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燃煤电厂电除尘器选型设计指导书


燃煤电厂电除尘器

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中国环境保护产业协会电除尘委员会 2010 年 4 月

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选型设计指导书

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燃煤电厂电除尘器选型设计指导书


前 1 2 3 4 5



言 ......................................................................................................................................... II 目的 ............................................................................................................................................ 1 范围 ............................................................................................................................................ 1 选型设计流程 ............................................................................................................................ 1 选型设计条件和要求 ................................................................................................................ 2 选型设计条件和要求分析 ........................................................................................................ 2 5.1 煤、飞灰样主要成分及其分布...................................................................................... 2 5.2 煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响分析 .................................................................. 3 电除尘器适应性研究 ................................................................................................................ 4 6.2 电除尘器对煤种的除尘难易性评价.............................................................................. 4 6.3 电除尘器的适应性研究.................................................................................................. 4 6.3.1 国内煤、飞灰样 ωk 统计分析 ............................................................................. 4 6.3.2 电除尘器实测结果分析....................................................................................... 7 6.3.3 电除尘器的适应性分析....................................................................................... 8 选型设计 .................................................................................................................................... 9 选型设计修正 .......................................................................................................................... 10 技术经济性分析 ...................................................................................................................... 11 推荐使用的与电除尘器配套的实用技术............................................................................. 12 11.1 对选型设计指导意见总的说明 .................................................................................. 13 11.1.1 对选型设计基准的说明 ................................................................................... 13 11.1.2 对国标粉尘排放浓度的说明 ........................................................................... 14

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7 8 9 10

11.2 燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 ...................................................................... 15 11.2.1 50mg/m3 粉尘排放标准下燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 ................ 15 11.2.2 30mg/m3 粉尘排放标准下燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 ................ 15 参考文献 ........................................................................................................................................ 15 附 附 附 附 附 录 A(规范性附录) 选型设计条件和要求 .................................................................... 16 录 B(资料性附录) 煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响分析 ................................ 22 录 C(资料性附录) 选型设计修正 ................................................................................ 31 录 D(资料性附录) 技术经济性分析 ............................................................................ 34 录 E(资料性附录) 推荐使用的与电除尘器配套的实用技术 .................................... 39

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11.1.3 对燃煤电厂燃煤偏离设计情况的说明 ........................................................... 14 11.1.4 对煤、飞灰成分与电除尘器选型设计之间关系的说明 ............................... 14

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11 燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 ................................................................................. 13

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6.1 电除尘效率的基本公式及表观驱进速度 ωk ................................................................. 4

中国环境保护产业协会电除尘委员会





本指导书的附录 A 为规范性附录,附录 B~附录 E 为资料性附录。 本指导书由中国环境保护产业协会电除尘委员会组织编制, 并委托浙江菲达环保科技股 份有限公司负责编写。 本指导书主要起草人及评审专家:郦建国、刘卫平、闫克平、黎在时、王励前、张德轩、 石培根、林国鑫、张滨渭、梁可新、蒋亚彬、陈宇渊、蒋庆龙、林尤文、赵信志、解标、翟 鸿平、李宁。 本指导书由中国环境保护产业协会电除尘委员会负责解释。

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燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

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目的 本指导书旨在推动和引导电除尘行业技术进步,规范行业市场,指导、规范电除尘行业

科学合理地进行电除尘器选型设计,改善目前电除尘器设计偏小、配置不规范,如电场数量 偏少、 比集尘面积偏小导致部分设备投运后烟尘排放不能达标的现状, 保证设备性能并满足 排放要求, 提升行业整体技术水平。 通过分析研究中国煤种成分及其对电除尘器运行性能影 响、国内投运电除尘器实情、国内外电除尘器规范,提出了电除尘器选型设计的主要流程, 包括:选型设计条件和要求及其分析、电除尘器适应性研究、选型设计及其修正、技术经济 性分析。提出了选型设计的指导意见,为电除尘器供货商、设计建设单位及管理部门科学合 理地选择电除尘器提供技术支持。 2 范围

器、其它行业的电除尘器以及使用其它燃料的电站电除尘器。

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本指导书适用于燃煤电厂干式、板式、卧式电除尘器。不适用于半干法脱硫后的电除尘
3 1)

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选型设计流程

电除尘器选型设计遵循图 1 所示流程:

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选型设计 1

选型设计条件和要求

选型设计条件和要求分析

电除尘器适应性研究

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本指导书分别以电除尘器出口粉尘浓度 50mg/m3、30mg/m

技术经济性分析

电除尘器规格确定

图 1 电除尘器选型设计流程
1) 烟气在温度为 273K,压力为 101325 Pa 时的状态,简称“标态” 。本指导书中所规定的粉尘排放浓度 均指标准状态下干烟气(过剩空气系数为 1.4)的数值。

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选 型 设 计 修 正

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作为基础进行编写。

中国环境保护产业协会电除尘委员会

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选型设计条件和要求 为使电除尘器选型正确,必须提供系统概况、燃煤性质、飞灰性质、烟气成分分析、设

