關(guān)于低溫電除塵關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

撫順遼電運(yùn)營(yíng)管理有限公司 單 闖

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度日益提高，鍋爐、電除塵器在大氣污染處理上需要取得突破和改善。低溫電除塵技術(shù)致使電氣除塵效率提高，不僅滿足低排放的要求事項(xiàng)，還可以減少電力消費(fèi)、下游設(shè)備規(guī)格的減少以及消除SO3的大部分脫硫水使用的比率等。因此，對(duì)低溫電除塵技術(shù)系統(tǒng)性研究較為重要。

1 低溫電除塵技術(shù)的效率

與普通電機(jī)集振技術(shù)相比，低溫電除塵器除塵效率有較大提升，主要原因是：一是使煙塵中產(chǎn)生的硫酸比電阻值更要低一些，然后再將硫酸煙灰的冷凝溫度，逐步降低到硫酸露點(diǎn)溫度以下時(shí)的最大濃度SO3。此時(shí)，硫酸霧會(huì)被迅速冷凝和擴(kuò)散到硫酸塵埃表面，使這種硫酸粉塵物質(zhì)自身的各種物化反應(yīng)性質(zhì)發(fā)生了相應(yīng)變化，使粉塵的電阻率降低。在大型燃煤電廠，溫度驟然降低會(huì)導(dǎo)致使鍋爐粉塵排放低于鍋爐電阻本身。

二是電壓升高。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，一般煙氣溫度每降低100℃，電場(chǎng)的破壞電壓就提高3%左右。在實(shí)際應(yīng)用中，有效地避免了反日冕，因此破壞電壓的上升會(huì)更大。

三是減小了煙霧量。煙的溫度降低，煙的量就會(huì)降低，高于集塵面積，同時(shí)增加粉塵停留在電場(chǎng)的時(shí)間。

四是平均顆粒密度增大。煙氣溫度迅速降落到硫酸露點(diǎn)溫度以下，煙氣灰中析出的一大部分SO3粒子凝聚即成硫酸霧并附著覆蓋在塵埃表面，促進(jìn)形成了許多微小粉塵粒子的聚集，平均粒徑迅速增大，這項(xiàng)應(yīng)用有利于顯著提高煙氣除塵處理效率[1]。

2 低溫電除塵技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 低溫腐蝕

隨著煙氣溫度降低，煙氣中析出的一大部分SO3會(huì)在大氣中迅速冷凝并形成大量具有一定腐蝕性氣體的硫酸霧。對(duì)于煙霧溫度如果低于酸露點(diǎn)溫度時(shí)是否可能會(huì)引起發(fā)生設(shè)備低溫腐蝕，一些學(xué)者通過(guò)試驗(yàn)研究報(bào)告結(jié)果表明，合適的ESP入口粉塵濃度下SO3仍能持續(xù)凝聚黏附在粉塵表面，不會(huì)再引起設(shè)備的腐蝕。據(jù)三菱重工的研究數(shù)據(jù)結(jié)果分析顯示，三菱重工所供應(yīng)的火力發(fā)電廠所用的低溫電機(jī)在硫黃灰塵濃度比大于10倍時(shí)，腐蝕率幾乎等于0，因此也沒(méi)有可能發(fā)生嚴(yán)重低溫電機(jī)腐蝕等問(wèn)題。

2.2 二次揚(yáng)塵問(wèn)題

在低濕低溫電聲除塵的系統(tǒng)環(huán)境中，次生粉塵濃度對(duì)凈化煙氣的排放效率起到?jīng)Q定性作用，應(yīng)著重采取一些治理次生粉塵污染的綜合措施。一是采用離線振動(dòng)除塵技術(shù)。振動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生時(shí)可以切斷通道周圍的氣流，使之停電，使其獲得更好的清潔凈化效果，提高技術(shù)效果。二是出口密封內(nèi)的氣流分布于出口處板，導(dǎo)致未能及時(shí)捕獲而造成二次飛揚(yáng)的粉塵。

