(119)--基于等离子体技术的超声波除尘方法研究.pdf

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1、櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍殻殻殻殻化工设计浅谈低低温电除尘器的优化设计摘要:低低温除尘器不仅可以有效提高除尘效率，而且能降低煤耗和脱硫系统水耗。华电某新建电厂通过对烟冷器、绝缘子、振打系统等部件进行优化设计，提高了低低温电除尘器的性能，取得了一定的经济和社会效益。关键词:低低温电除尘器;烟气冷却器;三氧化硫中图分类号:X511文献标识码:B文章编号:1008021X(2020)23014703Discussion on the Optimized Design of Lower Temperature Electrostatic PreeipitatorHu Cheng1，Chen Ju

2、gang2，Xu Zhaojin1(1Hubei Huadian Jiangling Power Generation Co，Ltd，Jingzhou434000，China;2Zhejiang Feida Environmental Science Technology Co，Ltd，Zhuji311800，China)Abstract:The lower temperature electrostatic preeipitator can not only effectively improve dust removal efficiency，but also reducecoal con

3、sumption and water consumption of desulfurization systemA new power plant of Huadian has optimized the design ofcomponents such as flue gas cooler，insulators，and rapping systems to improve the performance of lowtemperature electrostaticprecipitators and achieved certain economic and social benefitsK

4、ey words:the lower temperature electrostatic preeipitator;flue gas cooler;sulphur trioxide目前，新建火力发电机组的设计排烟温度为 125 左右，生产实践和试验均表明，脱硫的最佳烟气温度约为 85 及以下。过高温度的烟气进入脱硫系统，造成了大量的余热浪费，而且造成耗水量增加，脱硫效率也会受到影响。随着脱硫技术的成熟、除尘技术的完善及抗硫酸露点腐蚀钢及涂层防腐技术的发展。目前已经有能力对烟气进行深度降温冷却，回收烟气的部分热量，同时节约了烟气脱硫水耗。将烟冷器回收的热量加入至回热系统，用来加热凝结水，可以提高

5、汽机效率，进而会提高电厂效益。减少排烟损失，提高后级除尘、脱硫效率，提高电厂的运行经济性。在空预器之后、电除尘器之前增设烟冷器，通过汽机冷凝水与热烟气等媒介在换热器进行的热交换，一方面可以进行烟气的余热回收利用，降低了煤耗;另一方面又可以降低进入电除尘器的烟气的烟温，使其由 120 到 160下降到 90 左右，降低脱硫水耗。华电某新建电厂 2660MW 超超临界燃煤发电机组工程对传统低低温电除尘器基础上进行了优化设计，提高了低低温电除尘器的性能。1低低温电除尘器的主要用途和技术原理本工程采用的是螺旋翅片形式的高效烟气换热技术回收排烟热量，通过烟气冷却器降低低低温电除尘器入口烟气温度至酸露点以

6、下，最低温度应满足湿法脱硫系统工艺温度要求，一般在 90 左右，使烟气中的大部分 SO3在烟冷器中冷凝成硫酸雾并粘附在粉尘表面，使粉尘性质发生了很大变化，降低粉尘比电阻，避免反电晕现象，提高除尘效率。同时烟气温度的降低使烟气流量减少并有效提高电厂运行时的击穿电压，从而大幅提高除尘效率，去除大部分的 SO3，如图 1 所示。图 1比电阻与烟气温度的关系2本工程关键技术和创新点21烟冷器的原理及技术特点本工程烟冷器入口凝结水引自于 9 号低加入口与 7 号低加出口，两路取水混合经烟冷器加热后，引入 6 号低加入口。烟冷器凝结水系统同时设置了两路取水混合调控装置与功能旁路。本工程烟冷器具有如下特点:

