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（1. 國(guó)家環(huán)境保護(hù)大氣物理模擬與污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210031; 2. 浙江大學(xué)，浙江 杭州 310027; 3. 國(guó)電環(huán)境保護(hù)研究院有限公司，江蘇 南京 210031）

摘要：調(diào)研分析72家燃煤電廠配套的287臺(tái)不同類型除塵器的運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，并針對(duì)不同類型除塵器給出了相應(yīng)的優(yōu)化提效建議：通過(guò)干式電除塵器不同電場(chǎng)的振打頻度調(diào)整、降壓振打優(yōu)化和電源智能控制優(yōu)化等措施實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效；通過(guò)低低溫電除塵器多尺度、多場(chǎng)耦合模擬試驗(yàn)，合理布置導(dǎo)流構(gòu)件解決低溫省煤器段的磨損、積灰等問(wèn)題；通過(guò)袋式除塵器氣流分布優(yōu)化和智能調(diào)控解決袋式除塵器易糊袋、破袋和能耗高等問(wèn)題；通過(guò)濕式電除塵器極配型式優(yōu)化提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，減少電場(chǎng)閃絡(luò)頻繁的現(xiàn)象。

引文信息

孫尊強(qiáng), 鄭成航, 周燦, 等. 燃煤電廠典型除塵器運(yùn)行現(xiàn)狀分析及優(yōu)化[J]. 中國(guó)電力, 2022, 55(11): 194-201.

SUN Zunqiang, ZHENG Chenghang, ZHOU Can, et al. Operational status analysis and optimization suggestions of typical dust collectors in coal-fired power plants[J]. Electric Power, 2022, 55(11): 194-201.

引言

2012年1月，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）開(kāi)始實(shí)施，要求一般地區(qū)和重點(diǎn)區(qū)域燃煤機(jī)組煙塵排放濃度分別為30 mg/m3和20 mg/m3，為滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求燃煤機(jī)組開(kāi)始新建或改造除塵設(shè)施[1]。為進(jìn)一步改善環(huán)境空氣質(zhì)量，2015年12月，《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》（環(huán)發(fā)〔2015〕164號(hào)）要求燃煤電廠煙塵排放濃度不高于10 mg/m3，明確了典型區(qū)域完成超低排放改造的時(shí)間[2]。截至2020年年底，達(dá)到超低排放限值的煤電機(jī)組約9.5億kW，約占全國(guó)煤電總裝機(jī)容量的88%，實(shí)現(xiàn)了燃煤機(jī)組顆粒物等煙氣污染物的大幅減排，取得良好的社會(huì)環(huán)境效益[3]。然而“雙碳”背景下，除塵設(shè)施在滿足超低排放要求的同時(shí)逐漸暴露出能耗高、積灰磨損故障、負(fù)荷波動(dòng)頻繁導(dǎo)致顆粒物排放濃度波動(dòng)大等問(wèn)題，所以針對(duì)不同除塵設(shè)施的運(yùn)行狀況開(kāi)展深入研究[4-6]，對(duì)其進(jìn)行挖潛、提效、節(jié)能降耗，具有非常廣闊的應(yīng)用前景和重要意義。

燃煤電廠除塵設(shè)施主要包括干式電除塵器、低低溫電除塵器、袋式除塵器和濕式電除塵器[7-8]。干式電除塵器受煤質(zhì)、流場(chǎng)分布和電暈性能的影響較大，在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下粘性顆粒物堆積造成極板極線積灰嚴(yán)重，使顆粒物的脫除效率降低[9-11]。低低溫電除塵器通過(guò)將煙氣中的SO3冷凝成硫酸霧滴并附著在顆粒表面，可通過(guò)降低粉塵層比電阻，提高擊穿電壓和二次電流，從而提高除塵效率。然而，由于煙氣中硫酸蒸汽易在低溫省煤器管壁上凝結(jié)并黏附飛灰，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下設(shè)備阻力增大[12-14]。袋式除塵器處理煙氣量大，對(duì)于高濃度高比電阻粉塵有較好的脫除效果，然而其受濾料溫度適應(yīng)性和抗腐蝕性影響，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行下易出現(xiàn)破袋、糊袋等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致阻力急劇增大，維修成本較高[15-17]。濕式電除塵器由于水膜的沖刷作用可有效避免顆粒的二次揚(yáng)塵和反電暈，提高了細(xì)顆粒物的脫除效率，近年來(lái)在中國(guó)燃煤電廠獲得了推廣應(yīng)用[18-20]。

