电除尘器旋转电极式电除尘器技术介绍

1、菲达环保FEIDA ENVIRO浙江菲达环保科技股份有限公司Zhejiang Feida Environmental Science & Technology Co.,Ltd.旋转电极式电除尘器技术介绍2011年10月目 录1 概述11.1 日益严格的排放标准11.2 常规电除尘器存在的技术瓶颈12 旋转电极式电除尘器22.1 国内外研究现状22.2 工作原理32.3 旋转电极式电除尘器的特点32.4 旋转电极式电除尘器的使用场合及效果42.5 菲达旋转电极式电除尘器的研究现状52.5.1 技术的掌握情况52.5.2 技术的验证情况52.6 菲达旋转电极式电除尘的技术创新点62.7 北

2、方联合电力包头第一热电厂1#炉300MW机组配套电除尘器改造82.7.1 电除尘器原状82.7.2 原电除尘器主要技术参数82.7.3 改造方案82.7.4 改造后电除尘器主要技术参数102.7.5 运行情况102.8 北方联合电力达拉特发电厂5#炉330MW机组配套电除尘器改造112.8.1 达拉特电厂#5炉电除尘器现状112.8.2 原电除尘器主要技术参数112.8.3 改造方案122.8.4 改造后电除尘器主要技术参数142.8.5 运行情况14附录：菲达环保旋转电极式电除尘器业绩15旋转电极式电除尘器技术介绍1 概述1.1 日益严格的排放标准随着人们环保意识的不断增强以及国家对环境保护

3、事业的日益重视，污染物排放标准也日益提高，目前各行业中使用的电除尘器有很多已达不到要求而面临着更新和改造。以消耗全国煤炭总产量25%、工业烟尘排放占全国35%的火力发电行业为例，如果严格执行50mg/Nm3的排放标准，许多老电厂电除尘器需要更新或改造，近几年来，部分新建燃煤电厂采用多电场电除尘器，或者采用袋式除尘器或电袋复合除尘器来满足排放要求。可以预见，国家将出台更高的粉尘排放标准，国内某些地区的地方排放标准已提高到30mg/m3以下，为达到更低的粉尘排放值，电除尘器必须具备更多的电场数、更大的比集尘面积，在一定程度上丧失了经济性。而袋式或电袋复合除尘器则存在压力损失大、应用时间短、滤袋使用

4、寿命短、在使用不当时易发生破袋等无法解决的问题。此外，在将现有电除尘器改造为袋式除尘器或电袋复合除尘器时还可能需更换引风机及相关设备，从而又增加了改造成本。因此，寻找适合于中国国情的高效除尘设备已经迫在眉睫。1.2 常规电除尘器存在的技术瓶颈在我国工业领域应用最多的是常规电除尘器。高比电阻粉尘所导致的反电晕和振打引起的二次扬尘在很大程度上影响了电除尘器的除尘效率，也是目前常规电除尘器面临的主要技术瓶颈。1）对高比电阻粉尘除尘效率低 高比电阻粉尘容易引起反电晕，使电除尘器收尘性能大幅下降。在工业领域中普遍存在这些情况：燃煤电厂锅炉燃用煤种复杂多变，对于一些除尘性能差的煤种（如准格尔煤），常规电除

5、尘器对其除尘效率低下；许多经脱硫后的烟尘性质发生变化也给常规电除尘器带来了新的难题；使用低硫煤或循环流化床锅炉带来的飞灰比电阻普遍增高，使得电除尘效率下降问题日益突出。2）二次扬尘引起粉尘排放浓度增加常规电除尘器通过振打、声波等清灰方式来清理集尘极上的粉尘，在清灰过程中，有一部分已被收集到的粉尘会重新返回到气流，最终逸出电除尘器，致使粉尘排放增加。有案例研究表明，在高效电除尘器出口的粉尘中，约有20%是由清灰过程中的二次扬尘造成的。因此，寻找常规电除尘器技术瓶颈的突破点，对提高电除尘器除尘效率、满足粉尘排放要求及继续保持和增强电除尘技术的优势是极其必要的。为此，菲达环保充分考虑国内燃煤电厂现状