计参数、厂址气象和地理条件、达到保证效率的条件等选型设计用基本资料(不限如此) 。 具体内容见附录 A。 5 选型设计条件和要求分析 对选型设计条件的分析主要为选型设计条件对电除尘器的性能影响分析, 对选型设计要 求的分析主要是性能要求分析。 影响电除尘器性能的因素很复杂,对燃煤电厂而言,燃煤性质(成分、挥发分、发热量、 灰熔融性等) 、飞灰性质(成分、粒径、密度、比电阻、粘附性等) 、烟气成分等工况条件都 是重要影响因素。此外,还存在着诸如飞灰物相组份的多样、显微结构(灰粒形状,孔隙率 及孔隙结构,表面状况)的差异、浸润性的悬殊等方面对电除尘器性能的影响,虽然对这些 方面的系统论述和定量计算还缺乏基础,但选型时应予注意。煤、飞灰的性质对电除尘器性 能的影响可概括为:

1)发热量:发热量越低,煤耗就越大,因此烟气量越大;

2)挥发分:挥发分的高低直接影响煤燃烧的难易程度,挥发分高的煤易燃烧,而燃烧的程 度又将影响烟气及飞灰成分;

度越高,Na2O、K2O、Fe2O3、MgO、CaO 等有利于降低灰熔融温度。一般地, 灰的熔融温度高,对除尘不利。 4)飞灰粒径:当粒径>1?m 时,粉尘驱进速度与粒径为正相关,当粒径为 0.1μm~1μm 时,

5)飞灰密度:一般粒度小,堆积密度大。当真密度与堆积密度之比>10 时,电除尘器二次 飞扬会明显增大,应给予注意;

由于煤、飞灰成分对电除尘器性能影响最大,下面主要阐述煤、飞灰成分对其性能影响 问题。 5.1 煤、飞灰样主要成分及其分布 在煤的成分中, 对电除尘器性能产生影响的主要因素有 Sar、 水分和灰分。 飞灰包括 Na2O、 Fe2O3、K2O、SO3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO、P2O5、Li2O、MnO2、TiO2 及飞灰可燃物等 成分。 对 2006 年~2008 年国内招标的 138 套电除尘器所使用的 122 种煤种(含 9 种混煤)的 煤、飞灰样主要成分进行了分析,影响电除尘器性能的国内煤、飞灰主要成分含量分布见表 1。
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6)粘附性:由于飞灰有粘附性,可使微细粉尘凝聚成较大的粒子,这有利于除尘。但粘附 力强的飞灰,会造成振打清灰困难,阴、阳极易积灰,对除尘不利。一般地, 粒径小、比表面积大的飞灰粘附性强。

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粉尘的驱进速度最小,当粒径<0.1?m 时,粉尘驱进速度与粒径为反相关;

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3)灰熔融性:灰的熔融温度与其成分有密切关系,灰中 Al2O3、SiO2 含量越高则灰熔融温

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燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

表 1 国内煤、飞灰样主要成分含量分布
成分 Sar Na2O Fe2O3 K2O MgO SO3 Al2O3 SiO2 CaO 变化范围(参考值) 0.11%~5.13% 0.02%~3.72% 1.52%~25.88% 0.12%~4.17% 0.17%~6.37% 0.02%~21.7% 9.04%~46.5% 20.7%~70.3% 0.6%~28.4% 平均值(参考值) 0.87% 0.69% 7.84% 1.16% 1.35% 3.18% 26.33% 50.18% 6.34%

注:以上数据为 122 种煤种的统计值,但国内煤种数量超过 200 种,因此以上各成分的含量变化范 1)Sar 含量的变化范围为:0.11%~9%; 2)Al2O3 含量的变化范围为:2.24%~52.6%; 3)CaO 含量的变化范围为:0.6%~50%。

1)煤、飞灰成分中的 Sar、Na2O、Fe2O3、Al2O3 及 SiO2 对电除尘器性能影响很大,其 响,煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响是其综合作用的结果。

响相对较小 (在美国南方研究所的 Bickelhaupt 先生的比电阻预测实验研究报告中, Li2O 把 和 Na2O 的含量之和作为一个影响因素,实验结果两者之和虽然很小,但其微小的变化,对 粉尘比电阻的影响却很大,但国内有关专家对此观点存在异议。,其中 K2O、SO3、P2O5、 ) Li2O、TiO2 对除尘性能起着有利的影响,CaO、MgO 对除尘性能则起着不利的影响。 水分的影响是显而易见的。炉前煤水分高,烟气的湿度也就大,粉尘的表面导电性也就 好,比电阻相对也会比较低。在燃煤含水量很高的锅炉烟气中,水分对电除尘器的性能起着 十分重要的作用。