7、211有效避免腐蚀问题现在国内有些电厂设有烟冷器，出现了烟冷器至烟气脱硫DOI:10.19319/ki.issn.1008-021x.2020.23.059山东化工入口段之间设备的腐蚀现象，有些腐蚀严重的电厂最终停运烟冷器。烟冷器引起腐蚀原因:一些烟冷器的热媒凝结水进水温度设计过低，使得换热元件表面温度远低于烟气酸露点以下，烟气中的水分在换热管表面结露，容易造成灰的粘结，导致换热率降低、引起烟气阻力上升、模块腐蚀等问题;一些烟冷器为了过分降低成本而减少换热面积，烟冷器出口烟气温度高于低低温的温度上限，烟气中 SO3不能完全冷凝成液态与粉尘结合被除尘器捕捉，以气态的形式存在对下游设备产生腐蚀危害

8、。通过大量的工程业绩证明，当烟冷器进口热媒水温度设计在 70(具体温度根据烟气条件计算)以上，可有效避免烟气换热元件表面烟气冷凝、粉尘粘结、腐蚀。212大幅度提高除尘效率，扩大电除尘器对煤种的适应性因为低低温电除尘技术的应用，使得原来集尘性能非常差、在烟气排放方面因不适合燃烧而被排除在外的煤种也可以维持恰当的荷电状态，从而实现集尘性能的显著提升，将原来不适合作为燃煤的煤种也可以作为燃煤，即使是反电晕现象很明显的低碱煤种也可实现在与传统电除尘器几乎相等的集尘面积下将电除尘器的出口粉尘浓度降到 15 mg/Nm3以下。所以此工程煤种可采用低低温电除尘技术并保证收尘效率，如图2 所示。图 2除尘效率

9、与烟气温度的关系213合理设计与选材烟冷器设计在满足各个工况锅炉烟气和汽机凝结水的参数前提下，保证换热效率、烟气阻力以及热媒凝结水的压降满足性能保证值。根据该工程的特点，采用 CFD 计算软件流体分析+物模试验，在低温省煤进、出口喇叭口处布置导流板，保证烟冷器内流场均匀、流速合理，防止出现死角和避免局部涡流。烟冷器模块采用碳钢材质，从源头上解决了烟冷器运行可能造成的腐蚀，因此采用碳钢作为换热元件，降低了投资成本。在达到相同的换热面积的前提下，采用螺旋翅片管作为换热元件，可以比采用 H 型翅片管作为换热元件更节省投资成本。为了消除烟冷器内换热管的积灰问题，须充分确保灰的干态。比如当吹灰器气动吹灰

10、时，采取必要的措施，彻底消除因液态水吹到换热元件表面产生的烟气粉尘粘结的问题，避免换热率降低、烟气阻力上升、模块腐蚀。214系统采用全自动的温度控制系统该套烟冷器能满足机组最大和最小运行负荷各工况烟气条件。通过调节不同温度段的凝结水至烟冷器的流量配比，来控制烟冷器凝结水进口温度;其次通过控制进入烟冷器热媒凝结水流量，来控制烟冷器烟气出口温度、出口凝结水温度。烟冷器采用全自动调节控制系统，系统运行安全可靠、灵活。22粉尘、SO3协同脱除技术通过烟冷器，烟气温度降至酸露点以下，气态的 SO3将冷凝成液态的硫酸雾。因烟气含尘浓度高，粉尘总表面积大，这为硫酸雾的凝结附着提供了良好的条件。低低温电除尘器

11、系统对于 SO3去除率一般在 80%以上，最高可达 95%，是目前 SO3去除率最高的烟气处理设备。低温电除尘器出口粉尘平均粒径一般为 1 25 m，低低温电除尘器出口粉尘平均粒径大于 3 m，低低温电除尘器出口粉尘平均粒径明显高于低温电除尘器;当采用低低温电除尘器时，脱硫出口烟尘浓度明显降低，可有效提高湿法脱硫系统协同除尘效果。23绝缘子采用特殊的保护措施电除尘器在结构上对绝缘子采取一些特殊的保护措施，每个瓷套都有单独的小室即绝缘子室，内设有电加热，金属盖板与支承板预留一定的间隙，利用电除尘器本体负压形成自动吹扫，防止积灰。根据需要也可单独设置热风吹扫系统。在瓷套管的下端有钢制防尘套，它处于