為進(jìn)一步掌握各種除塵設(shè)施長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后出現(xiàn)問(wèn)題的原因，選取287臺(tái)燃煤機(jī)組配套的干式電除塵器、低低溫電除塵器、袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器和濕式電除塵器，對(duì)其運(yùn)行情況開(kāi)展調(diào)研，并提出針對(duì)性建議，以便進(jìn)一步提升燃煤機(jī)組除塵裝置運(yùn)行效益，對(duì)滿足高效、安全、環(huán)保要求及實(shí)現(xiàn)顆粒物達(dá)標(biāo)排放具有重要意義。

1 調(diào)研基本情況

1.1 機(jī)組規(guī)模

本次共調(diào)研72家燃煤電廠186臺(tái)機(jī)組的287臺(tái)除塵設(shè)施運(yùn)行情況，其中300 MW及以下機(jī)組占比43.55%，600 MW等級(jí)機(jī)組占比46.77%，1000 MW等級(jí)機(jī)組占比9.68%，機(jī)組容量和臺(tái)數(shù)占比分布如圖1所示。

圖1 調(diào)研機(jī)組臺(tái)數(shù)及容量占比分布

Fig.1 The distribution of the number of investigation units and the proportion of capacity

1.2 除塵設(shè)施配置情況

本文調(diào)研燃煤電廠煙囪排口顆粒物排放濃度為0.12~7.01 mg/m3，平均為3.32 mg/m3，均可穩(wěn)定滿足煙塵超低排放要求。采用的除塵超低排放技術(shù)路線主要有2種：一是低低溫電除塵器/超凈電袋除塵器/袋式除塵器+脫硫協(xié)同除塵，占比45.7%；二是干式電除塵器+脫硫協(xié)同除塵+濕式靜電除塵器，占比54.3%。

調(diào)研除塵設(shè)施中涵蓋150臺(tái)電除塵器（其中70臺(tái)低低溫電除塵器，80臺(tái)干式電除塵器），19臺(tái)電袋除塵器，17臺(tái)袋式除塵器；在常規(guī)除塵后，有101臺(tái)機(jī)組安裝了濕式靜電除塵器。其中，有部分電廠提供的除塵器技術(shù)參數(shù)不全，故具體問(wèn)題分析中樣本數(shù)量略少于總臺(tái)數(shù)。

其中80臺(tái)干式電除塵器極配型式為：BE板（14臺(tái)）通常配置針刺陰極線，極板極線采用頂部振打；480 C、C型陽(yáng)極板的陰極線采用RSB和RS芒刺線，部分末端電場(chǎng)配置了螺旋型陰極線，極板極線振打全部采用側(cè)部振打；ZT-24型板（3臺(tái)）配置針刺陰極線，極線采用側(cè)部振打，極板采用頂部振打。

19臺(tái)電袋除塵器中過(guò)濾風(fēng)速為0.99~1.14 m/min，平均過(guò)濾風(fēng)速為1.08 m/min；17臺(tái)袋式除塵器中，過(guò)濾風(fēng)速為0.89~1.056 m/min，平均過(guò)濾風(fēng)速為0.95 m/min，符合《火力發(fā)電廠煙氣袋式除塵器選型導(dǎo)則》（DL/T 387-2019）中關(guān)于出口煙塵濃度不大于20 mg/m3時(shí)對(duì)過(guò)濾風(fēng)速的規(guī)定。對(duì)16臺(tái)機(jī)組的濾袋濾料形式進(jìn)行調(diào)研，2臺(tái)采用PTFE覆膜濾料，8臺(tái)采用PPS濾料，6臺(tái)采用PPS+PTFE覆膜濾料。