煤的灰分高低, 直接决定了烟气中的含尘浓度。 对于特定的工艺过程和在一般含尘浓度 范围内,驱进速度或表观驱进速度将随着粉尘浓度的增加而增大。但含尘浓度过大,会产生 电晕封闭。出口粉尘浓度要求相同时,其设计除尘效率的要求也越高。烟气含尘浓度高,所 消耗表面导电物质的量大,对高硫、高水分的有利作用折减幅度大,综合来讲,高灰分对电 除尘器的烟尘排放是不利的。 2)高 Sar 煤时,Sar 对电除尘器的性能起着主导的作用,而低 Sar 煤时,Sar 的影响相对减 弱,主要取决于飞灰中的碱性氧化物含量、烟气中水的含量及烟气温度等。 3)满足 Sar 含量<0.3%、Na2O 含量<0.2%、 2O3+SiO2)的含量>90%或 Fe2O3 含量 (Al <2%四个条件中的一个及以上时,电除尘器的除尘性能很差,一般可称为困难状态,选型

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K2O、SO3、CaO、MgO、P2O5、Li2O、MnO2、TiO2 及飞灰可燃物对电除尘器性能的影

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中 Sar、Na2O、Fe2O3 对除尘性能起着有利的影响,Al2O3 及 SiO2 对除尘性能则起着不利的影

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5.2 煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响分析

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围及平均值将有所变化,如有专家提供的数据表明:

中国环境保护产业协会电除尘委员会

时应特别注意。 具体分析见附录 B。 6 电除尘器适应性研究

6.1 电除尘效率的基本公式及表观驱进速度 ωk

h = 1 - e -w · A / Q
(m/s) 。

……………………………………… (1)

式中:η—除尘效率(%) ,Q—烟气流量(m3/s) ,A—总集尘面积(m2) ,ω—驱进速度

这个公式被称为 Deutsch 公式,它一直是电除尘器设计公式,至今仍在应用。但它的缺 点是其假设颗粒尺寸为一常值, 粉尘和气流在极间距空间里面的混合是完全均匀的, 并且粉 尘一旦被收尘极板捕集就不再返混回电场空间,而这些假设在实际工程中是不可能存在的。 1964 年,瑞典专家 S·麦兹(Sigvard Matts)对 Deutsch 公式进行了修正,使用了表观驱

式中, 为常数, k 选择不同的 k 值, k = f (h ) 曲线有不同的形态。 k=1 时, k 变成了 w , w 当 w 于常数,即此时 ωk 趋向不再随前后电场粉尘粒径的变化而改变,也不再随所要求除尘效率 Parameter) ,由于 ωk 克服了众多应用中的粒径分布问题而使其使用更加方便。经验表明,相 究也表明 ωk 不仅同煤、飞灰成分煤、飞灰成分有关,而且在很大程度上也依赖于电除尘器 电源技术。 6.2 电除尘器对煤种的除尘难易性评价 如上所述,煤、飞灰成分直接影响着电除尘器的除尘性能,且其对电除尘器除尘性能的 影响是煤、飞灰成分、电气控制综合作用的结果。因此,如直接用煤、飞灰成分分析其对电 除尘器性能的影响,则只能作定性的分析。 一般地,煤、飞灰成分直接影响着 ωk 值,ωk 值的大小可评价电除尘器对粉尘的收尘难 易程度,如表 2 所示。ωk 值越大,电除尘器对粉尘的收集越容易。 表 2 电除尘器对煤种的除尘难易性评价

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wk 值
除尘难易性

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w k <25


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25≤ w k <35 较难 4

对于原始 Deutsch 公式中的驱进速度,常数值的 ωk 出现在更广的除尘效率范围。最新的研

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一般

的高低而变化。此时,可以将 ωk 十分简单地看成是一个“收尘难易参数” (Precipitation

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35≤ w k <45

即为我们一般熟知的 Deutsch 公式,来自许多装置的数据表明,k=0.5 时, w k = f (h ) 接近

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较容易

h = 1 - e - (w k · A / Q ) ……………………………………… (2)
k

45≤ w k <55

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进速度 ωk 概念。

w k ≥55
容易

6.3 电除尘器的适应性研究 6.3.1 国内煤、飞灰样ωk 统计分析 1)对前文所述 122 种国内煤、飞灰样本的 ωk 值进行计算,其所对应的 ωk 值分布如图 2 所示。ωk 的变化范围为 20~63.11,其平均值为 45.26。

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占煤、灰样总数百分比(%)

25 20 15 10 5 0

21.31 13.11

18.85

20.49 12.3 8.2 3.28 2.46

1

55

45

40

35

30

50

.1

ω k<

ω k<

ω k<

ω k<

ω k<

ω k<

ω k< 20 ≤

25
ωk 值

ω k≤

63











50

45

40

35

30

55 ≤

图 2 国内煤、飞灰样所对应的 ωk 值分布图 2)对 ωk 值所对应的国内电除尘器项目分布进行统计,ωk 值所对应的电除尘器项目分 布图如图 3。
占项目总数的百分比(%)

25 20 15 10 5 0

12.32

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8.7
35 ω k< ω k< 25 ≤
较容易 40.16% 40.57%

15.94

18.11

16.67

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2.9 2.9
40 30 25 20 ≤ ω k<

22.46

k≤ 63 .1 1

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ω k<
35≤ w k <45 一般 32.79% 28.99%

