高频双区组合技术在电除尘器改造上的应用

陈立忠

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

高频双区组合技术在电除尘器改造上的应用

陈立忠

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

介绍了广东某电厂一期1×300MW机组电除尘器因受场地限制，采用“高频双区组合技术”进行改造，改造后的除尘效率由99%（设计）提高到99.9%以上，为国内同类设备的提效改造提供了成功经验。

电除尘器;高频电源;双区结构;节能控制;反电晕自动检测功能

1 工程概况

广东某电力有限责任公司#1机组于1994年投产，锅炉为东方锅炉厂生产的300MW机组亚临界中间再热自然循环单炉膛、全悬吊露天布置、平衡通风，燃煤汽包炉，配套两台兰州电力修造厂生产的RWD-KFH/ZHJ229.6-3×2型静电除尘器，设计除尘效率≥99%，极板型式为大C型板，极线型式为鱼骨针配辅助电极，出口设槽极板，振打方式全部采用侧部绕臂锤振打。其高压供电和控制装置是一、二电场GGAJO2-0.8/72H型、三电场GGAJO2-1.0/72H型的整流变压器。

投产初期，该电除尘器运行状况较好，运行参数较高。目前该电除尘器运行已超过12年，设备本身出现了很多问题，且烟囱冒烟也很大。主要问题有：阳极板振裂、阴极线老化断线、振打锤及承击砧磨损、阴极线齿（针）尖钝化；阴阳极板紧固螺栓经长期振打大部分已松动、顶部屋面板腐蚀严重，部分内层板塌落、爆裂，增加漏风率；高压控制柜内设备发热严重，高、低压柜元器件老化；高、低控制柜控制电缆，动力电缆老化等，从而导致电除尘缺陷率高、设备的可靠性差，严重影响了除尘效率。为此，该电厂于2007年1月对电除尘器进行了增效改造，改造范围包括一期两台炉电除尘器及辅助系统所有设备和设施的设计供货、安装施工和调试，具体为电除尘机电设备、气力输送、土建勘察与原基础加固施工、控制室装修、设备安装及调试、干式变压器扩容更换、场地绿化等。

2 原电除尘器参数

2.1 原电除尘器主要技术参数（见表1）

表1 原电除尘器主要技术参数

2.2 煤质分析

设计煤种为50%贫煤+50%无烟煤。并按校核煤种40%贫煤 + 60%无烟煤和100%贫煤分别校核。

甲方锅炉设计煤种和校核煤种煤质分析见表2中（一）；入炉燃煤工业分析见表2中（二）。

表2 锅炉设计煤种和校核煤种煤质分析

2.3 飞灰成分（见表3）

表3 飞灰成分

2.4 存在的主要问题及改造要求

2.4.1 存在的主要问题

由于近年燃煤市场的变化，尤其是燃煤灰分大幅上升，发热量大幅下降，使锅炉出口烟气量和烟气含尘量大大增加。该电厂一期1998年投入运行，根据现在执行的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）的规定，同时根据电厂的实际检测数据，除尘器实际效率只有98.62%（低于原设计的99%），造成除尘器出口排放浓度356mg/m3，远远不满足现排放标准。

原除尘器设备存在的主要问题有：1）进口喇叭气流分布板磨损、变形明显，严重影响气流分布均匀性，导致电场内存在串流、涡流以及部分烟气流速过高现象；2）阴、阳极系统变形，导致异极距偏移，抑制二次电压的升高；3）由于运行时间较长，导致振打机械结构失效，严重影响极板、极线的清灰效果。

