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静电除尘器改造方案

2018-12-09 20:42:19
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1、背景 
2013年初,我国多地出现了多日雾霾天气,部分城市居民明显感受到了呼吸道不适,能见度降低,公共交通及市民的生活受到影响,引起了全民对于空气污染治理的警觉。除去汽车尾气排放、建筑行业等露天作业现场的扬尘外。我国的高污染行业,例如火电、钢铁、有色金属及水泥等生产企业基本都配备了除尘设备。其形式主要为静电除尘器、布袋除尘器以及电袋复合式除尘器。其中,静电除尘器的发展时间zui久,市场占有率zui高。同时,因其维护工作量小、设备可靠性高,广受污染治理企业的好评。但是,现有的静电除尘器在项目建设时期,多数遵从50mg/Nm3出口排放标准,还有为数不少的早期项目遵从了100~150mg/Nm3出口排放标准。已远远不能满足现有需求。随着火电厂大气污染物排放标准的实施,重点地区火电厂排放降至20mg/Nm3,非重点地区降至40mg/Nm3。国内现有火电机组均不同程度地面临粉尘排放技改局面。 
同时,已建项目的改造条件基本都具有如下共同点:场地受限、工期较短、希望尽量减少土建施工和设备更换、不可预期的煤质变化。这些都向我国的静电除尘技术提出了挑战。 
2、主要除尘改造技术 
2.1 国内技术 
2.1.1 传统静电除尘改造 
传统静电除尘器改造路线以增加收尘面积为原则,根据现场条件,增加电场数、增加除尘器的有效宽度和增加除尘器有效高度为手段。上述方法的优点是技术成熟、可靠性高、对于配套设备无特殊要求。在增加电场数可满足排放的条件下,高压电源及控制柜可做独立增设,对原有系统的改动较少。缺点是目前有充分场地富裕量的项目偏少。适用的项目范围较窄。同时,由于除尘器灰斗的改变,原有的输灰系统需要做增设或输灰路线改造。 
2.1.2 机电多复式双区技术 
机电多复式双区电除尘器的设计, 前级电场采用常规结构; 在末级电场内将其设计成一个标准复式双区结构。即*个荷电区+ *个收尘区, 第二个荷电区+ 第二个收尘区。同一电场内, 荷电区与收尘区供电电源分开, 荷电区用一套高压电源, 收尘区用另一套高压电源。 
从电除尘原理上分析,此项技术的目的是利用荷电区的高电流增加粒子荷电,利用收尘区的高电压增加场强,从而提高收尘效率。并且通过分区,使每个供电电源所需支持的收尘面积减小,国内的高频电源就可满足。从实验数据看,这种改造方案与常规结构电场相比的优点是:一是捕集粉尘的平均效率比较高; 二是能够捕集到更为细小的荷电尘粒; 三是拥有较大表面积的管式阴极线, 可以捕集荷正电的尘粒; 四是对烟尘的适应性比较广, 适合收集高、中、低比电阻粉尘。 
同时,其缺点是:一是由于电源采用高频电源,因而受到高频电源性能的制约,大型机组的适应性还有待验证。二是双区改造区域必须对内件进行改造,将阴极改造为管状线。改造工作量相对较大。三是电气部分将原有的一个供电区一分为二,必须对原供电区的高压部分进行更换和增设,上位机等一系列的信号通讯等,都需要更新。 
2.1.3 湿式静电除尘器改造技术 
湿式静电除尘器在结构上有两种基本型式:管式和板式。管式湿式静电除尘器的集尘极为多根并列的圆形或多边形金属管,放电极均布于极板之间。板式静电除尘器的集尘极呈平板状,可获得良好的水膜形成的特性,极板间均布电晕线,板式湿式静电除尘器可用于处理水平或垂直流动的烟气。 
管式湿式除尘器的优势在于可以与湿法脱硫塔做一体化设计,在脱硫改造时,可以将除尘器的占地面积降至零。对于场地条件受限制的火电及钢铁行业是zui佳的选择。其缺点是,管状湿式静电除尘器只能用于处理垂直流动的烟气。 
2.2国外技术 
2.2.1 大功率三相电源 
从电除尘原理的根本出发,增加场强是在本体不做改动的情况下,zui有效的提高收尘效率的方法。大功率三相电源的成功研发,将此设想变为可能。同时,三相电源与高频电源的控制部分,在功能上,同样可实现节能调节。因而,在实际能耗使用上,与采用高频电源相近。并且,因三相电源采用可控硅进行整流变的控制,比高频电源所采用的IGBT逆变整流来得更加可靠。更为重要的是,三相电源可以将输出电压做的更高,更接近击穿电压,以达到zui高的静电除尘器内部场强。因此,在欧洲,大功率三相电源在静电除尘器的改造上得到了广泛应用。 
2.2.2 低低温除尘技术 
在电除尘器上游设置热回收装置,使得电除尘器入口烟气温度降低,从而使除尘器性能提高的技术称为低低温电除尘技术。此种技术在日本得到了较高的推广,并有多项工程实例,据资料显示,已有1000MW机组的成功案例。 
低低除尘器改造更多的是结合脱硫、脱硝系统的整体工艺进行考虑。其主要工艺流程如下图所示。该系统由两个主要设备组成,一是低低温电除尘器,二是低温换热器。低温换热器的目的主要就是降低烟气温度至92℃,降低粉尘比电阻,提高收尘效率。在国内的设计院,还有一种做法是选用低温省煤器,直接降低锅炉出口烟气温度,再通过低低温除尘器进行除尘。日本的工程实例证明,粉尘出口排放可降低至30mg/Nm3以内。 
从除尘器的单体上分析,需要注意烟气降温后的设备防腐问题。此种技术的应用更大的意义还是在于整个烟气净化系统工艺改造上。 

