟尘条件，产生这类烟尘的煤种称 之为困难煤种。那么，当排放标准提高到5 0 - 1 0 0 m g n m 3 ，又要燃用此非常困难的煤 种时，电除尘器能否胜任? 4 华北电力大学j t = 程硕士学位论文 1 3促进技术进步，保持电除尘器行业的活力 从1 9 0 7 年电除尘器投入商业运行，已有近百年的历史，我国工业部门1 9 6 5 年 开始组织试验研究电除尘器才不过3 0 多年的时间。虽然我国在该领域的起步较晚， 时间也不长，但总的来说，进展很快。特别是在国内自行研究开发的基础上，在上 世纪八十年代中期以后陆续引进瑞典f l a k t 公司、德国l u r g i 公司、美国g e 、e e 、 c o t t r o l 和j o y 等国家的先进技术，也更由于电力、建材、冶金等行业市场的大量 需求，进入九十年代以来，我国已经做为世界电除尘大国出现在国际舞台。更由于 我国是特殊的燃煤能源大国，研究开发适应不同燃煤烟尘特性的电除尘器，情况之 千差万别，环境条件之复杂，是世界上任何国家难得的机遇。 电除尘技术就其除尘机理来讲在各种除尘技术中是最为优秀的，但是尚未得到 充分发挥。随着科学技术的发展，环境标准的日益提高，电除尘技术本身也面临着 严峻的挑战，只有不断创新，在竞争中不断促进技术进步，寻找新的突破，方能提 升核心竞争力，才能使电除尘永葆活力。 1 3 1二十年的成就与不足 回顾二十年的成就与不足，可以看出： ( 1 )用电除尘器装备了总量近2 亿千瓦的火电机组，2 0 年间火电增长了 3 8 倍，烟尘排放基本稳定在4 0 0 万吨以下，削减排入大气的粉煤灰 约2 6 亿吨，成绩巨大。 ( 2 )我国电除尘器价格低廉。1 9 8 0 年代初、中期，电除尘器的投资约占 火电厂总投资的4 ，到了9 0 年代末期，虽然设计效率有9 8 一9 9 提 高到了9 9 5 5 左右，但是由于电除尘器价格下降了近一半，电除尘 器投资比例反而下降到3 左右。 ( 3 )中国电除尘器产业规模世界第一，做到了自给有余，还有出口，不 需要再采购国外设备。 ( 4 )我国煤种之多，品味变化之大，世界少有，实践中积累了极其丰富 的煤灰性质与电除尘器效率关系的知识。设计、选型、运行完全可 以自主进行。 ( 5 )产业大而不强，技术有而不精。表现在产品质量仍有差距，运行故 障多，管理不到位，长期运行效率与设计效率相比偏低的居多。前 沿技术研究滞后。设备选型或有失准。 5 华北电力大学+ i ：程硕十学位论文 ( 6 )排放标准太宽是很大的缺憾，导致设计除尘效率大都在9 9 以下，粉 尘污染控制难如人意。 ( 7 )电厂招标、制造厂投标，经济考虑太重，引发恶性竞争，造成规格 选型偏紧，利润微薄、省工减料。 ( 8 )基本没有配备在线连续监测系统，政府及主管考核部门考核不易， 执法不严，软性操作既不利于治理污染，也不利于提高技术、管理 和经营水平。 虽然电除尘市场形势较好，电除尘器还大有可为，但同时面临着巨大的挑战， 决不能盲目乐观，坐等其成，随着中国加入w t o ，国内市场国际化，国外的新产品 和新技术的冲击将逐步到来。由电除尘器一统天下的我国电力行业的市场，正受到 面临的挑战。事实上，只有技术上的竞争才能促进技术进步。严峻的挑战，更应该 激励从事电除尘技术的科技工作者的紧迫感。目前电除尘器技术研究正处于一个更 深层次的研究阶段，一方面受布袋除尘器等替代品的冲击，电除尘器的生存空间很 严峻；另一方面电除尘器在多年的实践中遇到了各种新问题，发现有很多用已知的 理论解释不通的现象，而且现行电除尘技术和其他新技术的结合应用，远未达到最 优的结果，这都是需要重点研究的。正如怀特所说：“电除尘技术还远远没被充分 认识，还有很多现象不可理解，不可预计，实践还只能依靠经验。 