经过现场勘察，施工方提出了在原除尘器出口端与风机之间的空间增加一个电场的改造方案，总共4个电场，每个电场有3个小分区。

2.4.2 改造要求（见表4）

表4 改造要求

3 改造方案

3.1 改造方案选取

（1）由于设计煤质的进口含尘浓度高达29.355g/Nm3，不仅会削弱电晕极附近的场强，而且极易造成前电场的“电晕封闭”，因此采用了国产“高频电源”代替了常规工频电源供电，采用该“高频电源”，可以将电流提高一倍，从而防止“电晕封闭”现象的发生。同时，高频电源能提供更高的输出电压，可达工频电源的1.3倍，有效增大电晕功率，提高除尘效率。

（2）由于电厂燃用煤为高灰分的劣质煤（热值仅为22,390kJ/kg，灰分Aar又高达30.92%），除尘器处理烟气量相比同类机组更大，处理飞灰含量也更大。另外，飞灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3的含量较高（三者之和为92.54%），相应粉尘的比电阻也比较高。而对除尘有利的碱金属Na2O的含量仅为0.65%，粉尘的体积导电性相对较差。而且，一般末电场粉尘较细，若粉尘电阻又较高，则极易发生“反电晕”，导致电场击穿电压降低，电流大幅上升，能耗增加但除尘效率下降。所以针对这种情况，在末电场采用了“机电多复式双区高效收尘技术”。常规单区除尘器的荷电和收尘是在同一区段进行的，很难兼顾荷电与收尘都达到最好状态。而对于高比电阻粉尘，由于在收尘板上粉尘的电荷难以释放，沉积到一定厚度的尘层上会产生反向高场强，从而导致尘层间气隙击穿而发生反电晕，使除尘效率大大下降。而“机电多复式双区高效收尘技术”是将荷电与收尘分开，使各区段的电气运行条件最佳化，以适应高比电阻粉尘，防止反电晕的发生，提高除尘效率。

（3）根据煤灰特性和电除尘适应性分析，结合除尘效率高达99.99%的要求及现有的场地条件，提出了以下方案：

1） 利用原三电场的柱距采用顶部振打除尘器，布置成标准的3个电场9分区结构，在与风机之间新增一个电场，形成4个电场、12个小分区，保留原壳体、灰斗等外壳，加高极板，更换阴阳极和振打系统，电气设备换新，变压器0.8A/72kV、1.0A/72kV利旧。

2） 1、2分区用高频电源，第10～12分区用双区结构。掏空原电除尘器内部阴、阳极等，拆除原电除尘器顶板及顶梁；保留原电除尘器壳体、喇叭、灰斗、钢支架及基础等。

3） 阴阳极振打方式全部更换为加强型顶部电磁锤振打器，振打锤的提升高度范围为0～450mm，提高对电极振打清灰能力的可调范围，同时可实现独有的“断（欠）电振打清灰”功能，提高清灰效果。

4） 同时第一电场采用“节能型高频电源”，以进一步突出节能和除尘效果。

在该电除尘器改造项目中，除单纯采用增大集尘面积的改造方式之外，还应用了“高频”、“双区”、“ 反电晕自动检测功能”三种技术相互融合的高频双区组合等新技术，为该改造项目的成功奠定了基础。

3.2 电除尘器改造后主要技术参数（见表5）

表5 电除尘器改造后主要技术参数

3.3 高频双区组合技术特点

3.3.1 前电场采用高频电源供电

高频电源的作用有：

（1）对高风速和微小粉尘，高频电源可减轻和解决前电场电晕封闭和高比电阻粉尘荷电问题；

（2）能提供更大的输出电流，可达工频电源的2倍；

（3）能提供更高的输出电压，可达工频电源的1.3倍；

（4）第一电场采用高频电源，与采用常规电源相比，在同样的电除尘器规格条件下，对驱进速度的改善系数在5%左右，又减轻了进入后电场的粉尘负担，并使整台除尘器除尘效果增强；

（5）节能效果显著。

3.3.2 末电场采用机电多复式双区技术

双区结构的设计是采用多个连续的复式配置，同时荷电区与收尘区分别采用独立的供电电源（见图1）。特别是其收尘区，在400～450mm极距条件下，运行电压可达到80kV以上，大大强化了收尘效果。其主要特点如下：