55

50

45

25



ω k<

ω k<

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35 ≤
5

40 ≤

ω k<

ωk 值

55

≤ ω

图 3 ωk 值所对应的电除尘器项目分布图 ωk 值所对应的煤种及项目统计结果参考值如表 3。 表 3 ωk 值所对应的煤种及项目统计结果
25≤ w k <35 较难 11.48% 11.60% 45≤ w k <55

wk 值
除尘难易性 占煤种总数百分 比(%) 比(%) 占项目总数百分

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w k <25


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30 ≤

50 ≤

45 ≤

w k ≥55
容易 13.11% 15.94%

3)国内典型煤种主要成分、除尘难易性评价及 ωk 值范围,如表 4、表 5。

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2.46% 2.90%

中国环境保护产业协会电除尘委员会

序 号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 33 32 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50

表 4 国内典型煤种主要成分(%)及电除尘器进口含尘浓度 DW(g/m ) 成分 Aar Sar Na2O Fe2O3 K2O SO3 MgO Al2O3 SiO2 CaO 煤种
筠连无烟煤 重庆松藻矿贫煤 神府东胜煤 神华煤 神木烟煤 锡林浩特胜利 煤田褐煤 陕西黄陵煤 陕西烟煤 龙堌矿烟煤 珲春褐煤 平庄褐煤 晋北煤 纳雍无烟煤 水城烟煤 铁法矿煤 永城煤种 江西丰城煤 俄霍布拉克煤 大同地区煤 乌兰木伦煤 古叙煤田的无烟煤 山西平朔 2#煤 活鸡兔煤 陕西彬长矿区烟煤 山西平朔煤 宝日希勒煤 金竹山无烟煤 水城贫瘦煤 滇东烟煤 山西无烟煤 龙岩无烟煤 鸡西烟煤 新集烟煤 淮南煤 平朔安太堡煤 神华株罗纪煤 山西贫瘦煤 鹤岗矿煤 山西汾西煤 霍林河露天矿褐煤 淮北烟煤 大同塔山煤 同忻煤 伊泰 4#煤 兖州煤 山西晋城赵庄矿贫 煤 郑州贫煤(告成矿) 来宾国煤 平顶山烟煤 准格尔煤 32.25 25.35 11.00 8.50 6.40 20.22 18.61 28.83 23.80 32.18 20.41 19.77 21.38 30.86 30.58 21.59 30.00 13.63 22.44 13.07 16.18 18.30 7.04 18.88 21.47 7.22 32.87 23.78 32.45 20.84 30.00 34.15 26.33 26.65 21.30 7.55 20.00 34.93 26.86 19.01 29.80 11.76 24.52 16.77 21.39 20.97 28.11 39.25 37.80 21.36 2.80 3.47 0.41 0.45 0.39 1.00 0.98 0.90 0.78 0.24 0.89 0.63 2.90 2.15 0.39 0.42 1.62 0.62 1.11 0.58 1.11 1.00 0.50 0.73 1.13 0.24 0.80 0.43 0.85 0.39 0.98 0.22 0.63 0.35 0.87 0.47 0.37 0.19 0.55 0.34 0.70 0.45 0.80 0.63 0.55 0.33 0.17 0.31 0.44 0.62 1.40 0.76 1.23 1.23 1.50 2.53 0.44 0.91 0.72 1.62 1.19 0.78 3.63 1.32 1.78 0.68 1.10 2.29 0.53 0.82 0.62 0.71 0.43 0.30 0.68 0.52 1.00 0.42 0.57 0.52 0.14 0.90 0.62 0.70 0.49 0.37 0.62 0.70 0.61 0.69 0.28 0.34 0.17 0.20 0.32 0.43 0.40 0.10 0.13 0.02 12.18 16.51 13.85 11.36 7.00 7.74 5.08 5.72 11.53 5.26 7.99 23.46 7.85 10.41 7.53 3.56 7.09 8.65 8.95 6.11 11.38 4.14 20.66 5.42 2.63 12.04 4.18 7.81 8.97 3.97 7.79 3.35 4.76 3.20 3.60 15.00 4.55 4.53 2.82 2.82 4.50 5.17 5.76 6.36 3.99 2.64 4.93 11.86 4.05 2.56 6 1.40 0.85 0.72 0.73 0.70 1.59 1.33 0.78 1.43 1.46 3.00 1.55 1.39 0.81 2.43 2.43 1.29 4.98 1.15 1.20 0.89 0.80 0.70 0.87 0.43 0.74 1.86 0.81 0.16 1.34 2.27 2.08 0.95 1.00 0.67 0.70 0.85 2.46 1.48 1.11 1.78 0.85 0.34 0.78 1.54 0.85 1.40 0.78 0.30 0.22 4.57 2.38 9.30 9.30 11.00 4.50 6.28 4.68 2.26 2.20 0.38 1.28 1.10 0.54 0.74 2.12 0.02 1.67 1.28 6.69 3.65 1.32 16.20 4.15 2.20 5.42 1.86 0.73 0.75 2.95 5.31 0.18 1.76 1.20 1.67 11.00 0.62 0.70 0.45 1.7 1.59 2.29 1.19 1.51 2.08 1.45 1.06 1.50 0.41 0.49 1.54 0.63 1.28 1.28 1.20 2.13 1.67 0.91 1.66 1.83 1.34 1.27 1.96 0.92 1.62 1.04 0.46 2.41 1.30 1.18 0.79 0.44 1.08 1.59 0.33 2.31 1.35 0.67 1.04 1.03 2.88 0.96 0.61 1.20 0.81 1.20 1.23 0.79 0.70 0.94 1.16 0.44 0.41 0.62 1.44 1.40 0.94 0.97 0.40 0.47 18.33 24.36 13.99 13.99 13.00 20.16 17.12 26.66 21.83 23.73 21.99 15.73 25.19 28.75 19.87 9.76 32.12 19.06 31.76 14.99 26.00 42.16 12.66 22.46 40.02 18.80 32.00 27.06 22.43 30.39 28.61 22.34 32.61 33.00 33.50 13.00 31.15 20.79 30.90 22.6 32.81 35.47 38.97 34.70 27.45 30.55 29.00 25.31 27.93 46.50 51.77 44.61 36.71 36.71 35.00 52.86 53.64 51.70 50.64 58.70 60.14 50.41 54.40 50.25 59.91 54.87 54.90 54.08 50.50 45.01 50.77 42.76 26.31 49.59 47.96 42.86 53.97 55.98 58.94 52.05 40.86 64.38 53.64 54.00 52.31 30.00 52.88 66.71 59.65 64.25 55.18 48.69 47.24 49.90 55.93 57.03 54.24 51.13 64.57 42.75 7.69 5.22 22.92 24.69 26.00 4.89 6.63 4.17 10.76 2.22 3.36 3.93 2.88 3.56 1.58 4.48 0.64 5.24 2.89 18.21 3.12 3.50 18.09 11.66 4.15 12.65 2.72 4.23 3.25 4.55 9.27 0.48 1.08 2.00 4.65 28.00 5.67 1.56 1.36 4.01 2.40 3.21 2.13 2.27 4.17 3.53 6.04 3.01 0.60 4.18