1 3 2加强基础试验研究 由于电除尘器本体核心技术是板线结构及其配置，板线配置的优劣直接决定电 除尘器的收尘效率，因此在各种类型极线的研究、各种极配的研究工作一直未停顿。 但是，许多极配形式的优劣是在实验室的状况下得出的，它和实际运行工况有一定 的出入，并未达到最优配置，这是电除尘器厂家常见的现象，例如：使用麻花线理 论上可以获得较高的运行电压，从而达到较高的效率，但是，在不同工况条件下， 未必能得到期望的效果。因此，全面、深入、细致的掌握此方面的内容还有许多未 知的东西需要我们探索。对于目前大家常用的极线、极板和极配形式，应尽量在工 况条件的前提下再深入研究和实践，加深对不同的媒质、燃烧设备及技术等条件下， 使用不同的极配形式的认识。另一方面，打破常规敢于创新，开发设计或研究出不 同于现在的极线、极板和相应的极配形式。 1 3 3在实践中提高对电除尘技术的认识 准格尔煤是典型的低硫( 0 4 3 ) 、高铝( 5 1 7 2 ) 、低钠( 0 0 2 ) 煤，对于电除 尘器来说属于最困难的煤种。由于储量很大，而且是“绿色 煤炭( 低硫) ，被许 多电厂用作燃料。准格尔煤掺烧部分海渤弯煤，也是低硫、高铝、低钠困难煤种， 6 华北电力大学工程硕士学位论文 大体上可认为与纯准格尔煤相当。呼和浩特电厂燃煤以电除尘器难以对付的准格尔 煤为主( 约7 0 ) ，掺烧海渤湾老石担煤，其老的5 # 、6 # 两台5 0 m w 小机组选用了电 除尘器。当时由于对准格尔煤的难度认识不足，比收尘面积均只有4 1 9i l l 2 s m 3 ， 除尘效果很差。改造中把六号炉电除尘器的比收尘面积加大到6 3 3 1m 2 s m 3 ，除尘 效率仍只有9 5 。改造5 # 炉电除尘器时，除扩大通流面积之外，更加了一个电场， 也未见明现改善。两台炉电除尘器的改造均没有达到9 9 的原始设计效率。为此， 经过慎重决策，该厂在新的2 x 2 0 0 m w 大机组上改用了长袋、低压脉冲喷吹型布袋除 尘器，r y t o n 滤料，气布比为1 1 3 m 分。2 0 0 1 年底投入运行后，排放浓度在3 0 m g n m 3 以内，阻力6 0 0 9 0 0 p a ，至今已正常运行3 0 多个月，滤袋未见损坏，效果良好。之 后，焦作电厂2 0 0 m w 机组也上了布袋除尘器，投运初期出现了一些问题，经过消缺 得以解决。这是布袋除尘器在火电厂的第三轮使用。 应该说，在环保标准趋严的情况下，布袋除尘器走上火电厂的舞台是不可避免 的。但是，电除尘器是否要就此偃旗息鼓? 或者二者再不同条件下，各有自己的相 对优势与地位? 准格尔电厂给出了另一方面的回答： 该厂2 x3 3 0 m w 机组燃用准格尔煤，电除尘器以1 4 9 3m 2 s m 3 ( 同极距3 0 0 m m ) 的比表面积，达到了排放浓度1 1 1 4i l l 2 s m 3 、阻力小于2 0 0 p a 的水平，从而用实例 表明电除尘器是可以“征服”我国最困难煤种的，当然还有必要作进一步的调试和 优化。这也就表明另一种可能性，即：采用电除尘器以2 0 0m 2 s m 3 以内的比收尘面 积，达到1 0 0 - 5 0m g n m 3 的排放浓度。换言之，即使排放标准严格到5 0 - 1 0 0m g n m 3 、 即便是很不利的煤种，也还是要具体分析，才能科学的确定那一种除尘器较为合适， 不宜武断的判定电除尘器不行。 呼厂在最困难煤种下，可以有把握地保证排放小于5 0m g n m 3 ，确实是高标准 环保的有力武器。准厂的电除尘器在最困难煤种下，以15 0m 2 s m 3 的比集尘面积达 到了11 0m g n m 3 的排放，证明了电除尘器对付最困难煤种也是有能力的。呼厂此前 效果不佳，原因在于低估了燃煤的困难，电除尘器设计得太小造成的。