6、，在吸收国外先进技术基础上，结合公司近30年的除尘装备研发和工程经验，开发出了具有自主知识产权的电除尘新技术：旋转电极式电除尘器。2 旋转电极式电除尘器 旋转电极式电除尘器是菲达环保自主研发的一种新型电除尘器设备，并对该电除尘器申请1项国家发明专利（初审合格，已公布）和3实用新型专利（3项已授权），具有自主知识产权，并申报了2010年浙江省重点技术创新项目。2011年3月菲达旋转电极式电除尘器通过了浙江省科学技术成果鉴定，鉴定意见如下：“该产品通过在企业技术实验室试验，确定了关键技术参数；采用旋转阳极板及转刷清灰，克服了常规电除尘器产生的反电晕和二次扬尘，有利于进一步降低烟尘排放浓度；对阳极板

7、同步传动方式、转刷组件结构等进行了创新设计，提高了设备的可靠性。产品具有除尘效率高、运行平稳、维护方便等特点，在结构上有创新，技术性能达到国际同类产品先进水平。产品已应用于包一电厂#1炉300MW机组，并经南京电力设备质量性能检测中心的检测，所测指标达到国家现行相关标准要求。产品投运至今，用户反映良好，社会经济效益明显。”同时，菲达环保申请的大型燃煤电站配套旋转电极式电除尘器产业化项目已获国家发改委批准，列入2011国家战略性新兴产业计划，将获中央资金支持。2.1 国内外研究现状1）国外研究现状从1979年日本日立公司研制出首台旋转电极式电除尘器至今，旋转电极式电除尘器已经有了30多年应用历史

8、。到目前为止，该设备约有60多台套的销售业绩(见附录)（主要用于日本本土），主要应用于燃煤锅炉、烧结机、水泥窑、玻璃熔窑、流化床催化裂解等。其应用表明：旋转电极式电除尘器是一种能够长期稳定维持高除尘效率的一种除尘设备。经过多年的实践，该技术在日本已经成熟。2）国内研究现状 旋转电极式电除尘技术是2000年欧盟委员会推荐的烧结机除尘的最佳可行技术（BAT）之一，是中国环保产业协会确定的“十二五”期间重点开发和推广的电除尘新技术之一。菲达环保从2004年3月着手调研旋转电极式电除尘技术，并于2008年6月开始该技术的自主研发，于2009年完成研究及相关试验，已掌握其核心技术，并申报了相关国家专利，

9、具有自主知识产权。2.2 工作原理“旋转电极式电除尘器”是一种高效电除尘设备，其收尘机理与常规电除尘器相同。然而，与常规电除尘器所采用的清灰方式不同，其采用清灰刷来进行清灰：附着于集尘极上的粉尘在随旋转阳极板（即作回转运动的集尘极）运动到非收尘区域后，被正反旋转的一对清灰刷刷除，如图1所示。由于集尘极能保持清洁状态且粉尘在非收尘区域中被清除，有效克服了困扰常规电除尘器对高比电阻粉尘的反电晕及振打二次扬尘等问题，大幅度提高了除尘效率。主动链轮非收尘区收尘区阴极线非收尘区链条旋转阳极板 清灰刷从动链轮图1 旋转电极式电除尘器结构简图2.3 旋转电极式电除尘器的特点1）由于能保持阳极板的永久清洁，因

10、此： a）电除尘器长期运行，性能不会下降，电除尘器的选型不必留余量； b）避免反电晕效应，能有效地解决高比电阻粉尘的收尘问题。2）能最大限度地减少二次扬尘，显著降低电除尘器粉尘排放浓度。因此能大幅提高除尘效率（旋转电极电场的除尘效率可达95%）。3）应用范围比常规电除尘器更广。4）可使电除尘器小型化，一般四电场的常规电除尘器用旋转电极式电除尘器时只要三电场（二个固定电极电场，一个旋转电极电场），节约场地。5）特别适合于老机组电除尘器改造，在很多场合，只需将末电场改成旋转电极电场，不需另占场地。6）与布袋除尘器相比，阻力损失小，维护费用低，对烟气温度和烟气性质不敏感，并且有着较好的性价比。2.4