3

DW
39.30 24.00 13.32 25.00 23.96 34.62 34.62 24.80

22.00

d

nR

eg

25.47 34.62 21.00 29.05 14.40 14.10 25.00 7.10 19.90 24.76 10.80

is

te

re

33.30 33.90 23.30 8.77 21.73 47.39 30.40 34.58 41.50 13.30 29.60 20.00 24.82 24.80

U

53.70 19.8

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

表 5 国内典型煤种除尘难易性评价及 ωk 值范围
除尘难易 性评价 ωk 值范围 煤种名称 筠连无烟煤 重庆松藻矿贫煤 神府东胜煤 神华煤 神木烟煤 锡林浩特胜利煤田褐煤 陕西黄陵煤 陕西烟煤 龙堌矿烟煤 珲春褐煤 平庄褐煤 晋北煤 纳雍无烟煤 水城烟煤 铁法矿煤 永城煤种 江西丰城煤 俄霍布拉克煤 大同地区煤 乌兰木伦煤 古叙煤田的无烟煤 山西平朔 2#煤 活鸡兔煤 陕西彬长矿区烟煤 山西平朔煤 宝日希勒煤 金竹山无烟煤 水城贫瘦煤 滇东烟煤 山西无烟煤 龙岩无烟煤 鸡西烟煤 新集烟煤 淮南煤 平朔安太堡煤 神华株罗纪煤 山西贫瘦煤 鹤岗煤 山西汾西煤 霍林河露天矿褐煤 淮北烟煤 大同塔山煤 同忻煤 伊泰 4#煤 兖州煤 山西晋城赵庄矿贫煤 郑州贫煤(告成矿) 来宾国煤 平顶山烟煤 准格尔煤 产地 四川 重庆 陕西、内蒙古 陕西、内蒙古 陕西 内蒙古 陕西 陕西 山东 吉林 内蒙古 山西 贵州 贵州 辽宁 河南 江西 新疆 山西 内蒙古 四川 山西 陕西 陕西 山西 内蒙古 湖南 贵州 云南 山西 福建 黑龙江 河北 安徽 山西 陕西 山西 黑龙江 山西 内蒙古 安徽 山西 山西 内蒙古 山东 山西 河南 广西 河南 内蒙古 备注

容易

ωk≥55

1. 西 南 地 区 的 高 硫煤除尘难易性 评价多为 “容易” ; 2. 山 西 煤 种 除 大 同塔山煤、同忻煤 等以外,除尘难易 性评价多为:“较 容易”或“一般”; 3.河南、河北及东 北地区煤种除尘 难易性评价多为: “一般”; 4. 内 蒙 古 的 准 格 尔煤和陕西神府 东胜煤是两种典 型煤种,但其它煤 种除尘难易性参 差不齐。

较容易

45≤ωk<55

一般

35≤ωk<45

较难



6.3.2 电除尘器实测结果分析 对 2004 年至今所测试的国内 100 套 300MW 以上机组 (其中 1000MW 机组 9 套、 MW 600 机组 55 套、 MW 机组 36 套) 300 配套电除尘器测试结果进行了统计分析, 结果如表 6 所示。
7