2.3 灰斗堵塞問(wèn)題

由于對(duì)溫度要求普遍較低，材料本身的空氣流動(dòng)性能力也降低，容易因此形成縫隙堵塞。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，三菱重工提出的相應(yīng)問(wèn)題的治理措施對(duì)策：一是增加灰料斗的卸角灰。二是灰斗的內(nèi)部墻壁不僅高度上還需加強(qiáng)隔熱或保溫，在其墻壁下部還設(shè)計(jì)了蒸汽加熱器或電加熱器以輔助進(jìn)行高溫有效蒸汽的加熱，強(qiáng)化的蒸汽加熱管內(nèi)須涂抹一層遠(yuǎn)紅外線涂料，以有效保證使其下泄排灰道保持通暢。三是灰斗的外框內(nèi)壁上可適量涂用可增加其內(nèi)部墻壁光滑度的防滑材料。

3 低溫電機(jī)除塵技術(shù)的改善措施及其應(yīng)用

3.1 第二次揚(yáng)塵應(yīng)對(duì)措施

低溫除塵器經(jīng)處理之后的除塵煙氣溫度通常均限制在酸露點(diǎn)以下，提高到了整個(gè)除塵系統(tǒng)電機(jī)性能和整個(gè)除塵系統(tǒng)裝置效率，大幅度降低了粉塵比電阻，使除塵器二次粉塵的總揚(yáng)塵率得以有所節(jié)制逐步增加。同時(shí)，為達(dá)到目的進(jìn)一步防止除塵二次揚(yáng)塵，可以再分別考慮采取下面這兩種防塵治理工藝措施，即盡可能適當(dāng)合理的逐步增加除塵器電機(jī)系統(tǒng)的有效供電設(shè)備容量，同時(shí)考慮增加大氣流通擴(kuò)散的有效面積，降低有害粉塵煙氣顆粒的空氣流通或擴(kuò)散的速度，設(shè)置一種比較穩(wěn)定合適的電場(chǎng)量。也可選擇采用旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)或離線振動(dòng)技術(shù)。

同時(shí)，可以積極采取了以下技術(shù)措施：其一配備離線振打系統(tǒng)。離線振打技術(shù)的系統(tǒng)配置，在ESP有若干個(gè)煙氣通道，其進(jìn)出口相關(guān)位置設(shè)置有煙氣擋板，通過(guò)關(guān)閉需要振打煙氣通道的擋板，同時(shí)對(duì)該煙氣通道內(nèi)的電場(chǎng)停止供電，并通過(guò)風(fēng)量調(diào)整措施防止相鄰?fù)ǖ罒煔饬髁看蠓黾?，降低二次揚(yáng)塵。其二由于低溫電除塵器開(kāi)始運(yùn)行后放電極上會(huì)附著粉塵，且附著程度會(huì)隨著時(shí)間的推移而加劇。放電極因?yàn)榉蹓m附著而變得肥大后會(huì)導(dǎo)致電暈電流不均一，集塵板上電流較少的部分不僅集塵少，而且與集塵板的黏附力、粒子間的凝聚力減弱，易產(chǎn)生脫落揚(yáng)塵。相比在低溫ESP中因?yàn)榉烹姌O的粉塵附著程度、電極臟污而造成的電暈電流不均勻與低溫ESP的情況基本相同，但是因?yàn)榈蜏谽SP中粉塵的比電阻高，在集塵板上的荷電吸附力也較高，一般不會(huì)發(fā)生脫落揚(yáng)塵現(xiàn)象。為解決這一問(wèn)題，采用了不易受粉塵黏附影響的新型放電極（針刺左右不變但是長(zhǎng)度更長(zhǎng)），從而可以保持電流密度分布均勻，能夠?qū)㈦娏鬏^小的區(qū)域的二次揚(yáng)塵抑制在最小。

3.2 防止灰斗腐蝕、堵灰

為有效防止由于露水凝結(jié)造成道路的突然閉塞，需要采取適當(dāng)溫度需要使用大面積的蒸汽爐加熱路面或路面用電加熱，加熱面溫度要超過(guò)灰斗溫度的2/3。

3.3 灰斗蒸汽的加熱

低溫電除塵器的煙氣溫度低，因而集積余灰的相應(yīng)溫度低，灰的流動(dòng)性就差。因此，為防止灰在灰斗內(nèi)進(jìn)一步降溫而導(dǎo)致灰斗堵灰，在低溫電除塵器設(shè)計(jì)時(shí)要求灰斗加熱面積大于灰斗高度的2/3。