11、 旋转电极式电除尘器的使用场合及效果 旋转电极式电除尘器使用的场合1）应用于新建工程“固定电极电场+旋转电极电场”的旋转电极式电除尘器既能弥补常规电除尘器对高比电阻粉尘、高粘性粉尘和容重极轻的粉尘清灰难、除尘效率低的不足，又能弥补袋式除尘设备阻力大、运行费用高、难处理高温高湿烟气的缺陷。目前国外新建工程应用此技术的装机总容量已超过9000MW，技术涵盖150MW-700MW-1000MW等小、中、大机组，在冶金、垃圾焚烧等行业也有几十套成功应用实例。其工程应用情况表明，旋转电极式电除尘器能够可靠、稳定、高效地运行，最低排放浓度可达10mg/Nm3以下。大部分新建工程采用旋转电极式电除尘器都能达

12、到50mg/Nm3或者更低的粉尘排放浓度。但从投资成本考虑，旋转电极式电除尘器更适用于新建的中、大型或超大型燃煤机组配套使用。2）应用于电除尘器的提效改造在电除尘器提效改造时，一般只需将末电场改造成旋转电极电场，其余电场均予以保留。因旋转电极电场中的旋转阳极板始终比较干净，不会产生反电晕现象，所以对煤种变化的敏感性减小，旋转电极电场粉尘的驱进速度可达固定电极电场的2.5倍；另外因旋转电极电场为末电场，且其阳极清灰装置布置在非电场区，故二次扬尘可以忽略不计。值得指出的是，在采用旋转电极式电除尘技术进行提效改造时工作量较小，只需对原设备进行必要的检查和消缺，且在大多数场合不需要额外的场地。从而不必

13、像采用常规电除尘技术进行提效改造那样：要么加高，则原来的内部件需要更换；要么纵向和横向扩容，则需占用较大场地。 旋转电极式电除尘器使用的效果 1）有效抑制高比电阻粉尘的反电晕及最大限度地减小了二次扬尘，大幅提高除尘效率，满足更低的粉尘排放浓度； 2）旋转电极式电除尘器既继承了常规电除尘器的所有优点，又克服了常规电除尘器的主要技术瓶颈，使电除尘器的应用范围进一步扩大； 3）相对于常规电除尘器，在保证相同除尘效率的前提下，其运行费用更低； 4）消除常规电除尘器随着使用时间的延续而导致的积灰现象，长期保证高除尘效率； 5）改造项目在很多情况下无需增加场地，是非常有效的改造方案之一，新上项目可使电除尘

14、器减容。2.5 菲达旋转电极式电除尘器的研究现状 技术的掌握情况.1 已经掌握旋转电极式电除尘器核心技术，具备旋转电极式电除尘器设计、制造及安装能力。.2 拥有自主知识产权，申报1项国家发明专利（已公开）及3项国家实用新型专利（3项已授权）。.3 建立了旋转电极式电除尘器工业应用的保障措施 对轴、链条、链轮、清灰刷、旋转阳极板等关键零部件的设计、材料选取、热处理、加工工艺等做了充分分析和研究，已有可行的技术和实验手段保证设备的可靠性和零部件的使用寿命。同时，保证旋转电极电场入口烟气含尘浓度应1g/Nm3，以降低旋转电极电场内件的磨损。.4 对旋转电极式电除尘器的技术经济性进行了分析，结果表明在

15、达到相同除尘效率的前提下，我公司自主研发的旋转电极式电除尘器具有较好的性价比： 1）成本价大大低于同类进口产品的价格； 2）旋转电极式电除尘器每年的运行成本是常规电除尘器的0.88倍。 技术的验证情况.1 旋转电极式电除尘器1：1实体模拟试验装置该试验装置参照实际工业性应用中电场有效高度15m、电场有效长度4m的旋转电极电场1：1布置设计。旋转阳极板转速可调，最大转速可达正常实际工作转速3倍以上。如图2所示。通过实体模拟试验，检验设计的合理性及关键零部件（主动轴、链轮、链条、清灰刷、旋转阳极板）的可靠性和使用寿命，同时掌握一些工艺过程及数据，为旋转电极式电除尘器的设计、安装、调试、运行维护积累

