集多项新技术的高效节能电除尘器的研究和应用

常规单 区电除尘器经常遇到以下问题 ： ） １ 电场中粉尘 的荷电与收集都在同一区段 进行， 加强荷电与提高电场工 作电压 因电场结构问题 而相互制约 ， 使得 荷电粉尘 的驱进 速度受到限制 ， 电除尘潜力没有得到最大发挥 ； ） ２ 当收集 高比电阻粉尘时， 由于 电场 电流较大 ， 使得 收集阳极板 表 面的粉尘层上产生较高的电位差 ， 导致尘层气隙高场强 并 而击穿引发反电晕问题 ； ） ３ 较大量荷正离子的粉尘 未能得 ２４ 收 尘区采用８ ｋ 高电压等级 电源供 电 。充分发挥 ． ０Ｖ 到充分的捕集。 而研究开发的新型双区电除尘技术的主要 收尘 区电气性 能
降低 了２ ％以上 。这种新 型线型非常适合 用于排放要求 放水平是 十分有效 的。 ０ ｌ 《 ｌ ｌ
Ｂ
． 很严 的电除尘器后级 电场 ，因为提高了 电场强度 ，因而 ２２ 阴阳极分小区布置、复式组合
对捕集细微粉尘更为有效 ，对 高风 速适 应性好 ，又可 以
根据实际项目场地大小和设计的要求， 可沿电场长度方
能和造价 。大型 电除尘器 的跨度大 ，采用传统 的设计方 机组 等大型 电除尘器 ，典型 的几何模 型如 图７ 示 ，为 所
式 ，其构件外形尺寸大 ，不利 于制作 和安装 ；钢材用量 单列三室结构 。
大 ，设备造价高 ；多室组成 的结构 ，气流量偏差调试 困
难 。为 了解决上述 问题 ，应用现代结构分析手段 ，对大 型 电除尘器的结构体系进行深入研究 ，同时应用计算机 仿真技术对多室大型 电除尘器流量分配与气流分布均匀 性等 内容进行 研究 。
４２ 机 电多复式双区技术节能潜力的研究 ．
图７ 典型 的几何模型结构图
４ 电除尘器节能 技术 的研究 与开发
为了达到本项 目 “ 在同等设计 输入输 出条件下 ，与
原有 电除尘器相 比降低能耗 ２ ％以上 ”的 目标 ，重点对 ０
电除尘器 的新 型 阴极 放 电线 型应用 、双 区 电场极配应 用 、高频 电源应用 、供 电电源选型改进 、电加热合理配 置和节能智能控制技 术等方 面进行 了研发 。
较 大幅度地节 能。同时 ，该线 型工 艺简单 、成本不高 、 振打清灰效果 良好又不断线 ，是一种优秀 的新线型 。
一
向设置２ ３ ～ 组荷电与收尘小区并呈复式交错布置 （ 如图４ 。 ）
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图４ 机 电 多 复 式 双 区 电场 极 配 形 式 布 置 示 意 图 １ 四 个 系 列 的 新型 电 晕 线
机 电多复式双区 电除尘技术在 收尘 机理方 面 ，前区
（ 电区 ）进行充分荷 电，在 阳极板上 收集带 负离子的 的电流密度选用 电源 电流容量 。因此 ，该极配及供电在 荷
粉尘 ；而后 区 （ 收尘 区 ）的圆管辅助 电极 和阳极板构 成 提高除尘效 率的同时具有明显的节能特征 。
均匀 的电场 ，可提高 电场强度和击穿 电压 ，此 区的电晕 ２５ 新型双区技术的应用情况 ．
对于单列三室大型 电除尘器结构体系 ，由于联通烟道 的 能 电流太大 、电压太低 ，既 降低 了除尘效率又浪费 了电 几何形状复杂 ，造成三室之 间的阻力差别较大 ，容易使 能 。因此结合新型 电晕线 的开发对 电晕线 的节能效果进 Ｗ０ Ａ 流量偏差＞ ０ 单靠在除尘器进 口喇叭内加装分流 行研究 ，开发 的其中一种 Ｃ ９ 波形线 ，除了具有优 良 ±１％，
０ 导 流板 ，不能达 到设计要求 ，传统 的研究方法是通过按 的电气性能和除尘性能 ，还有超过 １％的显著节能效果 。
中 一 环保 产 业 ２ １ ． ０１７
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证 ，在同样的电除尘器规格条件下 ，对驱进速度的改善 比例缩小 的物理模型试验不断地摸索总结来实现 ，但存