3.4 清洗絕緣體熱風(fēng)

低溫電除塵器由于煙氣溫度在酸露點(diǎn)以下，絕緣體等位置容易被局部結(jié)腐蝕，故在電振器上安裝了熱風(fēng)清掃系統(tǒng)。在實(shí)際運(yùn)行中，熱風(fēng)發(fā)生器的運(yùn)行溫度數(shù)據(jù)沒(méi)有上傳到上位計(jì)算機(jī)，沒(méi)有相應(yīng)的報(bào)警機(jī)制，因此發(fā)電廠的相關(guān)監(jiān)視人員不能直接發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)發(fā)生器的問(wèn)題。而且，電機(jī)維修人員沒(méi)有接受相應(yīng)的培訓(xùn)，在檢查設(shè)備時(shí)無(wú)法判斷設(shè)備是否正常運(yùn)行，導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)期不正常運(yùn)行得不到維修[2]。

4 低溫電除塵技術(shù)的基本原理和特點(diǎn)

4.1 低溫電除塵技術(shù)的基本原理

我國(guó)燃煤電廠鍋爐煙囪的鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度值一般均為120～130℃，實(shí)際在運(yùn)行期間的實(shí)際鍋爐設(shè)計(jì)排煙溫度數(shù)值比鍋爐設(shè)計(jì)溫度值高20～50℃，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于煙點(diǎn)溫度。排煙爐溫度過(guò)高就會(huì)降低產(chǎn)生的鍋爐效率、電除塵效率、脫硫銷售效率低下以及增加脫硫水消耗量等問(wèn)題，低溫電除塵技術(shù)是解決上述問(wèn)題的有效方法。采用低溫電除塵技術(shù)，可瞬間將低電集塵器的入口煙氣溫度快速降低到酸雨點(diǎn)溫度以下，較大地提高電集塵凈化效率，同時(shí)抓住高效率SO3，確保了燃煤余熱電廠排放滿足低硫排放限值要求，有效減少了PM2.5排放。

低煙低溫電熱除塵器技術(shù)的工藝基本原理一般是指，通過(guò)煙氣冷卻器系統(tǒng)或通過(guò)煙氣熱交換系統(tǒng)，來(lái)將電除塵器入口部分的煙氣溫度逐步降低到耐酸露水以下，溫度從120～130℃降低到約90℃。在硫酸吸收塔和SO3的濕式聯(lián)合脫硫反應(yīng)系統(tǒng)過(guò)程中，SO3溶液被迅速冷凝即成了顆粒直徑相對(duì)較窄小的硫酸氣溶膠，而且聯(lián)合脫硫反應(yīng)溶液本身對(duì)高濃度SO2水的硫酸吸收的速度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)地快到于SO3，去除硫酸吸收塔里的硫酸氣溶膠效果較差。

煙氣介質(zhì)中高濃度的硫化氫SO3能與高濃度水蒸氣發(fā)生結(jié)合并產(chǎn)生大量硫酸霧，在煙氣系統(tǒng)中滯留的大量灰塵所吸附而中和，抵抗力明顯降低，這樣就會(huì)被電動(dòng)減震器捕捉到。同時(shí)在吸收塔后增加再熱器，利用煙氣余熱抬升煙氣溫度，防止下游設(shè)備腐蝕，無(wú)煙氣泄漏，可以徹底消除白煙及石膏雨。該技術(shù)不僅保證了更高效率的除塵效果，還可以有效解決下游設(shè)備的防腐蝕難題。

4.2 提振效率高

由于硫酸煙氣溫度常明顯低于硫酸露點(diǎn)溫度，煙氣過(guò)程中產(chǎn)生大量SO3產(chǎn)物并與硫酸大部分水蒸氣相結(jié)合，產(chǎn)生來(lái)的大量硫酸霧水會(huì)直接被在硫酸煙氣過(guò)程中被吸附著的大量二氧化硫灰塵吸附、中和，比灰塵抵抗明顯減少，有效地消除了反日冕現(xiàn)象，提高了電塵清除效率。此外，由于電站煙氣溫度相對(duì)降低，煙氣流速隨之降低，使進(jìn)入電站塵埃中停留的時(shí)間隨之增加，提高了塵埃聚集面積，電場(chǎng)的擊毀電壓也提高了除塵效率。