16、经验，为其工业化应用提供依据。 该试验装置从2009年8月4日连续运转至今，工作正常，而且试验时转速为正常实际工作转速3倍以上。图2 旋转电极式电除尘器1：1实体模拟试验装置.2 电除尘技术研究综合实验室该实验室是迄今为止亚洲最大的热态工况下的电除尘器试验平台。燃油热风炉在送风机、引风机的配合下，产生25000m3/h的热空气，温度60至200可调，在进口烟道设小储灰库、通过调频螺旋给料机加灰来模拟实际工况，和现场电除尘器情况相同，实验装置是双室四电场电除尘器，第四电场右室采用“旋转电极电场”，设双室的目的是对同一电场左右两室的实验值进行对比，进出口烟道处及每个电场后都有检测设备。该实验室可用

17、来研究：1）旋转电极式电除尘器对不同比电阻粉尘除尘效率的差异：2）旋转电极式电除尘器对不同比电阻粉尘的最佳控制模式。在热态条件下，通过控制灰料来模拟实际工况，从而为旋转电极式电除尘器工业应用奠定可靠的实验基础。2.6 菲达旋转电极式电除尘的技术创新点1）可有效克服高比电阻粉尘的反电晕，最大限度地减少二次扬尘，有效提高旋转电极电场的除尘效率。 2）同极间距可根据工况特点进行针对性选取（400mm、460mm及520mm三个系列）； 3）采用带可移动密封装置的、中心距连续可调的清灰刷组件；4）从动轴组件设计采用自由悬挂结构来实现传动链条自动张紧和热膨胀补偿；5）实现配对链条同步性自动补偿； 6）以

18、F型结构的外壳体、阴极系统及振打为基础进行总体结构布置。旋转电极式电除尘器已经有30年的应用历史。到目前为止，该设备约有60台套的销售业绩。我公司自主研发的旋转电极式电除尘技术成熟、可行，具有自主知识产权，并已掌握旋转电极式电除尘器核心技术，同时旋转电极式电除尘器具有较好的性价比，特别适合于老机组的提效改造，我公司推荐旋转电极式电除尘技术作为电除尘器改造的优先方案。2.7 北方联合电力包头第一热电厂1#炉300MW机组配套电除尘器改造 电除尘器原状北方联合电力包头第一热电厂1#炉300MW机组锅炉烟气除尘为天洁集团生产的2YSC333-4型电除尘器，每台炉配置两台双室四电场电除尘器，通流面积为

19、2×288m2，同极间距为400mm。由于实际燃用煤种与设计煤种偏差较大且不断变化，使粉尘性质、电除尘器入口烟气量及粉尘浓度发生较大变化，加之电控设备运行状态可能欠佳，除尘效率显著下降，电除尘器出口粉尘浓度较高。目前，电除尘器出口粉尘浓度要求已提高到50mg/Nm3，原电除尘器的出口粉尘浓度不仅达不到此标准，还影响到了后续脱硫设备的正常运行，因此原电除尘器改造势在必行。 原电除尘器主要技术参数原电除尘器为2台双室四电场电除尘器，其主要技术参数如表1所示：表1 原电除尘器主要技术参数序号参数名称单位技术参数1每台炉配ESP数量台22电除尘器型号2YSC333-4 （浙江天洁集团生产）3

20、进口烟气量m 3/h21946004进口含尘浓度g/Nm3355烟气温度1466流通面积m22*2887电场有效长、宽、高m4×4.5-2×9.6-158总集尘面积m251840m29比集尘面积m2/m3/s85.0410同极间距mm40011烟气流速m/s1.0612极配型式第一、二电场：480C+BS芒刺线第三、四电场：480C+螺旋线13出口粉尘浓度mg/Nm3200 改造方案1) 前期调研与资料分析菲达环保旋转电极电除尘器项目组于2010年4月和5月先后两次对包头第一热电厂进行了调研，与电厂专工进行深入的技术交流，并收集相关资料（煤质分析报告、灰样、电除尘器运行参数