（1）强化荷电，利用强放电特征针刺状电极和复式充电实现对粉尘的充分荷电。

（2）强化收尘，通过运行电压高的收尘区对包括细微颗粒的所有荷电粉尘实现有效捕集。

（3）收尘区采用接负高压的圆管式辅助电极：1）加强对正离子粉尘的捕集；2）实际运行电晕电流很小，可防止高比电阻粉尘反电晕的发生；3）节能效果显著。

图1 机电多复式双区电除尘器荷电与收尘电场布置示意

3.3.3 反电晕自动检测功能的应用

反电晕自动检测功能的作用有：减轻高比电阻粉尘反电晕影响，提高除尘效率。

反电晕自动跟踪控制的具体做法为：先检测反电晕是否发生；再选择合适的方式进行自动控制。

反电晕的检测方法有：

（1）根据V-I曲线出现拐点的现象，通过检测V-I曲线的斜率来检测曲线拐点的发生，进而检测反电晕的发生。

（2）反电晕发生后，具有一定的迟滞效应。也就是说，当反电晕发生以后，降低电流并不能很快消除反电晕，表现在下降的V-I曲线和上升的V-I曲线不重合。这也是一种可以用来检测的方法。

（3）同样，反电晕一旦发生，电压电流的波形也会发生变化，特别是电压波形的谷值在反电晕比较严重时，会低于起晕电压值。所以分析电压波形的峰值和谷值的关系也是一种灵敏的检测方法。

（4）测量二次电压衰减的变化来检测反电晕。

反电晕自动跟踪控制过程见图2。

图2 反电晕自动跟踪控制过程示意图

4 改造结果

改造后，某电力试验研究所于2007年8月29日在1号机组负荷大于85%额定负荷的情况下进行了测试，测试结果如下：1）气流分布均匀性指标≤0.2，达到良好水平；2）1#炉除尘效率在负荷269MW的条件下，进口烟气量为2360kg/h、入口浓度28.8g/m3、出口排放浓度为25.21mg/m3、除尘效率为99.91%，满足协议排放要求。

5 小结

本项目的成功改造说明只要针对具体的工况条件和煤种适应性分析，方案选择得当，电除尘器完全能够满足国家排放要求。特别是采用“高频双区组合等新技术”，对高流速和细小粉尘的收集，有明显的效果。对于满足现今严格的排放标准和节能降耗方面有更加广阔的应用前景，尤其适用于旧电除尘器提效改造工程领域，对于同类型的电除尘器改造也有借鉴意义。

[1]原永涛，林国鑫，等.火力发电厂电除尘器技术[M].北京：化学工业出版社.

[2]黎在时.静电除尘器[M].北京：冶金工业出版社，1992，4.

[3]郭俊.电除尘用大功率高频高压电源的开发[C].郑州：第十一届全国电除尘学术会议论文集，2003.

[4]广东省电力试验研究所站.（该项目一期改造工程）建设项目竣工环境保护验收检测表[R].2009，10.

[5]张德轩，孔春林，等.高比电阻高浓度飞灰电除尘器的问题及对策[C].第十三届中国除尘技术论坛文集，2009，10.

Application of Combined Technology of High-Frequency Power Supply & Double-stage in ESPs Upgrade

CHEN Li-zhong
(Fujian Longking Co., Ltd, Longyan Fujian 364000, China)

The paper introduces a renovation & modification project, Guangdong of 1×300MW thermal power plant phase-I.As the limited space, the advanced combined technology of high-frequency power supply & double-stage ESP is adopted and the rate of dust removal is increased from 99% up to 99.9%, which provides the excellent and successful experiences for R&M of other similar power plants in the country.

ESP; high-frequency power source; double-stage structure; energy saving control; corona automatic testing function

X701.2

A

1006-5377（2012）05-0031-04