12、电场烟气中，其作用是一方面能防止烟气直接吹入瓷套管内部，以免造成瓷套内壁粘灰。如图 3 所示。图 3绝缘子特殊保护措施24先进的振打清灰技术电除尘器阴、阳极收集的结灰主要依靠阴、阳极振打来清除，它要克服粉尘的粘力、电场力和万有引力，清灰装置在清灰过程要具有合适的振打力、振打周期和振幅。目前 90%以上的电除尘器采用侧面重锤回转振打:这类方式具有振打力分布均匀，一个通道设 12 个振打锤，清灰力大、效果好，工况适应性强，但是该方式其另部件必须可靠，否则维修量大。本项目在引进技术吸取了其他项目的经验，振打轴承全部采用合金钢滚柱形式，实现线接触传动，不但耐磨而且阻力小、转动灵活。振打锤所有传动部位加

13、装内外合金钢套，经连续破坏性试验，打击次数达 130 万次以上，相当于振打最频繁的第一个电场振打25 年的次数总和，可以保证振打锤及轴承等振打系统安全使用年限为二个大修周期、八年以上。保证期内实现零维修的质量目标。25可靠的气量分配及独特的气流分布技术气流分布均匀性是提高除尘效率的先决条件。目前，电除尘器中气流分布装置是在进口封头中设置多道(一般为三道)多孔板，孔的直径一般为 4050，开孔率 25%35%，采用堵的办法迫使气流分布均匀。它的缺点是阻力大;局部流速高磨841SHANDONG CHEMICAL INDUSTY2020 年第 49 卷第 23 期损大，分布板使用寿命短。同时也较难获

14、得均匀的气流分布。本项目在吸收国外先进技术的基础上采用了阻流加导流型气流分布装置，设置三层开孔率不变的孔径大到 85，开孔率为45%的分布板，阻力较小，且决不会堵孔。降低了磨损，提高了寿命。而且多孔板两边设置有导流作用的折边，大大地增加了气流分布板刚性，即使在相当强的涡流作用下，也决不会像一般平板那样产生撕裂。在此基础上，在适当部位加设横向的可调整的三角形导流板，这不仅可以保证气流分布的均匀性，而且它类似于百叶窗式机械除尘器，可以对进入电除尘器的烟气进行初级除尘，其除尘效率是相当明显的。除下的灰尘，通过进口封头下底板落入第一电场的灰斗内。3本工程低低温电除尘技术与常规低低温电除尘器的对比本工程

15、从除尘机理入手，通过降低电除尘器入口烟气温度，优化工况条件，实现对燃煤电站 PM25、SO3、重金属等烟气污染物高效协同治理。与常规低低温电除尘器相比，能有效克服高比电阻反电晕、难荷电及 PM25 捕集效率低下等技术难题。且除尘效率不受粉尘特性影响，对粘性粉尘、微细粉尘均有极高的除尘效率，可大幅减少燃煤电站 PM25 排放和烟尘总质量排放，有利于扩大电除尘器应用范围。增强对我国燃煤电厂工况多变的适应性，与常规低低温电除尘器单纯的扩容增效相比，是本质的改变。另外本工程根据低低温电除尘的绝缘子增加热风吹扫保护措施，对于振打清灰技术采用新的结构及设备应用。同时对于电除尘气流均布阻流加导流型气流分布装