21、），且对灰样进行了分析。煤、灰成分分析如下表2所示。表2 煤、灰成分分析序号名 称符 号单位实际煤种1收到基硫Sar%0.92（伊盟煤）2分析基水分Mad%19.83收到基灰分Aar%15.874二氧化硅SiO2%52.045氧化铝Al2O3%7.216氧化铁Fe2O3%25.097氧化钙CaO%6.268氧化镁MgO%2.159氧化钠Na2O%1.0510氧化钾K2O%1.2811氧化钛TiO2%1.4212五氧化二磷P2O5%0.6513三氧化硫SO3%1.98烧失量飞灰可燃物Cfh%0.44同时，我们根据包一电厂电除尘器燃煤、灰成分和测试的烟气参数对表观驱进速度进行计算，并进行了选型校核

22、等相关工作。2) 改造总体方案原电除尘器基础、外形尺寸不变的情况下，保留前三个电场，仅将第四电场改造成旋转电极电场。更换全部第四电场内部件、改制顶盖、灰斗，同时需对壳体、底梁、顶部吊机及检修平台等作局部改制。改造完成后，电除尘器的出口粉尘浓度50mg/Nm3。3) 改造主要内容 四电场改造实施前，对原电除尘器的前三个电场进行检修、优化调试等，保证原电除尘器的前三个电场能正常、高效运行。 将第四电场改造成旋转电极电场：拆除原第四电场内件，包括阳极系统、阴极系统、阳极振打、阴极振打；重新布置旋转电极电场。包括旋转阳极系统、旋转阳极传动装置、阳极清灰系统、阴极系统、阴极振打，同时改制第四电场的顶盖、

23、灰斗。 对壳体、底梁、顶部吊机及检修平台等作局部改制。 由于第四电场改造成旋转电极电场，荷载有所增加，对钢支架进行强度校核后进行加固。4) 改造方案优点 由于能有效防止高比电阻粉尘引起的反电晕，且最大限度的减少了二次扬尘，出口粉尘浓度50mg/Nm3。 电除尘器对不同煤种的适应性增强。 电除尘器基础、外形尺寸不变，改动较少，仅需改动原电除尘器第四电场，施工周期较短。 不增加系统阻力，无需改变原引风机等设备。 改造后电除尘器主要技术参数表3改造后电除尘器主要技术参数序号参数名称单位技术参数1电除尘器型号2F288-4 2进口烟气量m 3/h21946003进口含尘浓度g/Nm3354烟气温度14

24、65流通面积m22*2886总集尘面积m2第一、二、三电场38880；第四电场86647同极间距mm第一、二、三电场400；第四电场4608极配型式第一、二、三电场：480C+BS芒刺线第四电场：旋转阳极板+RS芒刺线9本体阻力pa24510出口粉尘浓度mg/Nm350 运行情况包一旋转电极式电除尘器已于2010年11月1日正式投运，运行正常，效果良好。2010年12月17日，经国电南京环保研究院测试，电除尘器出口粉尘浓度为38.0mg/Nm3（设计值50 mg/Nm3，改造前出口粉尘浓度200mg/Nm3）。2.8 北方联合电力达拉特发电厂5#炉330MW机组配套电除尘器改造2.8.1 达拉

25、特电厂#5炉电除尘器现状北方联合电力有限责任公司达拉特发电厂（以下简称达拉特电厂）#5炉330MW机组锅炉所配烟气除尘设备为浙江菲达环保科技股份有限公司生产的2F300-4型电除尘器（双室四电场，通流面积为2×300m2）、设计出口粉尘浓度100mg/Nm3。由于比集尘面积偏小，且实际燃用煤种与设计煤种偏差较大且不断变化，使粉尘性质、电除尘器入口烟气量及粉尘浓度发生较大变化，电除尘器除尘效率显著下降，出口粉尘浓度较高。目前，电除尘器出口排放要求已提高到50mg/Nm3，且30mg/Nm3粉尘排放要求也即将出台，原电除尘器的出口排放不仅达不到此标准，还影响到了后续脱硫设备的正常运行，因

26、此原电除尘器提效改造势在必行。原电除尘器主要技术参数见表4。 原电除尘器主要技术参数原电除尘器为2台双室四电场电除尘器，其主要技术参数如表4所示表4 原电除尘器主要技术参数参数名称单位技术参数电除尘器型号2FAA4*35M-2*100-150设计进口烟气量m3/h2183300（实测值：2160581）进口含尘浓度g/Nm315.26烟气温度132流通面积m22*300同极间距mm400总集尘面积m22*21000比集尘面积m2/（m3/s）69.25极配型式阳极板：480C型阴极线：第一、二、三电场RSB整体芒刺线第四电场螺旋线出口排放浓度mg/Nm3100设计效率%99.342.8.3 改