托克托电厂 6 0 0 m w 机组也是燃用准格尔煤，电除尘器效率达不到要求，烟囱冒黑烟，也是由于 设备太小，比收尘面积只有8 7m 2 s m 3 所致。盘山电厂6 0 0 m w 机组设计燃用准格尔 煤加晋北煤混烧，由于对准格尔煤有了一定的认识，电除尘器设计从极配、大小、 以及运行工况，都给予了足够的重视。设计比收尘面积达到了1 1 2 1 7m 2 s m 3 ，实际 运行还要高；烟气流速也小；烟气温度控制得很低，避开了高比电阻温度区段；最 终在燃用准格尔煤时电除尘器出口排放低于5 0m g n m 3 。说明电除尘器对付特殊困 难烟尘是有能力的 7 华北电力大学工程硕士学位论文 2 1 燃煤分析 第二章燃煤和飞灰特性 我国准格尔煤种由于低硫被称为“绿色煤炭”，近年来许多燃煤电厂为了应对 日愈严格的环保标准，纷纷以它作为燃料。表2 - 1 是该煤种的工业分析及元素分析。 表2 - 1燃煤的工业分析、元素分析 项目工业分析元素分析 接受基接受基接受基低接受基接受接受基 接受接受 名称 全水分灰份位发热量碳基氢氧基氮基硫 单位 k j k g 困难 8 83 1 0 81 6 2 9 44 3 2 l 3 4 2l o 5 5o 6 90 4 3 煤种 和一般电站锅炉燃煤相比较，该煤质固有水分含量、含硫量均较低，其灰份含 量又比较高。煤的含硫量对电除尘器效率的影响巨大，高于1 5 2 时，烟气中含有 2 0 3 0 p p m 以上的s o 。增强了飞灰的表面导电性，电除尘器得以良好地工作；低于1 时，s o 。的调质作用微弱，飞灰的比电阻增大使电除尘器工作往往失常；含硫量愈低， 反电晕的程度愈强烈，但低到一定的数值后，差别已不太明显。含硫量高的有利作 用还表现在能促使飞灰粒度增大方面，硫的凝结使飞灰附聚，易于在电除尘中沉降。 该煤质的含硫量为0 4 3 ，可以说对电除尘器的运行已无积极影响。 进入电除尘器的烟气中含有一定的水份，其来源于燃料中的固有水份、燃料中 氢燃烧后生成的水蒸汽以及参与燃烧的空气中含有的水分，它有助于飞灰吸附降低 表面电阻，提高气体的击穿电压，一般烟气中水分多，除尘效率就要高。该煤质固 有水分含量低，对电除尘器来讲是一个不利的因素。 该煤质中灰份含量高势必造成电除尘器进口含尘浓度的增大，使除尘系统的负 担加重，对降低出口排放浓度是不利的。 8 华北电力大学工程硕十学位论文 2 2 飞灰分析 2 2 1 飞灰成份分析 表2 2 是一般煤质燃烧后飞灰成份与困难煤种( 准格尔煤灰) 飞灰成份的比较。 表2 - 2飞灰成份分析 a l2 0 3 s i 0 2f e 2 0 3c a o m g o t i 0 2s 0 3k 2 0n a 2 0 成份 最小值 1 6 41 7 32 0o 1o 6o 3o 0 7o 2 8o 1 3 一般 最大值5 8 46 3 62 3 75 0 05 52 32 43 9 5 3 飞灰 中间值 2 54 01 0 24 21 21 11 21 7o 9 特殊困难飞灰 4 7 9 44 2 3 02 4 13 4 2o 5 11 3 9o 2 9o 4 30 0 2 飞灰中n a 。0 成份具有离子导电的作用，它是除硫之外对比电阻影响较大的第二 个关键成分，k 。0 也有类似的作用，但较微弱，其作用往往还要通过f e 。魄来发挥， 它们对电除尘来说是有利的成份，t i o ：也是有益的。从表中可以看出，特殊困难飞 灰中对电除尘有利的成份都要比一般飞灰的低许多。 飞灰中的c a 、m g 属于高岭土成分，一方面他们与s 0 。生成硫酸盐削弱了s o 。调 质作用，另一方面导致飞灰粒度变细，具有双重不利的影响。s i o 。会削弱n a 。0 的作 用，a l ：o 。