16、置等措施。低低温电除尘解决了常规电除尘器无法收集的烟气中的大部分 SO3，减少了后级湿法脱硫用水量，降低了酸腐蚀，减少烟囱水汽的排放并为脱硫效率的提高创造了有利条件。同时通过烟冷器，对烟气余热进行回收，使汽机冷凝水获得额外热量，提高了锅炉热效率。4经济及社会效益情况(1)在电除尘器方面，因为烟温降至酸露点以下，粉尘的性质发生变化、比电阻下降，在达到相同除尘效率前提下，可减少电场数量，降低运行功耗。低低温静电除尘系统采用烟冷器时还可以回收热量，具备节能效果，同时系统简洁，维修方便。(2)对于风机方面，由于低低温静电除尘器配套的烟冷器增加了系统阻力，但因为烟气温度降低，使烟气量降低，而且由于烟冷器

17、布置在除尘器前，烟气的阻力损失减少，降低了风机电耗。(3)对于防腐方面，由于烟气量小、烟气中的大部分 S03被低低温静电除尘器除去，烟气在脱硫系统中不容易出现低温腐蚀问题，节省了大笔的风机以及烟道等设备的防腐投资和维修费用。(4)对于脱硫系统方面，由于烟气量减小，脱硫系统设备规格可大幅降低，脱硫效率也可明显提高，脱硫系统用电率降低。另外，由于低低温静电除尘器的出口粉尘粒径比常规电除尘器明显增大，使得脱硫系统的除尘效率大幅提高，可大幅提高整个烟气治理系统的除尘效率。(5)对于脱汞方面，由于低低温静电除尘器可以大幅提高脱汞，因此可节省活性碳法的用量，经济效益明显。参考文献 1 高树爱，马金刚，周岳

18、峰，等 低低温除尘器灰斗区域的匹配性优化措施 J 应用能源技术，2018(10):4648 2 王玮包头电厂循环流化床机组除尘改造研究 D 北京:华北电力大学，2018(6):161 3 舒英钢燃煤电厂电除尘技术综述 J 中国环保产业，2013(12):712 4 何毓忠，赵海宝，郦建国，等低低温电除尘器灰硫比计算及中国煤种分析 J 环境工程，2015(2):7679 5 王玉敬，高鹏，刘蒙，等GGH 系统在电厂 1000MW 机组中的技术应用及优势分析J 中国设备工程，2018(12):183184 6 徐柏福采用新型模块式余热锅炉实现节能降耗 J 石油化工应用，2008，27(3):971

19、00(本文文献格式:胡成，陈炬钢，徐召金浅谈低低温电除尘器的优化设计 J 山东化工，2020，49(23):147149)檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯檯山东化工 征订启事山东化工 杂志(半月刊)是由原国家科委、国家新闻出版署批准出版的化工行业综合性科技期刊。创刊于1972 年，由山东省化工研究院主办。国内外公开发行，国内统一刊号:CN371212/TQ，国际标准刊号:ISSN1008021X。本刊设有“规划与展望”、“科研与开发”、“专论与综述”、“生产与应用”、“分析与测试”、“资源与环境”、“经验交流”、“管理初探”、“计算

20、机与信息化”、“经济与市场”、“教育与培训”等栏目，主要报道化工行业最新科技进展，以及化工科研、生产、设计等方面的新技术、新工艺、新设备、新产品等方面的发展动态与开发情况，搭建科技转化为生产力的桥梁。读者主要面对化工及相关行业的各级管理干部、决策人员、技术人员、市场开发人员，科研设计规划院所的专业技术人员以及高等院校的师生等。山东化工 自创刊以来，荣获化工部优秀期刊、山东省优秀科技情报成果奖，曾获得全国石油和化工行业优秀期刊一等奖、华东地区优秀期刊、山东省优秀科技期刊等荣誉，在国内外享有相当高的声誉。已是美国化学文摘(CA)、中国核心期刊(遴选)数据库收录期刊，中国学术期刊(光盘版)、“万方数据数字化期刊群”全文收录期刊以及中国学术期刊综合评价数据库来源期刊等。941胡成，等:浅谈低低温电除尘器的优化设计