101臺(tái)濕式靜電除塵器中，68臺(tái)采用立式布置，33臺(tái)采用臥式布置。臥式濕式電除塵器中有17臺(tái)采用芒刺線放電電極，16臺(tái)采用魚(yú)骨/管狀針刺型放電電極；收塵極板全部為金屬板式。導(dǎo)電玻璃鋼管式濕式電除塵器均采用立式布置，收塵極板全部采用導(dǎo)電玻璃鋼陽(yáng)極管，2臺(tái)采用鉛銻合金軟性陰極線放電電極，33臺(tái)采用芒刺線放電電極，26臺(tái)采用魚(yú)骨/管狀針刺型放電電極。采用立式布置的7臺(tái)金屬管式濕式電除塵器，收塵極板全部采用金屬陽(yáng)極管，2臺(tái)采用芒刺線放電電極，5臺(tái)采用魚(yú)骨/管狀針刺型放電電極。

2 除塵器存在問(wèn)題及改進(jìn)建議

2.1 干式電除塵器

2.1.1 運(yùn)行存在問(wèn)題

80臺(tái)干式電除塵器中有66臺(tái)干式電除塵器受燃煤灰分、流場(chǎng)分布和上游SCR脫硝氨逃逸等因素影響，極板極線存在不同程度的積灰現(xiàn)象，其中極線積灰較為明顯，如圖2所示。常規(guī)振打方式難以有效清除積灰，極線被粘度大的灰包裹，放電效果差進(jìn)而導(dǎo)致顆粒物難以有效荷電；同時(shí)前部電場(chǎng)極線普遍出現(xiàn)磨損，部分極線開(kāi)焊松動(dòng)、變形或斷裂等問(wèn)題。同時(shí)陰極線作為電除塵器的核心部件，在高電壓運(yùn)行過(guò)程中可能發(fā)生電場(chǎng)閃絡(luò)和拉弧，每次閃絡(luò)和拉弧對(duì)陰極線造成一次電火花腐蝕。振打時(shí)陰極線不斷振動(dòng)，因此陰極線在長(zhǎng)期運(yùn)行后也可能因疲勞而發(fā)生斷裂，當(dāng)一根陰極線斷裂就會(huì)落下造成短路，導(dǎo)致一個(gè)供電分區(qū)停運(yùn)。

圖2 干式電除塵器陰極線常見(jiàn)問(wèn)題

Fig.2 Common problems of cathode line of dry electrostatic precipitator

陰陽(yáng)極上嚴(yán)重積灰會(huì)造成異極距變小，導(dǎo)致二次電流偏高、不規(guī)則變動(dòng)，二次電壓無(wú)法上升，放電火花異常且多，電場(chǎng)嚴(yán)重閃絡(luò)。陰極線折斷后，殘余部分晃動(dòng)導(dǎo)致二次電流周期性變動(dòng)；極板極線晃動(dòng)，產(chǎn)生低電壓下嚴(yán)重閃絡(luò)。

調(diào)研結(jié)果顯示，現(xiàn)有電除塵器普遍存在控制調(diào)節(jié)方式相對(duì)簡(jiǎn)單，未能根據(jù)工況變化（煙氣量、比電阻、煙氣溫度變化）自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式，電除塵能耗較高等問(wèn)題。

2.1.2 優(yōu)化建議

某330 MW機(jī)組配套雙室4電場(chǎng)電除塵器（前3電場(chǎng)高頻電源、末電場(chǎng)脈沖電源），煙塵排放濃度設(shè)計(jì)值為20 mg/m3，采用長(zhǎng)周期振打方式，已運(yùn)行6年以上，由于振打頻率和方式設(shè)置不合理導(dǎo)致振打裝置磨損、軸承、垂頭脫落現(xiàn)象較多，極板極線積灰嚴(yán)重，并伴有二次揚(yáng)塵，進(jìn)而影響除塵效率。為解決上述問(wèn)題，開(kāi)展電除塵器振打頻率調(diào)整優(yōu)化、降壓振打和電源智能控制優(yōu)化研究。

（1）不同電場(chǎng)振打頻度調(diào)整。

干式電除塵器在運(yùn)行過(guò)程中振打啟動(dòng)必須滿足以下條件：同1個(gè)電場(chǎng)的陰陽(yáng)極不能同時(shí)振打；2個(gè)相鄰電場(chǎng)的陽(yáng)極不能同時(shí)振打；振打力度（振打錘加速度）符合設(shè)計(jì)要求。因此，調(diào)整振打時(shí)序并降低振打頻度以減緩振打裝置磨損、減少二次揚(yáng)塵。