27、造方案1) 前期调研与资料分析菲达环保旋转电极电除尘器项目组对达拉特发电厂进行了调研，与电厂专工进行深入的技术交流，并收集相关资料（煤质分析报告、灰样、电除尘器运行参数），且对灰样进行了分析。煤、灰成分分析如下表5所示。表5 煤、灰成分分析序号名 称符 号单位实际煤种1收到基硫Sar%0.492分析基水分Mad%16.453收到基灰分Aar%31.014二氧化硅SiO2%49.525氧化铝Al2O3%25.276氧化铁Fe2O3%7.407氧化钙CaO%6.688氧化镁MgO%3.499氧化钠Na2O%0.8410氧化钾K2O%1.4511氧化钛TiO2%1.7512五氧化二磷P2O5%0.5

28、913三氧化硫SO3%0.85烧失量飞灰可燃物Cfh%0.17同时，我们根据达拉特发电厂电除尘器燃煤、灰成分和测试的烟气参数对表观驱进速度进行计算，并进行了选型校核等相关工作。2) 改造总体方案原电除尘器比集尘面积偏小，各室之间气量分配偏差较大、设备技术状况差、实际燃用煤种变化较大等原因，已严重影响了电除尘器的正常运行和除尘效果。所以确定在原第一电场前新增一个电场，电场长、宽、高与原电除尘器一致，割去原进口烟道的部分直管段，测试孔移位，进口封头利旧，往进口端方向平移5400mm，新增新电场内件。将原第四电场改造成旋转电极电场，更换全部第四电场内部件、改制顶盖、灰斗，同时需对壳体、底梁、顶部吊机

29、及检修平台等作局部改制。改造完成后，电除尘器的出口粉尘浓度40mg/Nm3。3) 改造主要内容在原第一电场前新增一个电场：新增电场长、宽、高与原电除尘器电场相同；割去原进口烟道的部分直管段，测试孔移位；新增电场内件，包括阳极系统、阴极系统（阴极线新制）、阴阳极振打利用原第四电场内件；进口封头利旧，往进口端方向平移5400mm。将原电除尘器改造成旋转电极电场：拆除原第四电场内件，包括阳极系统、阴极系统、阳极振打、阴极振打；重新布置旋转电极电场，包括旋转阳极系统、旋转阳极传动装置、阳极清灰系统、阴极系统、阴极振打；对壳体、底梁、顶部吊机等作局部改制；同时改制第四电场的顶盖、灰斗。实施原第四电场改造

30、的同时，对原除尘器的前三个电场进行检修、优化调试等，保证原电除尘器的前三个电场能正常、高效运行。由于原第四电场改造成旋转电极电场，荷载有所增加，需对水泥支架进行强度校核。对电除尘器进口烟气流量进行数值模拟，通过在烟道增设导流板或阻尼板等措施，保证各封头（室）的流量和理想分配流量之相对误差不超过±5%；通过设置气流分布板等措施，保证第一电场进口端截面测得的气流均匀性相对均方根r0.25。4)改造方案优点在原第一电场前新增一个电场，增加了原电除尘器的比集尘面积。末电场为旋转电极电场，采用布置于灰斗中的清灰刷刷除极板上粉尘的清灰方式，有效解决高比电阻粉尘引起的反电晕及振打清灰引起二次扬尘等问题，从而大幅度提高除尘效率，是目前突破常规电除尘器技术瓶颈的有效方法之一。特别是对于改造项目，旋转电极式电除尘器的优势显得更为突出。值得指出的是，相对于其它改造方式，本项目采用旋转电极式电除尘技术更具有优势：1）由于能有效防止高比电阻引起的反电晕，且最大限度的减少了二次扬尘，出口排放40mg/Nm3。2）使得电除尘器对不同煤种的适应性增强，提高原电除尘器的适用范围。3）采用旋转电极式电