3、技术对比 
上述介绍的各项技术都具有了成功案例,可见对于减排都有其适用的范围。从工程造价看,我们以改造为例,一台600MW火电机组。传统电除尘改造、机电多复式双区、移动极板改造未电场的建设成本均达到了1000万人民币左右。湿式除尘器的改造和低低温除尘器的改造价格相当于新建除尘器,因而价格更高。三相电源的改造依据不同工况,其改造价格在100至1000万人民币内不等。因此,具有一定的市场空间。 
从技术方案看,机电多复式双区、移动极板改造均在末电场进行,当排放标准进一步提高时,将无提升的空间。而三相电源的改造可以随着排放标准的提高,进一步增加更换的高压系统的台数。根据欧洲某650MW机组的改造实例看,仅以更换相当于我国双室五电场的除尘器全部10个供电区的高压系统,就可达到出口排放5mg/Nm3的效果。可见此项技术,具有较大的应用前景。 
4、结论 
我国目前的静电除尘器技术多是于八、九十年代从欧美引进。根据我厂2012年,与欧洲先进技术公司的合作交流发现,欧洲的静电除尘器技术已经做了较大的调整。其高压组件得到了发展,为提高除尘器内部场强提供了保障。同时,也使得本体结构的用钢量得以减少,结构更紧凑。内件也不再拘泥于过去的极板宽度和阴极线形式,与高压电源配套做了改进。目前,可以达到出口排放5~10mg/Nm3,与国内的布袋除尘技术相媲美。 
从日本引入的低低温除尘器也在国内引起了热议。由于此种技术对于设备防腐的要求很高,所以,造价及我国原材料和生产、安装工艺上是否可满足需求是此项技术在中国推广的关键。 
综合中国国情,考虑业主对于设备造价接受程度、运行后的维护成本以及我国对于节能减排、绿色环保的政策指导。发展高压组件及更新极配形式以优化静电除尘器性能应成为我国火电机组除尘器改造的方案

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