針對(duì)該干式電除塵器振打系統(tǒng)出現(xiàn)磨損嚴(yán)重，軸承、垂頭脫落的問(wèn)題，對(duì)不同電場(chǎng)陰極系統(tǒng)采用不同陰極振打頻度。針對(duì)第1和第2電場(chǎng)收集的灰量較多，當(dāng)大幅降低第1和第2電場(chǎng)陽(yáng)極振打頻度后電場(chǎng)火花率上升，因此第1和第2電場(chǎng)振打頻度采取小幅度下降。第3和第4電場(chǎng)灰量較少的運(yùn)行場(chǎng)景采取大幅降低第3、第4電場(chǎng)陽(yáng)極的振打頻度，頻度降低后，電場(chǎng)二次電流、電壓正常，沒(méi)有引起火花率上升，且有效抑制了二次揚(yáng)塵，除塵器運(yùn)行穩(wěn)定。

（2）降壓振打優(yōu)化方法。

傳統(tǒng)的干式電除塵器振打方式是與電場(chǎng)加壓同時(shí)進(jìn)行的，吸附在電暈線和收塵板上的粉塵在受到振打力的同時(shí)還受到極強(qiáng)的電場(chǎng)吸附力，即使加強(qiáng)振打強(qiáng)度和頻度，吸附在極板、極線上的粉塵也不易脫落，長(zhǎng)時(shí)間積累造成電暈線肥大、收塵板積灰嚴(yán)重，影響電暈電流和工作電壓，致使除塵效率降低。當(dāng)加大振打強(qiáng)度和頻度，易導(dǎo)致粉塵二次飛揚(yáng)，同時(shí)也容易造成振打砧塌陷等缺陷。降壓振打是在電場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中降低電場(chǎng)陰陽(yáng)極間的電壓，粉塵的附著力減弱，當(dāng)電場(chǎng)進(jìn)行振打清灰時(shí)，容易將粉塵振落，提高清灰效果。

（3）電源智能控制優(yōu)化方法。

根據(jù)鍋爐負(fù)荷、煙塵排放等關(guān)鍵參數(shù)，自動(dòng)調(diào)整高頻電源及低壓系統(tǒng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、自動(dòng)調(diào)控的電除塵器智慧除塵技術(shù)，在變負(fù)荷、變煤質(zhì)等工況條件下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)定位顆粒物排放最佳值和電源能耗最低值的平衡點(diǎn)，并維持運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，杜絕因人為操作差異出現(xiàn)顆粒物超標(biāo)、高能耗等問(wèn)題。

某300 MW機(jī)組，在確保出口排放達(dá)標(biāo)的前提下，電源智能控制優(yōu)化后電除塵高壓系統(tǒng)總能耗保持在350~650 kW自適應(yīng)調(diào)整，日平均能耗功率約為450 kW，與優(yōu)化之前始終保持600 kW左右運(yùn)行相比較，系統(tǒng)節(jié)能約25%。

2.2 低低溫電除塵器

2.2.1 運(yùn)行存在問(wèn)題

調(diào)研的70臺(tái)低低溫電除塵器中，34臺(tái)低溫省煤器段運(yùn)行正常，而有36臺(tái)低溫省煤器段管件出現(xiàn)不同程度堵灰、磨損、腐蝕和泄露等現(xiàn)象。管件磨損嚴(yán)重的低溫省煤器，對(duì)應(yīng)機(jī)組收到基灰分在26%~31%之間，高濃度的飛灰不間斷沖刷導(dǎo)致管件磨損加重。管件磨損導(dǎo)致管件防腐層被破壞進(jìn)而導(dǎo)致管件腐蝕。管件磨損和焊接部位在交變應(yīng)力作用下開(kāi)裂導(dǎo)致管件泄漏。堵灰管件附著灰樣中含有大量硫酸氫銨，源于脫硝系統(tǒng)噴氨過(guò)量引起。同時(shí)低溫省煤器段存在積灰的低低溫電除塵器出現(xiàn)極板極線積灰、磨損斷裂現(xiàn)象，部分電場(chǎng)出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。

