径流式除尘器+液柱塔超低排放改造应用

2019-08-0915:36:54

　　阐述了径流式除尘器+液柱塔超低排放改造方案、工作原理及技术优点，以某电厂200MW机组为实例，通过对改造后径流式除尘器阻力和出口粉尘浓度的测试和分析，提出了径流式除尘器+液柱塔工艺作为电厂超低排放改造的优选方案。

　　20世纪70年代干式电除尘器开始在电厂应用，20世纪90年代逐步普及，平均效率由1985年的906%提升到目前的大于99%。除尘器在进行高频电源、电袋复合除尘器、径流式除尘改造后，许多干式电除尘器出口烟尘含量已达到GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》要求(20mg/Nm3)。2005年以来，我国燃煤电厂烟气脱硫装置迅速发展，其中应用最为广泛的是湿法石灰石—石膏法，该方法在脱硫的同时可以进一步脱除烟尘，一些电厂脱硫出口烟尘能达到10mg/Nm3。

　　目前，电厂广泛使用的静电除尘器(简称ESP)存在3个方面的技术难题。第一，对细微颗粒物的捕集效率低，由于表面积很小的细微颗粒物主要通过扩散来获得电荷量，在电场中受到的电场力很小，容易被引风吹走而不被阳极板捕集；第二，依靠振打击落粉尘，容易产生严重的二次扬尘，使粉尘排放浓度增加；第三，高比电阻的粉尘容易引起反电晕现象，造成除尘效率降低。而径流式除尘器可以很好解决以上技术难题，受到越来越多电厂的青睐。

　　1工作原理

　　在当前严峻的环保形势下，径流式电除尘+液柱塔工艺应运而生。其中径流式除尘器是在传统静电除尘技术上的一次革新，是当前高效的粉尘超低排放控制技术。

　　径流式电除尘技术的基本原理是将收尘阳极板垂直于气流方向布置，使电场力的方向与电风作用力的方向在同一水平线上，使粉尘颗粒在电风与电场力的作用下，在阳极板上完成捕集。其结构特点是：阴阳极均采用横向布置，如图1所示。

　　径流式除尘器阳极板细微粉尘收集能力很强，对粉尘具有一定物理拦截作用，能适应较高的比电阻工况，减少收尘极数量，运行电压高于常规阳极板。收尘区与清尘区分开，其结构如图2所示。

　　图2径流式除尘器收尘结构

　　在径流式除尘器后面布置液柱塔，可以对SO2进行有效去除，实现SO2排放浓度<35mg/Nm3，另外由于液柱塔的浆液覆盖率高，可以实现对粉尘二次洗涤，与高效除雾器配合使用，可实现对粉尘的二次去除，除尘效率在70%左右，液柱塔结构如图3所示。

　　图3液柱塔结构

　　2工业应用

　　某电厂7号炉(200MW)燃煤供热机组配有1台干式、卧式、板式四室四电场高压静电除尘器，吸风机后烟道采用干法脱硫系统，改造前脱硫烟尘指标为180mg/m3，无法达到DB13/2209—2015《燃煤电厂大气污染物排放标准》的要求(10mg/m3)。结合该厂实际，该电厂7号机组决定采用在原有四级电场除尘器基础上后增加一级径流式除尘器，同时对前三级电场电源进行改造。吸风机后干法烟气脱硫系统拆除，采用上海中芬环保有限公司设计的“U”型液柱喷淋塔。采用径流式除尘器+液柱塔工艺，实现7号机组粉尘和SO2超低排放。

　　3设计参数与系统

　　3.1设计参数

　　针对该机组的设计煤种，根据合理分配负荷的设计原则，对前四级除尘器和径流式除尘器进行设计，除尘器和径流式除尘器的设计参数见表1。

　　表1前四级除尘器与径流式除尘器主要设计参数

　　3.2系统构成

　　本体部分：壳体、放电极、泡沫金属旋转阳极板、框架钢梁、灰斗、进出口烟箱等。

　　吹扫部分：蒸汽吹扫组件、压缩空气吹扫组件。

　　控制系统：低压控制系统、高压控制系统。

　　3.3系统特点

　　3.3.1采用新型阳极板

　　新型阳极板采用多孔金属材料，制成1000mm×1000mm×20mm的收尘板。多孔金属材料和新型阳极板实物如图4所示。

　　新型阳极板通孔率可达98%以上，几乎全通透结构，压降小，流量大；比表面积大，在相同通孔率下，与其他多孔材料相比有着较大比表面积，达1m2/g以上；孔径<4mm，加上粉尘颗粒径流运动，其电场强度远大于传统除尘形式，极易收集细小粉尘颗粒。

