燃煤电厂电除尘器现状及关键参数设计研究

　　1　电除尘器现状

　　目前,采用电除尘器的燃煤电厂约占火电装机容量的90%~95%。《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)规定新建燃煤机组最高允许烟尘排放浓度为50 mg/m3。对新建燃煤电厂,采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫,除尘器出口烟尘浓度为100 mg/m3,脱硫洗涤塔按50%除尘效率计算,烟尘排放浓度仍可控制在50 mg/m3;对旋转喷雾半干法和其它干法半干法脱硫,亦要求烟尘排放浓度为50 mg/m3;对无脱硫装置的要求烟尘排放浓度为50 mg/m3。调查结果发现达到设计烟尘排放指标的占30.4%,超过设计烟尘排放指标≤30%以内的占35.7%,达不到设计烟尘排放指标的占31.4%(烟尘排放指标>30%),其它占2.5%。需要指出的是,上述数据是机组投产1~3个月内的统计结果,但GB13223-2003规定,电除尘器验收应在设备投产6个月后进行,验收时间提前对验收结果影响较大。图1为从日本引进的某机组三电场电除尘器运行时间与除尘效率的关系曲线。由图1可以看出,随着投产时间的推移,除尘效率明显下降。因此,如果严格按规定时间验收,不达标除尘器的数量将还有增加。

　　2　电除尘器关键参数设计

　　2.1　设计理念

　　近几年,新投产电除尘器效率基本都在99.7%以上,有的甚至高达99.9%,其平均比集尘面积约为100m2/(m3/s)。同等效率情况下,欧美地区电除尘器比集尘面积为140~160 m2/(m3/s),个别有难收集粉尘的达到180 m2/(m3/s),有的甚至高达300 m2/(m3/s)。这些电除尘器烟尘排放浓度均低于50 mg/m3,有些甚至低于30 mg/m3。对此,原规定烟尘排放浓度为200 mg/m3时,比集尘面积一般在80 m2/(m3/s)左右;当GB13223-2003把烟尘排放浓度提高到50mg/m3时,通常认为只要比集尘面积增加到100 m2/(m3/s)即可。实际上,对于高效率电除尘器,从低效到高效,绝对不是参数简单地放大,尤其是比集尘面积,这种设计理念的错误是造成近67%投产电除尘器达不到设计指标的根本原因。

　　2.2　电场烟气流速度

　　电除尘器的除尘效率一般常用多依奇公式计算:

　　式中:A为集尘板总表面积,m2;Q为烟气量,m3/s;ω为有效驱进速度,m/s。

　　由式(1)看,烟气流速与除尘效率无关,但根据多年实际经验,对于燃用常规煤种的锅炉高效电除尘器来说,电场烟气流速与除尘效率有某些关系,因此电场烟气流速数值建议按表1选取[1],特殊煤种电场烟气流速应小于0.8 m/s。

　　2.3　粉尘驱进速度

　　粉尘驱进速度是多因素的函数,f(ω)=x1、x2、x3…x22,即烟气含尘浓度、燃料化学成分、粉尘的化学成分、粉尘的粒径分布、介电常数、粉尘颗粒表面形状及表面积、粉尘的粘附力、粉尘凝聚力、粉尘比电阻、电场强度、收尘极同极距离、施加电压、运行电流大小、放电极线的线间距、放电极和收尘极形状、烟气化学成分、烟气水露点和酸露点、气流分布均匀性、放电极和收尘极清洁程度、收尘极振打周期、放电极振打周期和净化后烟气含尘浓度等22个因素都对粉尘驱进速度有影响。目前,还无法用数学方程式表示上述因素对电除尘器的影响关系,也无法确定它们之间的相互量值关系。