對(duì)61臺(tái)低溫省煤器進(jìn)出口煙溫分析，結(jié)果如圖3所示。其中低溫省煤器進(jìn)口運(yùn)行煙溫為110 ~164 ℃，出口煙溫為85~117 ℃，低溫省煤器進(jìn)出口煙溫差為10 ~65 ℃?！峨姵龎m器》(GB/T 40514-2021)建議燃用中低硫煤時(shí)，低低溫電除塵器入口即低溫省煤器出口煙氣溫度一般為90 ±5 ℃，調(diào)研樣本中約57%的低低溫電除塵器入口煙氣溫度高于此推薦值，進(jìn)一步分析其原因，是因?yàn)閾Q熱水流速設(shè)置不合理導(dǎo)致煙氣溫降超出設(shè)計(jì)值。

圖3 低溫省煤器進(jìn)出口煙溫分布

Fig.3 The distribution of flue gas temperature at the inlet and outlet of the low temperature economizer

61臺(tái)低溫省煤器設(shè)計(jì)與實(shí)際運(yùn)行阻力如圖4所示，其中24臺(tái)低溫省煤器（占比39%）運(yùn)行阻力超出設(shè)計(jì)要求，阻力在280~1150 Pa，運(yùn)行阻力超設(shè)計(jì)阻力的比例為12%~160%。對(duì)運(yùn)行阻力超出設(shè)計(jì)值的24臺(tái)低溫省煤器的吹灰方式、燃煤硫分和煙氣流速展開(kāi)分析，其中79.2%的機(jī)組采用蒸汽吹灰，16.7%的機(jī)組采用蒸汽+聲波吹灰，4.1%的機(jī)組采用聲波+壓縮空氣吹灰。其中，37.5%的低溫省煤器煙氣流速大于10 m/s，不符合《低溫省煤器技術(shù)條件（JB/T 13410-2018）》中低溫省煤器煙氣流速宜在6~10 m/s范圍內(nèi)的建議；54.2%的機(jī)組燃煤收到基硫分為1.44%~3.61%，較高的燃煤硫分會(huì)導(dǎo)致煙氣中SO3濃度較高，當(dāng)?shù)偷蜏厥∶浩鲹Q熱翅片溫度低于酸露點(diǎn)時(shí)，SO3酸霧在翅片表面冷凝，翅片表面的飛灰流動(dòng)速度較慢，與SO3酸霧反應(yīng)后產(chǎn)生黏性積灰，包覆在翅片表面，進(jìn)而導(dǎo)致6臺(tái)機(jī)組的低溫省煤器僅運(yùn)行2個(gè)月后出現(xiàn)積灰堵塞情況，壓差逐漸增大。綜合以上調(diào)研分析，導(dǎo)致低溫省煤器運(yùn)行阻力偏大的原因包括換熱翅片黏性積灰、吹灰方式設(shè)置不合理、煙氣流速設(shè)計(jì)較低或機(jī)組長(zhǎng)期處于低負(fù)荷引起積灰等?，F(xiàn)有管殼式翅片管結(jié)構(gòu)的低溫?zé)煔鈸Q熱器在應(yīng)用實(shí)踐中暴露出換熱管束及翅片磨損、管內(nèi)冷卻水向煙氣中泄漏造成低溫省煤器積灰堵塞，甚至進(jìn)入電除塵等下游設(shè)備的突出問(wèn)題，嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行。

圖4 低溫省煤器設(shè)計(jì)與運(yùn)行阻力

Fig.4 Design and operating resistance of the low-temperature economizer

針對(duì)某330 MW燃煤機(jī)組配套低低溫電除塵器，調(diào)取連續(xù)運(yùn)行48 h的機(jī)組負(fù)荷和低低溫電除塵器出口顆粒物濃度進(jìn)行分析，結(jié)果如圖5所示。機(jī)組負(fù)荷在176~350 MW波動(dòng)，低低溫電除塵器出口顆粒物濃度在15.4~89.9 mg/m3波動(dòng)，約75%的時(shí)間超出了低低溫電除塵器出口顆粒物濃度≤20 mg/m3的設(shè)計(jì)值。