4.3 SO3有效地分離氣體和PM2.5

根據(jù)全球脫硝系統(tǒng)技術(shù)水平及其生產(chǎn)裝備結(jié)構(gòu)的整體進(jìn)步速度，以及轉(zhuǎn)型升級(jí)需求及電廠可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展環(huán)境的實(shí)際要求，目前國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠煤煙管理方法正處于從傳統(tǒng)工業(yè)煤煙處理階段迅速向煙氣綜合凈化處理技術(shù)階段迅速轉(zhuǎn)變過(guò)程（主要包括PM2.5，重金屬hg，SO3等污染物控制）。在硫酸吸收塔和SO3的濕式聯(lián)合脫硫反應(yīng)系統(tǒng)過(guò)程中，SO3溶液被迅速冷凝即成了顆粒直徑相對(duì)很窄小的硫酸氣溶膠，而且聯(lián)合脫硫反應(yīng)溶液本身對(duì)高濃度SO2水的硫酸吸收的速度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)地快到于SO3，去除硫酸吸收塔里的硫酸氣溶膠效果不好。因去除率低，煙氣溫度低而產(chǎn)生煙氣系統(tǒng)終端設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題，同時(shí)也是造成青煙、酸雨等大氣污染問(wèn)題的根源。目前，火力發(fā)電廠將SO3氣體處理提高到一個(gè)新的高度，低溫電機(jī)除塵技術(shù)有效地消除了SO3氣體，將排放控制在合理限度內(nèi)。電振器入口處的硫酸煙氣溫度較快被降低到了硫酸露點(diǎn)溫度以下，氣態(tài)SO3即逐漸變冷成了液態(tài)的硫酸霧。

由于電除塵器中的硫酸吸入口粉塵濃度含量較高，灰塵顆粒的總質(zhì)量相對(duì)的表面積也就較大，為進(jìn)一步防止液態(tài)硫酸霧粉塵顆粒凝結(jié)，創(chuàng)造出一種良好且穩(wěn)定的粉塵過(guò)濾環(huán)境條件。根據(jù)我國(guó)目前相關(guān)研究試驗(yàn)技術(shù)表明，國(guó)內(nèi)主流的濕式鍋爐煙塵高效脫硫與凈化技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)中的SO3煙氣脫硫率提高較為一般，約在30%，但可以通過(guò)使用低溫電除塵技術(shù)，使其SO3的煙塵脫硫凈率進(jìn)一步提升，能達(dá)到90%及以上（具體煙氣的硫比（d/s），即煙氣灰塵濃度和硫酸霧濃度之比）。綜上所述，低溫除塵技術(shù)較大提高了煙氣除塵系統(tǒng)效率，減少了大量PM2.5直接排放，去除掉了部分SO3，減少控制大氣煙塵中有機(jī)硫酸鹽氣溶膠顆粒（二次生成的PM2.5）等的污染生成。

4.4 低溫除塵適應(yīng)性與防腐控制

研究表明，低溫電除塵技術(shù)及其配合熱交換器的腐蝕程度與回硫比有關(guān)，形成合適的回硫比該項(xiàng)技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，防止設(shè)備發(fā)生腐蝕。

該項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)借鑒一些國(guó)外環(huán)保先進(jìn)處理技術(shù)，結(jié)合了我國(guó)燃煤火力發(fā)電廠污染的嚴(yán)重實(shí)際排放情況，進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，形成比較適合當(dāng)今我國(guó)國(guó)情需求的節(jié)能新型綜合環(huán)保工程管理應(yīng)用技術(shù)模式和工藝。低溫電除塵技術(shù)還可迅速將燃燒電機(jī)內(nèi)的有害空氣煙氣溫度直接降低到酸露水溫度以下，較大提高電廠除塵煙氣效率，同時(shí)還可有效去除集震區(qū)SO2，使燃煤火力發(fā)電廠排放滿足極低污染物排放指標(biāo)要求。其同樣還能有效地大幅減少空氣中PM2.5污染物的總排放量。還可以直接回收利用燃燒回收出的部分熱量。國(guó)內(nèi)有多家重點(diǎn)燃煤電廠先后成功研制、啟動(dòng)生產(chǎn)了高效低溫電除塵器，證明應(yīng)用該先進(jìn)技術(shù)完全能夠滿足國(guó)內(nèi)環(huán)保超低排放煤標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)和很廣闊的市場(chǎng)前景。