系数在 １％以上 ，最高 可达 １％。 目前 ，在燃煤火 电行 在模 型试验 占地大 、耗时长以及费用高等问题 。为此 ， ０ ６ 业 ，设计 完成并 正在安装 （ 已安装 ）的采 用双区技术 重点对 影响电除尘器气流分布的重要部件单元进行 了计 含
的新 型电除尘器 已达近百 台套 。
算 分析研究 ，并建立 了２ Ｄ、３ Ｄ 一 － 全尺寸 电除尘器分析 数模 ，结合项 目物理模型试 验和工程项 目实测数 据 ，对 ＣＤ Ｆ 数学模拟方法进行 比对 ，找 出其 中的差异 ，并对数
３ 大型 电除尘器结构体系的研究与开发
电除尘器结构体 系的确定 和设计是 电除尘器结构设 模进行修 正 ，最终得 到能准确模拟 的模 型。该技术现成 计 的关键 问题 ，其设计合理与 否关 系到设备 的安全 、性 功应 用于邹 县２ ０ ０ １ ０ ＭＷ机 组 、海 门电厂２ ０ ０ ｘ ×１ ０ ＭＷ
３ ６
ｉｌ ｍ
集 多 Ｉ 觚 按 市 日 高 效 节 能 贞 ｇ
电 除 尘 器 Ｂ ｜ 究 和 应 用 ｇＨ
郭 俊 ，廖增 安，陈丽艳 ，戴海金 ，郑 国强 ，章华熔，陈威祥
（ 福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 ３４ ０ ） ６０ ０
摘
要 ： 当今环保新 标准即将 出台的大背景下 ，综合应用各种新技 术是 电除尘器应对挑 战的有 效方法 在
器 多室流量分配问题
了保证粉尘荷 电 ，需要较大 的电流 。但在后级 电场 ，在
一
流量分配及气流分布均 匀性是 影响除尘效率的重要 因素， 标准要求电除尘器每个室的流量偏差不超过± ％。 ５
定 电流条件下 ，却需要尽可能提高 电压 。如果 电晕线
设计不合理 ，前级 电场可能 电流不 足 ，而后级 电场又可
于一般配 置的都是湿法脱硫设备 ，所以电除尘 器出 口浓 面都有一定 的欠缺 。 度要 求达 到５ ｍ ／ ０ ｇｍ 以下 。但是 ，因为我 国电煤资源 紧 因此 ，针对 电除尘器 前后 电场收集 不同粉尘特性差
缺 ，大多电厂的煤 种多变 、混烧 劣质煤情况突出 ，而电 异的特征 ，特别对 捕集后级电场细微粉尘 的极配型式 ， 除尘器对燃煤后 的烟尘性 质又 比较敏感 ，特别 是低硫 、 利用 电流密度试验装 置和试验电除尘器进行实验研究 ， 高灰 、低水分 引起 的高 比电阻粉 尘 ，以及高温 、高烟气 分别 开发 了Ｃ ９ 波形 电晕线 、Ｃ １Ｂ Ｗ０ Ａ Ｓ ０ 不锈钢 楔形 电晕 量等情况 ，均会显著 降低 电除尘器 的除尘效率 。因此 ， 很多用户对新标准下 电除尘器 的应用 心存 疑虑 。同时 ， 随着 国家推行 节 能减排 政策 和 电厂对 节能 的前所 未有 线 、Ｃ Ｌ Ｅ Ｈ Ｏ 镀铜芒刺 电晕线 、双 区管状 电晕极 四个 系列
的新 型电晕线 （ 图１ 见 ）。
特别是Ｃ ９ 波形 电晕线 的电气特性表现为 ：板 电 Ｗ０ Ａ
的重视 ，电除尘器 的能耗和节能问题也随之令人关 注。
流 密度在相 同工作 电压下减 小 了５ ％ （ 图２）。而且 ５ 如 根据对 电除尘器技术现状 的分析可 知 ，靠单一技术 电流分 布均匀性也很不错 ，振打传力 特性基本不变 ，与
３１ 应用 现代结构分析研 究手段 ，重建 电除尘器结构 ． 分析体系
采 用有 限元分析等软件对大型除尘器结构进行数值
模 拟的建模和计算分 析ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，完成大型电除尘器全尺寸 的整
体建模 （ 如图６），并 对 于一些 复杂结构 进行 了仿 真分
析和创新设计 ，使结构更优 、更合理 。
极板
技术特点如下。 ２１ 分别强化荷 电与收尘 ，除尘效果极佳 ．
］［ １
图５ 机电多复式双区电场圆管式 电极示意
结合收尘 区管板式极配 的要求 ，独立配置８ ｋ 高 电 ０Ｖ 压等级 电源 ，并针 对前级 荷 电粉尘进入收尘 区后在收尘 电场作用下产生较小 电流的特征 ，可按传统电场约２ ％ ０