圖5 機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)對(duì)低低溫電除塵器效果影響

Fig.5 Influence of unit load fluctuation on the effect of low and low temperature electrostatic precipitator

2.2.2 運(yùn)行優(yōu)化建議

針對(duì)低低溫電除塵器中低溫省煤器段的磨損、積灰等問(wèn)題，建議從“空氣預(yù)熱器”至“引風(fēng)機(jī)”入口建立全流程模型，煙道內(nèi)導(dǎo)流板、進(jìn)口封頭導(dǎo)流葉片、陽(yáng)極板、灰斗擋風(fēng)及出口槽形板等均按1∶ 1實(shí)體建模，采用高質(zhì)量的網(wǎng)格化技術(shù)，進(jìn)行全流程數(shù)值模擬試驗(yàn)，優(yōu)化導(dǎo)流措施，可有效優(yōu)化流場(chǎng)，減少磨損和積灰情況的發(fā)生。建議新增低溫省煤器的電廠，要求廠家建立低溫省煤器即煙氣冷卻器實(shí)體模型，對(duì)電除塵器進(jìn)行全流程和分體相結(jié)合的多尺度、多場(chǎng)耦合模擬試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)、溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)等多場(chǎng)均布。

經(jīng)計(jì)算，某600 MW低低溫電除塵器進(jìn)入靜電除塵器各室流量偏差為±1.50%，符合《電除塵器氣流分布模擬試驗(yàn)方法》（JB/T 7671-2017）的規(guī)定，遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的±5%要求值。低低溫電除塵器煙道布置導(dǎo)流裝置后，煙道內(nèi)流場(chǎng)明顯改善，顆粒相的慣性作用影響減小，各粒徑段顆粒相偏差明顯減小。在流場(chǎng)方面，合理的煙道結(jié)構(gòu)和導(dǎo)流板布置，能實(shí)現(xiàn)良好的氣流分布，減少壓降。在顆粒場(chǎng)方面，可以改善煙道彎頭處顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡雜亂、回流等問(wèn)題，減緩局部磨損，提高設(shè)備使用壽命，使進(jìn)入靜電除塵器各室各粒徑段顆粒偏差明顯減小。在溫度場(chǎng)方面，采用低溫省煤器實(shí)體模型，在煙氣參數(shù)不變的條件下，對(duì)不同換熱水流速進(jìn)行換熱特性分析，按其換熱效果繪制換熱水流速-溫降曲線，選取合適的換熱水流速，可指導(dǎo)工程節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.3 袋式除塵器

2.3.1 運(yùn)行存在問(wèn)題

袋式除塵器工作原理為過(guò)濾式，剛投運(yùn)的袋式除塵器具有較高的除塵效率和可靠性，但隨著袋式除塵器的運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)增長(zhǎng)，沾灰、阻力增加、破損問(wèn)題會(huì)逐漸出現(xiàn)，如圖6所示，其中濾袋破損問(wèn)題最為常見(jiàn)。

圖6 濾袋存在的主要問(wèn)題

Fig.6 Main breakdown in bag filtration

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電袋除塵器和布袋除塵器的袋區(qū)發(fā)生濾袋破損，就會(huì)導(dǎo)致除塵器出口顆粒物濃度排放超出設(shè)計(jì)值，進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)的排放濃度，難以穩(wěn)定滿足排放要求，需要及時(shí)進(jìn)行更換。

分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，存在糊袋的袋式除塵器運(yùn)行溫度低于酸露點(diǎn)溫度導(dǎo)致水蒸氣冷凝結(jié)露，同時(shí)除塵器本體密封不嚴(yán)從外界吸入大量的水蒸氣，使濾袋受潮糊袋，并且由于清灰系統(tǒng)采用定時(shí)差壓運(yùn)行方式難以有效清灰，最終造成除塵器壓差急劇上升[21]。

調(diào)研袋式除塵器中阻力最高達(dá)2100 Pa，超出行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的1500 Pa，進(jìn)一步分析其原因，所用濾袋濾料為100%PPS（迎塵面加部分超細(xì)PPS纖維和PTFE纖維混紡）濾袋材質(zhì)，透氣性一般，存在濾袋粘灰糊袋現(xiàn)象導(dǎo)致除塵器阻力偏大，進(jìn)而導(dǎo)致能耗偏高。