5 應(yīng)用前景

低溫電除塵技術(shù)具有低溫?zé)煔鉁囟鹊汀⒊龎m效率高、SO3有效除氣、發(fā)電運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低、可靠性高等特點(diǎn)，同時(shí)國(guó)內(nèi)外多個(gè)燃煤電廠低溫除塵器的成功投運(yùn)證明，通過(guò)進(jìn)行了脫硫，通過(guò)脫硝設(shè)備的合作，低溫電除塵技術(shù)可有效滿足最新超低排放要求。該項(xiàng)新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，不僅擴(kuò)大了電除塵器的覆蓋面，也為節(jié)能減排開(kāi)辟了新的途徑。

6 應(yīng)用現(xiàn)狀

一是根據(jù)國(guó)際相關(guān)試驗(yàn)研究，硫黃分子中的硫化氫比例大于10時(shí)，低溫腐蝕率則為0。由于國(guó)內(nèi)目前使用由三菱重工業(yè)啟動(dòng)裝置的低溫電除塵器材料中含有硫黃分子的硫化氫比例一般為大于100，所以不存在低溫電振器中的硫低溫腐蝕問(wèn)題。但是，高濃硫煤的最佳工作溫度狀態(tài)研究還沒(méi)有正式得到大規(guī)模工程實(shí)際應(yīng)用，要充分注意到煤種特性的季節(jié)性變化問(wèn)題和對(duì)高硫煤應(yīng)用帶來(lái)的重大影響。

二是以低溫電除塵器出口煙塵中第二揚(yáng)塵為主要素材，采取第二揚(yáng)塵防治措施，可以采用離線振蕩或移動(dòng)電極除塵技術(shù)。

三是低溫電機(jī)除塵脫硫技術(shù)具有較高的煙氣除塵處理效率，SO3去除率最高可達(dá)到90%及以上。該脫硫技術(shù)將是未來(lái)環(huán)保型的燃煤余熱電廠中的一種優(yōu)先的除塵技術(shù)工藝，還可以考慮與一些其他先進(jìn)成熟環(huán)保技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化組合，作用較多。

四是該項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)借鑒一些國(guó)外環(huán)保先進(jìn)處理技術(shù)，結(jié)合我國(guó)燃煤火力發(fā)電廠污染的嚴(yán)重實(shí)際排放情況，進(jìn)行系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，形成比較適合當(dāng)今我國(guó)國(guó)情需求的節(jié)能新型綜合環(huán)保工程管理應(yīng)用技術(shù)模式和工藝。低溫電除塵技術(shù)還可迅速將燃燒電機(jī)內(nèi)的有害空氣煙氣溫度直接降低至酸露水溫度以下，提高了電廠除塵煙氣效率，同時(shí)還有效去除集震區(qū)SO2，使燃煤火力發(fā)電廠排放滿足極低污染物排放指標(biāo)要求。

7 總結(jié)

國(guó)內(nèi)有多家重點(diǎn)燃煤電廠先后成功研制啟動(dòng)生產(chǎn)了高效低溫電機(jī)集成器，證明應(yīng)用該先進(jìn)技術(shù)完全能夠滿足國(guó)內(nèi)環(huán)保超低排放煤標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)和廣闊的市場(chǎng)前景。這幾項(xiàng)環(huán)保新技術(shù)研究成果的相繼開(kāi)發(fā)并得到應(yīng)用，不僅顯著擴(kuò)大改善了低溫電塵器裝置的有效使用范圍，還開(kāi)辟出了我國(guó)實(shí)現(xiàn)電力節(jié)能高效減排工作的新途徑。