　　3.3.2采用清尘区与收尘区分开设计

　　传统的电除尘器其收尘区和清尘区未分开，在清灰过程中，部分已收集的粉尘重新返回到气流中，逸出电除尘器，致使粉尘排放增加，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。径流式除尘器采用旋转电极，旋转电极电场中的旋转阳极板始终保持干净，不会产生反电晕现象，对煤种变化的敏感性减小。旋转电极带动阳极板在集尘区与清尘区之间运动，最大限度减小二次扬尘。

　　图4多孔金属材料和新型阳极板

　　4运行效果

　　4.1阻力测试

　　径流式除尘器吹灰采用压差控制，当径流式除尘的压差达到150Pa时，吹灰装置启动运行，开始吹扫清灰。各通道吹灰1h后，停止运行，压差数据见表2。

　　表2径流式除尘器吹扫后压差

　　从表2中可看出，径流式除尘器可以保持较低运行阻力，平均运行阻力为110~120Pa。

　　4.2除尘效果

　　2014年12月，对7号机组径流式除尘器出口和液柱塔出口粉尘浓度进行测试，粉尘浓度见表3。

　　表3径流式除尘器出口与液柱塔出口粉尘浓度对比

　　通过表3可以看出，径流除尘器出口浓度<1824mg/Nm3，液柱塔出口<65mg/Nm3，符合超低排放标准要求。自2014年投入使用以来，径流式除尘器运行稳定并维持高效除尘。径流式除尘器+液柱塔工艺出口粉尘浓度运行2年内<10mg/Nm3，取得了很好的效果。径流式除尘器+液柱塔工艺在该电厂改造中取得较好的应用效果。

　　5存在问题及对策

　　5.1存在问题

　　a.除尘器排灰方式。径流式除尘器是将除尘器收集下来的细粉尘通过收尘风机抽入电除尘器入口，重新进行收集，该工艺增加前级电场负荷。

　　b.部分阳极板密封条脱落。阳极板密封条采用螺栓固定，部分螺栓由于未安装牢固，运行过程中松动，造成部分阳极板密封条脱落。

　　c.部分瓷瓶内壁结垢，电场绝缘等级降低，二次电压达不到设计值，降低了径流式除尘器收尘能力。

　　5.2解决措施

　　a.改变原设计排灰方式。将径流式除尘器收尘风机出口接入小型布袋除尘器进行收尘，然后通过水排灰将粉尘排走。

　　b.严格控制安装工艺，将密封条固定螺栓安装牢固。

　　c.在瓷瓶内增加压缩空气吹扫装置，对瓷瓶内壁进行间断性吹扫，防止瓷瓶内壁结垢。

　　6结论

　　a.径流式除尘器+液柱塔工艺可稳定高效除尘。该工艺采用电除尘+水利覆盖除尘为一体的除尘机制，提高了除尘效率。7号机组采用此工艺以来，达到了径流除尘器出口粉尘浓度<1824mg/Nm3，液柱塔出口粉尘浓度达到<10mg/Nm3的超低排放标准要求。

　　b.径流式除尘器运行平均阻力为110~120Pa，比同除尘能力的布袋除尘器阻力500Pa低400Pa左右，采用该除尘脱硫工艺大大降低了风烟系统阻力，降低了吸风机电耗和厂用电率。

　　c.径流式除尘器+液柱塔工艺具有广阔的市场前景，该工艺不仅可以应用于新建电厂，而且可有效地应用于现有电厂的电除尘器系统改造，利用现有电厂的电除尘器一个电场改造为径流式除尘器，无需额外占地和空间；另外，径流式除尘器阳极材料可以循环利用，不产生二次污染。因此，径流式除尘器+液柱塔工艺可作为电厂超低排放改造的优选方案。

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