2.3.2 運(yùn)行優(yōu)化建議

針對(duì)袋式除塵器阻力偏高的問(wèn)題，可通過(guò)氣流分布技術(shù)、濾袋清灰技術(shù)來(lái)加強(qiáng)運(yùn)行阻力控制，提高濾袋壽命等來(lái)提高其核心性能，降低故障率；同時(shí)針對(duì)濾袋濾料建議優(yōu)選PTFE 基布+PPS 纖維+超細(xì)PPS 纖維的梯度濾料，其中超細(xì)纖維布置于迎塵面，形成梯度濾料結(jié)構(gòu)，同時(shí)優(yōu)化濾袋加工工藝、優(yōu)化濾料纖維之間分層結(jié)構(gòu)、改變?yōu)V袋加工針尖大小、縫線針孔采用涂膠密封等，有效提高濾料過(guò)濾精度。針對(duì)電袋除塵器運(yùn)行能耗偏高問(wèn)題，應(yīng)采用電袋除塵器智能調(diào)控技術(shù)，綜合考慮空間電荷、極板積灰、離子風(fēng)、二次揚(yáng)塵等多種影響因素，通過(guò)調(diào)整電場(chǎng)二次電壓、二次電流、袋式除塵器脈沖閥等參數(shù)協(xié)同控制電袋除塵器能耗，保證顆粒物濃度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)節(jié)約用電量。某130 t/h燃煤熱電機(jī)組，采用原DCS控制時(shí)電袋除塵器平均能耗為45.61 kW·h/t，采用智能調(diào)控時(shí)電袋除塵器平均能耗為32.35 kW·h/t，能耗下降約29.1%。

2.4 濕式電除塵器

2.4.1 運(yùn)行存在問(wèn)題

調(diào)研樣本中73臺(tái)濕式電除塵器運(yùn)行正常，受設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理的影響，28臺(tái)濕式電除塵器存在不同程度的問(wèn)題，如設(shè)備或材料缺陷導(dǎo)致放電電極變形甚至斷線、絕緣瓷瓶漏電、殼體防腐脫落等；同時(shí)濕式靜電除塵器在高濃度細(xì)顆粒物（PM0.1）＞30 mg/m3條件下，易發(fā)生由于顆?？臻g電荷作用而導(dǎo)致二次電流快速下降，即電暈封閉；運(yùn)行管理不善導(dǎo)致電場(chǎng)閃絡(luò)、電場(chǎng)電壓不穩(wěn)、放電電極和收塵極板積灰等，其中存在問(wèn)題的濕式電除塵器中約54%出現(xiàn)頻繁的“電場(chǎng)閃絡(luò)”現(xiàn)象，甚至短路。

調(diào)研分析出現(xiàn)“電場(chǎng)閃絡(luò)”主要有以下原因：極線施工安裝精度不高和固定方式不合理造成松動(dòng)等導(dǎo)致放電極與收塵極間距局部變小，極板變形或有異物導(dǎo)致運(yùn)行電壓低，導(dǎo)致嚴(yán)重閃絡(luò)而跳閘；絕緣瓷瓶性能下降，在低電壓下閃絡(luò)嚴(yán)重。針對(duì)濕式電除塵器的電場(chǎng)閃絡(luò)問(wèn)題，需要加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，停機(jī)期間清除異物，調(diào)正極線，控制極間距以保證放電電壓。針對(duì)電暈封閉問(wèn)題，電除塵器設(shè)計(jì)更換時(shí)優(yōu)先推薦采用高強(qiáng)度電暈放電的針刺形放電電極，強(qiáng)化顆粒荷電遷移過(guò)程的正常進(jìn)行，進(jìn)而緩解電暈封閉現(xiàn)象。