U

25≤ωk<35

nR
ωk<25

eg

is

te

re

d

中国环境保护产业协会电除尘委员会

表 6 电除尘器实测结果统计表
项目 对应数值 ESP 数量
(套)

占 ESP 总数百分比
(%)

≤30 出口粉尘浓度
[mg/m3]

18 42 27 13 2 82 16 27 28 33 12

18% 42% 27% 13% 2% 82% 16% 27%

30<值≤50 50<值≤100 >100 3

电场数量 4
[个]

5 ≤80 实际比集尘面积 SCA
[m2/(m3/s)]

90<值≤100 100<值≤110

re

2)项目测试时的煤种一般为设计煤种或者与设计煤种相近的煤种。 3)实际 SCA 为不停供电分区比集尘面积,并按实测烟气量计算,而实测烟气量一 般小于设计烟气量。

1)实测除尘效率达到设计保证效率的电除尘器占总数的 96%; 2)在电场数量基本上为 4 个、SCA<110 m2/(m3/s)的情况下,出口粉尘浓度≤50 mg/m3 的电除尘器数占总数的 60%,其中≤30mg/m3 的电除尘器数占总数的 18%。 说明对于中国多数的煤种,在适当增加电场数量和 SCA 的情况下,达到 50 mg/m3 甚至 30 mg/m3 的低排放是完全可以实现的。 6.3.3 电除尘器的适应性分析 综合煤、飞灰成分对电除尘器性能影响分析、国内煤、飞灰样 ωk 值统计结果及电除尘 器实测结果分析,认为在排放标准已提高的今天,电除尘器仍有着广泛的适应性。电除尘器 的适应性分析如表 7、8。

U

nR

eg
8

由以上统计分析可得如下结论:

is

te

注:1)项目测试是在电除尘器投运不久后进行的;

d
33% 12%

80<值≤90

28%

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

表 7 50mg/m 粉尘排放标准下电除尘器的适应性分析
除尘难易 性 容易 较容易 一般 较难 难 占统计项 ωk 值 目总数量 百分比/% ωk≥55 45≤ωk<55 40≤ωk<45 35≤ωk<40 25≤ωk<35 ωk<25 15.94% 40.57% 16.67% 12.32% 11.60% 2.90% 13.11% 40.16% 86.06% 20.49% 12.30% 11.48% 2.46% 11.48% 2.46% 2.46% 可以使用电除尘器 建议在进行全面、 细致的技 术经济性分析后决定 97.54% 推荐使用电除尘器 占统计煤种总数量 百分比/% 适应性分析

3

注: “占统计项目总数量百分比”“占统计煤种总数量百分比”均为参考值。 、

表 8 30mg/m 粉尘排放标准下电除尘器的适应性分析
占统计项 除尘难易性 ωk 值 目总数量 百分比/% 容易 较容易 ωk≥55 45≤ωk<55 40≤ωk<45 15.94% 40.57% 16.67% 13.11% 40.16% 20.49%

3

te
百分比/% 73.76% 86.06% 12.30% 13.94%

占统计煤种总数量

re

is
9

eg
12.30% 11.48% 2.46% 2.90%

nR

一般

35≤ωk<40

12.32%

较难 难

U

25≤ωk<35 ωk<25

11.60%

注: “占统计项目总数量百分比”“占统计煤种总数量百分比”均为参考值。 、

7

选型设计 如何确定电除尘器的大小, 以符合粉尘排放标准是电除尘器应用上的一个主要问题。 选

型过大,会使成本增加,造成浪费;选型过小,会使排放达不到标准,满足不了设计要求, 后果则更为严重。 电除尘器选型中所面临的主要问题和电除尘器性能取决于许多因素这一事实有关, 这些 因素又随着电除尘器运行过程中工况条件的不断变化而变化, 同时也随着特定的电除尘器的 结构形式的变化而变化。这些不断变化的因素,对决定电除尘器比集尘面积的大小,造成了

d
适应性分析 推荐使用电除尘器 可以使用电除尘器 (采取增加电场数量、 比集 尘面积及使用配套实用技 术等方法) 暂不推荐使用电除尘器

中国环境保护产业协会电除尘委员会

复杂的影响。它不但与工况条件,即煤、飞灰成分,烟气成分,粉尘粒径等有关,同时与电 除尘器的技术状况,包括极配形式,结构特点,振打方式及振打力大小、气流分布的均匀性 以及电场划分情况,电气控制特性等有关,还与运行条件,包括操作电压、板电流密度,积 灰情况,振打周期等有关。 众所周知,在决定比集尘面积(SCA)时,驱进速度 w 是关键参数。80 年代初,世界上 很多知名的电除尘器公司,例如美国的 Lodge-Cottrell 公司,西德的 Lurgi 公司等都认为 不能用理论计算的办法来求得 w 值。 因为它是一个与许多因素有关的经验数据, 只能靠经验 (有时通过中间试验)来确定。也就是说,如电除尘器的选型要根据严格的数学公式,在这 样的公式中应包括飞灰粒径、 煤及飞灰成分、 烟气条件、 电除尘器的几何形状和运行条件等。 然而事实上,这些关系是十分复杂的。为了选型而要精确地确定这些因素的定量关系,是非 常困难的。但也有另外一些公司,例如美国 Research-Cottrell 公司采用理论计算的方法, 在计算机上求得一个初始驱进速度 w ,然后经专家修正后确定设计 w 值。这些公司也同样 认为, 选型的理论计算方法尚未发展到只用它就可以进行选型。 计算机只帮助人们完成数学 运算,其结果要用于设计,十分重要的一步是人为的修正。