形成的细高岭土灰不但比电阻高而且与s i o ：都具有质量轻粒径细对二次扬 尘极为敏感的特性，这些都是不利的成份。特殊困难飞灰中这些不利的成份含量要 比一般飞灰高。 该煤灰中s i o 。、a 1 。0 。含量达到了9 0 2 4 ，而n a ：0 、k 。0 、t i o 。的含量甚少，只 有1 8 4 ，这在燃煤锅炉粉尘中是很少见的，尤其是a 1 ：0 。达到了4 7 9 4 的含量实属 前所未遇。根据前苏联判断煤种对电除尘器效率影响的指标： k = = ( a ：q + s i q ) w p ( a p + 9 h p ) s p 式中：s i 0 ：、a 1 ：0 。飞灰中的百分含量； a p ，w p ，h p ，s p 煤的灰份，水份，氢和硫元素含量，以常用基准表示。 9 华北电力火学t 程硕士学位论文 k 值愈大愈不利，大致上以5 0 为难易界限，极难捕集的煤灰k 值可达数百以上。通 过计算该煤种的k 值为1 6 4 7 9 ，可以看出这种烟尘的电除尘条件是非常困难的。 2 2 2 飞灰比电阻 困难煤种在电站锅炉中燃烧后形成的飞灰的比电阻见表2 - 3 。 表2 - 3 飞灰比电阻 温度( ) 8 01 0 01 2 01 5 01 8 0 比电阻( q c m ) 2 4 x 1 0 29 4 x 1 0 21 7 x 1 0 1 32 6 x 1 0 1 36 3 x 1 0 1 3 当粉尘比电阻高于临界比电阻1 0 q c m 时，采用常规电除尘器就难以达到理 想的效率，这是因为外加电压的大部分消耗于粉尘层中的电压降，使空间电场强度 减小的缘故。很明显该煤飞灰属于高比电阻粉尘，由于其本身具有的不易荷电，不 易放电的特性，使得其电除尘特性变得比较差。 华北电力大学工程硕士学位论文 第三章半工业性试验( 模拟) 3 1 极配型式与除尘效率 影响电除尘器性能的结构因素很多，最重要的是电极的形式及其布置的方法。 极配形式与电场强度、板电流密度的分布有密切的关系，极配决定了电场、流场， 并通过其影响粉尘的荷电、沉降和清除。合理的极配形式有助于有效地解决高比电 阻、高浓度、细粉尘等难以收集的问题。 极配形式主要包括：线距、线半径、极间距、线表面粗糙度等。线距过大将使 电场强度分布不均匀，线距小于某极限值会使电晕线附近的电场相互屏蔽。增大线 半径，会导致始发电晕电压升高，而使电晕线表面的场强降低。极板间的平均场强 随极间距的增大而迅速增大，板电流密度的均匀度，随极间距增大而有所改善。 最佳极配形式是相对于某一烟尘条件而言的，因此通过测试各种电晕线在不同 极距下的电气性能，以及在特殊困难烟尘条件下测试各种电晕线在不同极距下的收 尘性能，对探索电站锅炉燃用困难煤种时电除尘器较佳的极配形式，降低消耗，提 高除尘效率，指导电除尘器的设计具有十分重要的意义。 3 2不同极配形式的冷态电气性能试验 3 2 1试验目的 掌握新型麻花、螺旋、r s 、鱼骨针、鱼骨针加辅助电极、锯齿线配c 型极板当 同极距3 0 0 m m 、4 0 0 m m 、5 0 0 m m 时的起晕电压、闪络电压、极间电流及板电流密 度分布的均匀性。 3 2 2试验设施及方法 该试验在兰电力修造厂电气试验台上进行。该试验台电场长度1 5 米，高1 2 米，宽度方向可调，在三块大c 板的中间一块c 板贴有9 7 0 m m x l o m m 的铜皮4 0 条， 每条铜皮末端接一块微安电流表。见图3 1 。 华北电力大学工程硕士学位论文 挖制柜高辱整流享譬警 举产r ” ：变趋j 图3 - 1 电流密度测定装置 试验设备及仪器有： g g a s 。- 5 0 m a 1 2 0 k v 高压控制柜； t r 高压硅整流变压器； 电流测试仪表盘； 高压静电电压表( q 4 - v ) ； 数字式万用表( 电流计) ； 1 4 2 1 记忆示波器； 温、湿度计； 盒式大气压力表等。 