導(dǎo)電玻璃鋼濕式靜電除塵器陽(yáng)極管采用非金屬?gòu)?fù)合材料，以及防腐普遍采用的增強(qiáng)聚丙烯（FRPP），這些材料遇到點(diǎn)火源有引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)，工程實(shí)踐中也曾出現(xiàn)多起火災(zāi)安全事故。濕式電除塵器著火原因可能為：一是施工期間特別是防腐階段，內(nèi)部未做安全措施違規(guī)動(dòng)火施工，火星或焊渣引燃FRPP等易燃材料；二是空升調(diào)試期間，電場(chǎng)有短路情況，未按安全操作步驟排查故障，強(qiáng)行多次嘗試空升操作導(dǎo)致引燃玻璃鋼陽(yáng)極。

2.4.2 運(yùn)行優(yōu)化建議

針對(duì)濕式電除塵器防火需求，建議采用阻燃材料、施工杜絕違規(guī)動(dòng)火、運(yùn)行嚴(yán)守操作規(guī)程、檢維修和拆卸等環(huán)節(jié)做好相應(yīng)防范措施，有效避免火災(zāi)事故。“電場(chǎng)閃絡(luò)”現(xiàn)象可通過(guò)加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，控制極間距以保證放電電壓。采用螺栓固定連接的剛性陰極線方法可較好地解決此類問(wèn)題。

針對(duì)某電廠2×300 MW機(jī)組分別配套了一臺(tái)濕式靜電除塵器，如圖7所示，1號(hào)機(jī)組濕式靜電除塵器配置鉛銻合金軟性放電電極，放電電極采用纏繞固定方式；2號(hào)機(jī)組濕式靜電除塵器配置2205剛性芒刺放電電極，放電電極采用螺栓固定方式。長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果表明，相比1號(hào)機(jī)組濕式靜電除塵器，2號(hào)機(jī)組濕式靜電除塵器極間距穩(wěn)定，無(wú)頻繁電場(chǎng)閃絡(luò)現(xiàn)象，運(yùn)行電壓提高了24%，顆粒物濃度下降了43.3%[22]。

圖7 某電廠不同形式濕式電除塵器放電電極形式

Fig.7 Different types of discharge electrode forms for different wet ESPs in a power plant

3 結(jié)論

在顆粒物超低排放改造過(guò)程中，需根據(jù)煤種工況、原除塵設(shè)備情況選擇改造技術(shù)路線。燃煤條件好、原除塵設(shè)備性能好的電廠，多采用低低溫電除塵為核心+脫硫協(xié)同路線；燃煤條件較差、原除塵設(shè)備容量不足的電廠，多采用干式電除塵器改造（電源升級(jí)、電袋改造等）+脫硫協(xié)同除塵+濕式靜電除塵器為核心的技術(shù)路線，這2種技術(shù)路線經(jīng)實(shí)踐證明均能穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)顆粒物超低排放。

（1）針對(duì)干式電除塵器，通過(guò)規(guī)范運(yùn)行管理、提高檢修質(zhì)量等措施，實(shí)現(xiàn)顆粒物滿足超低排放要求；針對(duì)極板極線積灰嚴(yán)重，并伴有二次揚(yáng)塵導(dǎo)致排放超標(biāo)的機(jī)組，可通過(guò)振打頻率調(diào)整優(yōu)化、降壓振打等實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行；針對(duì)運(yùn)行能耗高的問(wèn)題，可通過(guò)電源智能控制優(yōu)化實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效。

（2）針對(duì)低低溫電除塵器，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后低溫省煤器段管件堵塞腐蝕嚴(yán)重，建議對(duì)低低溫電除塵器進(jìn)行全流程和分體相結(jié)合的多尺度、多場(chǎng)耦合模擬試驗(yàn)，合理布置導(dǎo)流構(gòu)件解決低溫省煤器段的磨損、積灰等問(wèn)題。

（3）針對(duì)袋式除塵器阻力偏高，可通過(guò)氣流分布技術(shù)、濾袋清灰技術(shù)和選擇合適濾料等降低運(yùn)行阻力，提高濾袋壽命，減少故障率。針對(duì)電袋除塵器運(yùn)行能耗偏高問(wèn)題，可通過(guò)智能調(diào)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能提效運(yùn)行。

（4）針對(duì)濕式電除塵器“電場(chǎng)閃絡(luò)”頻繁現(xiàn)象，可通過(guò)穩(wěn)定極間距及極配型式優(yōu)化實(shí)現(xiàn)濕式電除塵器的提效。