国际某些环保巨头的做法, 类似于 Research-Cottrell 公司, 它根据多年来实际电站的

美国南方研究所的某些研究成果:BI 指数和 BIS 指数。

1) ASI— Alkali Sulphate Index 酸、碱度指数

这两个指数用于比较煤、飞灰的性质和指导、估算、检验计算出来的 ωk 值,这两个指 标的数值低(即碱性氧化物 Na2O、Fe2O3、K2O 等含量少,或者酸性氧化物含量高) ,粉尘 就较难以收集。评价时,一般主要参考 AI。 3) BI— Bickelhaupt Index,它表明飞灰收集难易程度的指数,这个指标是 ALSTOM 公司对美国南方研究所 (SRI) Bickelhaupt 先生 1975 年有关表面比电阻的著作进行推导 的 得来的。BI 指数高,表示粉尘难以收集。 4) BIS— 考虑了含硫量影响后的 BI 指数,即修正了的 BI 指数 选型专家对基础 ωk 进行一系列的分析、检查和修正。在计算机的输出中,有一项“超 范围数据” (Values out of range)表示在输入数据中有几个超出了编制程序时确定的范围。 这就需要逐个对照和检查。如果超出范围过大,就需要考虑专项的修正。得到基础 ωk 以后, 大约还需进行六次以上修正。 以上方法我国的电除尘器供货商可以作为参考。 8 选型设计修正 见附录 C。

U

nR

eg
10

2) AI— 碱性指数

is

其结果反映在四个煤、飞灰指标上。

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测试数据和小型电除尘器的试验结果,编排了计算表观驱进速度 ωk 的程序,其中也用到了

re

d

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

9

技术经济性分析 为客观地选择综合经济性更好的除尘设备, 在选型设计完成后, 有必要对电除尘器与其

它燃煤电厂用高效除尘设备(如袋式除尘器、电袋复合除尘器)进行技术经济性比较,比较 项目汇总于表 9。 表 9 技术经济性比较
类别 比较条款 具体内容 备注

技术特点

技术优点 技术缺点 设备费用

除尘效率、压力损失、适用范围等 设备初始投资费用 所有设备功耗总和所对应的电耗费用 电耗费用与每年维护费用之和 耐受烟气温度、湿度、酸碱度变化大小的能 力以及保证连续运行时间的长短 长×宽(m2) 可根据需要增加 “烟 尘排放费用比较” 等 重 点 考 虑工 况 改 变 或发生故障情况 达 到 相 同除 尘 效 率 时的占地面积

经济性

电耗费用 年运行费用

安全可靠性

安全及可靠性

占地面积

本体占地面积

电除尘器的技术经济性与燃用煤种、飞灰特性及烟气成分等有着密切的关系。

电除尘器都具有较好的技术经济性,运行管理压力也比袋式除尘器、电袋复合除尘器轻。另

济性比较就相对复杂,应该进行多因素综合分析才能确定。 从运行成本看,电除尘器的阻力低,风机运行能耗低,不需要滤料的更换,实际能耗也 不高,节能运行后能耗明显低于其它除尘设备,所以运行费用电除尘器是比较低的。 电除尘器是能够同时达到低排放、高效率和低能耗的除尘设备。各除尘设备的投资、运 行的技术经济性与项目特定的情况密切相关,具体项目应具体分析。 在达到相同除尘效率前提下,将 5 个电场、SCA 约 110m2/(m3/s)的电除尘器与袋式除 尘器、含 2 个电场的电袋复合除尘器(包括一体式和分体式)进行技术经济性综合比较,如 表 10。

U

nR

eg
11

外, 电除尘器采用配套的实用技术会进一步扩大其适用范围, 此时与其它除尘设备的技术经

is

一般来说, 从投资角度看, 除了电除尘器除尘较难的煤种外, 对于国内大部分常用煤种,

te

re

d

中国环境保护产业协会电除尘委员会

表 10 电除尘器与袋式除尘器、电袋复合除尘器的技术经济性综合比较
序 号 设备名称 技术特点及安全可靠性比较 优点:除尘效率高、压力损失小、适用范围广、 使用方便且无二次污染、对烟气温度及烟气成分 1 电除尘器 等影响不像袋式除尘器那样敏感;设备安全可靠 性好。 缺点:除尘效率受煤、飞灰成分的影响。 优点:不受煤、飞灰成分的影响,出口粉尘浓 度低且稳定; 采用分室结构的能在 100%负荷下在 2 袋式除尘器 线检修。 缺点:系统压力损失最大;对烟气温度、烟气 成分较敏感;若使用不当滤袋容易破损并导致排 放超标。 优点:不受煤、飞灰成分的影响,出口粉尘浓 缺点:系统压力损失较大;对烟气温度、烟气 成分较敏感。 设备费用低; 年运行费用高; 经济性差。 占地面 积小 设备费用较低; 年运行费用低; 经济性好。 占地面 积大 经济性比较 占地面 积比较

