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天明环保四个自主设计或承接的转动极板电除尘项目列入我国电除尘行业2010年发展综述
2011-12-01

新技术开发应用进展

      几十年来,特别是近30年来,电除尘科技工作者在不断完善电除尘器性能的基础上坚持不懈地进行技术创新。在20世纪开发了透镜式电除尘器、管极式电除尘器、钢刷式清灰电除尘器、磁电除尘器、屋顶电除尘 器、圆筒型电除尘器、五区电除尘器和湿式电除尘器 等。在进入21世纪以来,为了适应市场的要求,又开发了移动电极电除尘器,机电多复式电除尘器,高浓度、高负压电除尘器,电袋复合除尘器以及烟气调质技术和粉尘凝聚技术等。这些技术的开发和推广,打破了先前 常规电除尘器的固有技术瓶颈,极大地提升了我国电除尘器的竞争力。
       近年来电除尘器技术的开发应用情况:
      (1)移动电极电除尘器有效抑制反电晕,有效解决二次扬尘
      移动电极电除尘器是一种新型的电除尘器,一般由 前级的常规电除尘器和后级的移动电极电除尘器组成。 移动电极电场中阳极部分采用移动收尘极板和旋转的清 灰刷,阴极采用常规电除尘器阴极系统。附着移动收尘 极板上的粉尘尚未达到形成反电晕的厚度时,就随移动 极板运行到灰斗内被旋转的清灰刷彻底清除。移动电极 电除尘器能有效抑制高比电阻粉尘的反电晕并最大限度 地减少二次扬尘,可大幅提高除尘效率,满足更严格的 排放要求,能长期保证高除尘效率。
      广东佛山江南发电厂2#炉额定负荷130t/h,由于燃煤 灰分变大,造成原电除尘器排放浓度一直大于200mg/m3, 被当地环保部门列为必须整改的项目,但由于受原场地 的限制,在不能新增电场和不改变原有布置的条件下,利用原有的三个电场,将第三电场改造成移动极板电场。改造后的 电厂每周测试两次,除尘器排放一直保 持在16~32mg/Nm3。
      包头第三发电厂2×300MW机组,每炉配两台双室 四电场电除尘器,由于煤质变化等,导致效率下降,粉 尘排放最大值达300mg/m3。经改造,将第四电场改造成 移动极板电场,投运二个月后,经南京电力设备性能检 验中心测试,除尘器出口排放值为37.9mg/m3。同时采用 高频电源及先进控制器改造后,比原先节能58%。
      唐山瑞丰钢铁(集团)有限公司1#烧结机头电除尘器除尘效果不理想,进行改造,将第三电场改造成移动 电极电场,达到了预期效果。
      印度的LANjigarh电厂的288m2双室5+1电场电除尘器 除5×3.5m的常规电场外,加一个3m的移动极板电场, 正在施工中。
     (2)机电多复式双区电除尘技术有利于拓宽电除尘烟尘治理的适应性
      对于国内大多数煤种,采用常规电除尘器可以满足出口排放浓度≤30mg/m3的要求,对于少数收尘难度大的煤种,特别是后电场的微细粉尘的荷电与捕集,应用 荷电与收尘分工的机电多复式电除尘器,对烟尘的适应 性更广,更能达到低排放,经济性更好。到目前为止, 仅龙净一家企业就投运74台,其中600MW机组配套的8 台,300MW机组配套的42台,300MW以下机组的24台。 这些设备运行稳定,除尘效率高。如国投曲靖电厂一 期2×300MW机组1025t/h的煤粉炉,原配双室三电场除 尘器,除尘效率为99%。2009年采用双区技术进行改造 后,经云南省环保监测中心对其进行性能测试,1#炉排 放浓度为13.84mg/m3,效率为99.96%;2#炉排放浓度为28.1mg/m3,效率为99.92%。与原常规电除尘相比,对比 集尘面积的改善系数在10%以上,即可节省10%以上的集 尘面积,相当于节约12%的占地面积和130吨钢材以及节 省15%~18%的能耗。
    (3)烟气调质技术对于处理高比电阻粉尘十分有效烟气调质技术在世界范围内获得广泛应用,目前 主要有水调质、SO3调质、NH3调质、SO3+NH3双重调质 等。国内虽然也掌握此项技术,但由于原先的国家排放标准较低,因而使用不多。随着我国排放标准的提高, 烟气调质技术又被派上用场,特别对于高比电阻粉尘烟气调质是最有效的技术手段之一,目前我国烟气调质技 术应用进入了活跃时期,已有18台机组使用了SO3调质
系统,最大应用机组达到1000MW。
      特别要指出的是,供电电源技术的飞速发展,极大 地提高了电除尘技术的实力。电除尘的供电电源是最为 活跃的专业之一,是电除尘器技术创新的重要组成部 分。先进的供电电源控制设备及科学有效的优化控制技 术对电除尘器的节能减排起着关键性的作用。
      (1)高频电源是电除尘技术发展史上的重大变革
高频电源作为具有优异性能的新一代电除尘器供电 电源,具有纯直流和脉冲两种供电方式,在提高除尘效 率、节约能耗方面有着非常突出的技术优势。大量的工 程实践证明,使用高频供电电源可以减少烟尘排放30%
~70%,同时节省能耗50%~80%以上。 上海外高桥第三发电有限公司是目前国内电力行业