４１ 新型 电晕线节能效果研 究 ．
图６ 大型电除尘器整体 建模 示意
从 理论上 说 ，电除尘器 的电晕功率与粉尘驱进速度 成正 比，提高工作 电压和 电晕 电流大小能有效提高 电除
３２ 开发ＣＦ ． Ｄ气流分布计算分析手段 ，解决大型 电除尘 尘器 的除尘效率 。但前级 电场在正 常的工作 电压下 ，为
２３ 采用 管状辅助 电晕极 ．
由数根 圆管组合而成 （ 图５），与Ｂ 型阳极板配 如 Ｅ
薏
。
对 ，从 而运行 电压高 、电晕 电流小 、场强高且均匀 ，可 有效抑制反 电晕 ，且 由于圆管电晕 极的表面积大 ，可充
分捕集 正离子粉尘 。
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１： ２
２ 机电多复式双区电除尘技术的开发与应用 ．
器用户技术经济性 的综合要求 。因此开发和合理综合应
用多项新技术 ，实现技术性经济性俱佳 ，并具有显著高 于电除尘器 具有处 理烟气量大 、适应烟温范围宽 、设备 效节能特点 的电除尘器 ，就 是一个重要 的课题 。 阻力低 、全钢结构 、使用简单 、运行维护费用较低 ，除
尘效 率较高等显著优点 ，所 以电除尘器一直是工业烟尘 １ 新型 电晕线开发与工况适应性研究
治理 领域 、特别是 燃煤 锅炉除尘设备的首选 ，具有举 足 轻重 的地位 。 传统 电除尘器 电晕线 一般采 用管状芒刺线 、实体不 锈钢针刺线 、星形线或 螺旋线等 ，与ｃ 型极板搭 配组 成 目前 ，国家 即 将 出 台更 为 严 格 的粉 尘 排 放 标 准 电收尘 电场 。但 这些 电晕 线线 型 ，在适应 新 的排放标 （ ０ ｇｍ 标 态下干 烟气 ，下 同 ），对 于电厂来说 ，由 ３ｍ ／ 准 、节约能源 、降低成本 、提高收尘效率 以及可靠性 方
之 一。本 文介 绍 了一种采用新一代控制 系统和机 电一体化技术 的高效 节能型 电除尘器 ，介 绍 了多项新技术 包括新型 电晕线 、新型双 区、新型结构 、节能技 术以及新型 高频 电源等 ，并介绍 了它们 的应 用情 况。这些 研 究和讨论有助 于广 大用户对 电除尘器新技术的综合应 用加 深理解 。 关键词 ： 电除尘器新技术； 高效节能； 型电晕线； 区技术； 新 双 高频 电源； 电一体化 机
中图分类号 ：７ １ ２ Ｘ ０ ． 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：０ ６ ５ ７ ２ １ ）０ — ０ ６ ０ １０ — ３ ７（ ０ １ ７ ０ ３ — ７
引言
众 所周知 ，电除尘 器 已有 １ ０ ０ 多年 的发展历史 ，由
或简单加大 比集尘面积 的办法并不 能很好地满足 电除尘
电流很小且分布非常均匀 ，所 以不易发生反 电晕 。随着
新 型 双 区技术 的 电除尘 器 经过 许 多项 目的实际 验
Ｃ Ｎ Ｅ Ｈｌ Ａ ＮＶＩ ＯＮ Ｅ Ａ Ｏ Ｃ ０Ｎ Ｎ Ｕ Ｒ Ｒ Ｍ ＮＴ Ｌ ＰＲ ＴＥ Ｔｌ ｆ Ｄ ＳＴ Ｙ ２０１ ． ７ １
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中一环保产业 ２ １． ０１７
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Ｃ ＩＡ Ｓ Ｏ 针刺 线相 比，其伏安 特性曲线右移 ，工 作 电压 明 环保要 求的不断提高 ，在 电除尘器 的后 电场 采用 双区电 显优 于Ｃ ＩＡ （ 图３ ＳＯ 线 如 ）。在 多个现场试用证 明，同等 除尘结构捕集 微细粉尘 、高 比电阻粉尘或高 飞灰可燃 物 ０ ｇｍ 或更低 的排 情况下 ，工作电压 比针刺线至少提高５ Ｖ，而工作 电流却 粉尘 ，对提 高除尘效 率 ，保证 达 到５ ｍ ／ ｋ