测试时将二次电压控制在比闪络电压低3 k v 左右，记录各线型和极距的电流分 布值，然后用公式( 式3 一1 ) 和( 式3 2 ) 计算出每条铜皮的平均电流密度、整 块c 板的平均电流和分布均匀性。 i = ( i l + 1 2 + + 1 4 0 ) 4 0( 式3 1 ) 式中：i - - - 4 0 条铜皮的平均电流密度，m a m 3 i l ，1 2 ，1 4 0 每条铜皮的电流密度，m a m 3 华北电力大学 ：程硕士学位论文 仃= 、2 歹 ( 式3 2 ) 式中：i - - - 4 0 条铜皮的平均电流密度，m a m 3 i i - - - - 每条铜皮的电流密度，m a m 3 0 测量c 板的电流密度分布相对标准偏差。 3 2 3 试验结果 不同极配形式的冷态电气性能测试结果见表3 - 1 。 表3 - 1 不同极配形式的冷态电气性能测试结果 闪络电压电流 测电流密度的 同极起晕电 工作电压电流 变压器 序 电晕线线距 均匀 抽头距压 号 形状m m 性 m mk v k v m a m 2 k v k v m a m 3 1 螺旋 5 0 02 5 05 28 4o 5 4 18 00 4 3 20 4 7 81 0 0 2 螺旋 4 0 02 5 04 76 50 6 4 4 6 5 0 4 4 50 5 2 51 0 0 3 螺旋 3 0 02 5 03 95 10 6 1 84 70 4 5 20 6 2 46 0 4 螺旋 5 0 05 0 05 0 8 4 0 4 6 48 00 3 0 1 0 5 9 2 1 0 0 5 螺旋 4 0 05 0 04 37 2 0 5 6 7 6 80 3 1 0o 6 1 91 0 0 6 螺旋 3 0 05 0 03 85 30 4 6 45 0o 3 1 80 7 1 56 0 7 麻花5 0 02 5 04 88 80 5 5 48 40 4 6 40 5 0 0 1 0 0 8 麻花4 0 02 5 04 67 00 5 9 36 80 4 6 90 5 1 9 1 0 0 9 麻花3 0 02 5 04 25 60 5 6 75 30 4 7 50 5 3 06 0 1 0 麻花 5 0 05 0 05 29 60 6 7 09 00 0 6 61 1 2 51 0 0 1 1 麻花 4 0 05 0 04 47 80 6 0 67 40 0 8 80 9 8 61 0 0 1 2 麻花 3 0 05 0 03 95 30 4 1 25 30 3 5 0o 8 5 76 0 1 3 鱼骨针5 0 05 0 02 68 20 7 7 38 00 6 3 20 6 4 5l o o l3 华北电力大学工程硕士学位论文 1 4 鱼骨针 4 0 05 0 02 37 20 8 2 57 00 7 0 50 6 6 31 0 0 1 5鱼骨针3 0 05 0 02 04 80 8 7 64 80 7 4 40 6 9 86 0 1 6 鱼加辅 5 0 05 0 03 49 40 5 3 48 40 4 0 50 7 8 9 1 0 0 1 7 鱼加辅 4 0 05 0 03 07 60 5 6 77 20 5 0 70 8 4 41 0 0 1 8 鱼加辅 3 0 05 0 02 35 30 6 4 45 00 5 5 20 9 5 76 0 1 9r s 直尖5 0 05 0 02 48 20 7 4 78 00 7 5 6 o 5 8 l 1 0 0 齿 2 0 r s 直尖 4 0 05 0 02 26 80 8 0 66 40 8 3 40 6 0 2 1 0 0 齿 2 1 r s 直尖 3 0 05 0 02 04 7o