单台装机容量最大,单位能耗最低的火力发电厂之一, 其8号1000MW超超临界发电机组配套了两台三室四电 场电除尘器,共24台工频高压电源。8号机组投产运行 以来,除尘效率为99.8%,电除尘器烟气出口浓度稳定 维持在42mg/m3。从2009年10月起,上海外高桥第三发 电有限公司对8号机组进行节能减排优化改造,将原先
24台工频高压电源更换为高频电源,工程投运后检测表 明,在同等工况条件下,电除尘器出口烟尘排放浓度由 改造前的42mg/m3降低到16mg/m3,减排率59.5%,同时 电除尘总能耗也由改造前的871kW降低到266kW,节能 率71.1%。这是我国首台百万千瓦机组电除尘器运行高频电源技术改造的成功应用。
      内蒙古上都电厂2#炉(600MW)电除尘节能改造, 采用高频电源后,电除尘节能率达到56%以上。原来出口 烟尘排放浓度为160mg/m3左右,改造后出口烟尘排放浓 度实测为53mg/m3。河南三门峡华阳发电厂2#炉第一电场 采用高频电源改造后,在锅炉满负荷同等烟气条件下, 一电场只采用一台高频电源时测试除尘效率为99.802%, 采用两台高频电源测试除尘效率为99.876%,烟尘排放降 低37.3%。说明电除尘器一电场采用高频电源增大电场荷 电强度,减轻后电场的负荷,有利于除尘效率的提高, 而且在同等输出功率时,高频电源比工频电源需要更小 的输入功率,减少输入功率约32.5%,节能效果显著。
高频电源节能减排的优异性能,引起了世界的重 视,也得到了国家相关部门的大门支持。2008年国家将 电除尘高频电源研发列入《国家重大产业技术开发专 项》;2009年高频电源列入《国家重点节能技术推广目 录(第二批)》;2010年国家又将高频电源列入了《当前国家鼓励发展环保产业设备(产品)目录》。
      (2)具有自主知识产权的工频三相高压整流电源
      该电源采用三相制供电方式,各相电压、电流、磁 通的大小相等,相位上依次相差120°,与常规单相高 压电源相比,从根本上解决了电网供电的平衡问题,设 备效率从73%提高到95%,功率因素达到0.93以上。三 相电源纹波系数较小,其二次电压波形接近一条直流, 在相同极间距的条件下,三相高压电源的二次输出电压 平均值比常规单相电源最大可提高35%,二次电流可提 高1倍以上,对于中、低比电阻粉尘,需要提高运行电流的场合,可显著提高除尘效率。
      该电源2005年首先在萧山电厂125MW机组上应用成 功,后来应用在600MW机组。
2006年在河南中州铝业氧化铝1#窑,通过一台双室 三电场电除尘器,西侧保持原来的单相高压电源,东侧 改为三相高压电源。在电除尘器运行参数完全一致的 情况下,进行长达6个月的对比试验,多次测试结果显 示,东侧电除尘器出口排放从原来的约600mg/m3下降到100mg/m3,设备投运率也比原先提高5.3%。后来连续改 造四台窑,都取得了较好的减排效果。
      2007年在杭钢烧结机头双室四电场电除尘器采用2+2的三相/单相组合电源控制技术。近3年来一直保持30mg/m3以下的排放。
      2008年起,先后在台州电厂300MW机组,日照烧结机头、河南长城铝业公司和冀东水泥厂得到应用。
      总之,从有色到冶金,从冶金到电力,从电力到建 材同时推广工频三相高压整流电源。目前已有7~8家电 源企业生产该三相电源。
     (3)电除尘中频高压直流电源
中频电源采用控制与变压整流分体式结构,从结构形式上与常规的可控硅电源相同。中频电源为三相输 入,三相供电平衡,功率因素大于0.95,无缺相频耗, 电源效率大于90%,这些优点与高频电源相似。中频电 源也具有常规电源的优点,如维护方便、可靠性高,大 功率容易实现等。
与工频电源相比,中频电源的适应性更强。可根据 电除尘的工况提供更有效的电源波形。间隙供电时,供 电脉宽最小可达2ms,可任意调整占空化,具有更灵活的 间歇比组合,可有效抑制反电晕现象,特别适用于高比 电阻的粉尘工况。中频电源的火花关断时间<15μs,火 花能量小,电场恢复快,可有效提高电场的平均电压。目前国内的中频电源工作频率为400Hz,经过变压器升压整流后的输出直流电压纹波脉动频率为4.8kHz。 中频电源的输出电压纹波系数小于5%,几乎为一直线。 从而有利的提高了电除尘电场的直流电压,提高了除尘效率。
      汉 川 电 厂 2 # 炉 原 配 置 的 电 除 尘 器 , 电 源 为 工 频
1.0A/72kV,改造后,本体改为双室四电场,配备中频 电源(一电场1.4A/80kV,二、三电场1.0A/80kV,四电 场1.2A/80kV)。1#和2#炉改造后本体相同在煤种和锅 炉负荷几乎一致的情况下,1#炉仍由工频供电,粉尘排 放为68mg/m3,而2#炉电源参数有了明显提高,火花现 象减少,其最终粉尘排放为28mg/m3。
      2010年,中频电源在松藻电力公司的技改中也取得 降低能耗45%、排放达到42.5mg/m3的良好效果,随后在整个重庆能源集团中得到进一步推广应用。(摘自我国电除尘行业2010年发展综述)(中国环境保护产业协会电除尘委员会,北京    100037
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