一 体 式 电 袋 电袋 3 复合 除尘 器 分 体 式 电 袋

度低且稳定。 破袋对排放的影响小于袋式除尘器。

d

设备费用高; 年运行费用较低; 经济性较好。

占地面 积较小

优点:不受煤、飞灰成分的影响,出口粉尘浓 度低且稳定; 能在 100%负荷下分室在线检修; 在 器但滤袋不受影响;设备对高温烟气、爆管等突 发性事故的适应性好。破袋对排放的影响小于袋 式除尘器。 敏感。 缺点:压力损失大;对烟气温度、烟气成分较 点炉、高温烟气等恶劣工况下可正常使用电除尘

te

is
12

re

设备费用高; 年运行费用较高; 经济性较差。

占地面 积较大

10

推荐使用的与电除尘器配套的实用技术

1)先进的电控设备 a)先进的单相智能控制器 b)高频高压开关电源 c)恒流高压直流电源 d)三相电源 e)中频高压直流电源 2)烟气调质 3)烟道凝聚器 4)移动电极电除尘器 5)机电多复式双区电除尘技术 其中先进的电控设备、烟气调质、移动电极电除尘、机电多复式双区电除尘等技术在国

U

为提高电除尘器除尘性能,电除尘器可配套使用以下实用技术:

nR

技术经济性分析举例说明见附录 D。

eg

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

内已经成熟,已有数家公司自主开发了此类技术,并在几个项目上试用,情况良好,正在作 进一步改进和完善。烟道凝聚技术在国外已经成熟,国内几家公司也正在研发此项技术。 具体介绍见附录 E。 11 燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 我国现行国家标准要求粉尘排放限值为 50mg/m3,可以预见,国家将出台更高的粉尘排 放标准,国内某些地区的地方排放标准已提高到 30mg/m3 以下,这给电除尘器技术带来了 挑战,也带来了机遇。 电除尘器是否能满足目前的排放标准和拟提高的排放标准呢?欧洲暖通空调协会联盟 (Rehva)/CostG3 组织认为: “干式电除尘器保证排放在 10mg/m3~20mg/m3 甚至 5mg/m3 极 限值的情况也并非不寻常的”“将来,可以预见会制订更严格的排放标准,但电除尘器仍然 , 是一种去除废气中粉尘的重要设备” 。

限值为 20mg/m3,其电除尘器约占 80%左右;在日本,虽然国家标准规定大型燃煤电厂烟尘 尘排放标准均低于 20mg/m3,其燃煤电厂几乎全部采用电除尘器(部分电厂采用了先进的烟

低热值、低硫、低 Na2O 等特性,电除尘器对粉尘的收集比较困难,故采用了多电场和大比 均使用电除尘器。到目前为止,我国投产的绝大部分燃煤电厂均采用电除尘器,约占火电厂 总装机容量的 95%。电除尘器比集尘面积的正确选取是国内外电除尘器达标排放的最关键 因素之一。

中国环境保护产业协会电除尘委员会在对中国煤种成分及其对电除尘器性能的影响进 行系统、深入研究的基础上,对国内投运电除尘器性能进行了分析总结,结合国内三十余年 的电除尘器研究和工程实践经验, 全面研究了电除尘器对国内煤种的适应性, 认为在排放标 准已提高的今天, 电除尘器仍有着广泛的适应性, 国内少数燃煤电厂电除尘器性能不能满足 要求的主要原因不是电除尘器的适应性有问题, 而是工况改变或电场数量偏少、 比集尘面积 偏小(以电场数量 3~4 个、比集尘面积 80~110m2/(m3/s)居多)造成的。 11.1 对选型设计指导意见总的说明 11.1.1 对选型设计基准的说明 电除尘器在选型设计时以表观驱进速度值(即 ωk 值)作为基准是科学的,虽然该基准 可能缺乏直观性,但可通过表 4、表 5 查阅国内典型煤种的 ωk 值范围以供参考。 粉尘比电阻亦可作为电除尘器选型设计的参考基准, 但由于通常所说的 “适用于电除尘 器比电阻范围的值” ,为“工况比电阻值” ,并非标书上所提供的“实验室测试比电阻值(容 积比电阻值),因此,为保证选型的准确,应采用与工况比电阻相一致的比电阻值。 ”

U

nR

eg
13

集尘面积(电场数量高达 10 个、比集尘面积达 250m2/(m3/s)以上) 。其燃煤电厂 90%以上

is

气处理系统、移动电极电除尘技术等) ;在印度,由于其大部分煤种具有高灰分、高比电阻、

te

的一般排放标准为 100mg/m3,特殊排放标准为 50mg/m3,但是极大部分地方政府制订的粉

re

令中规定粉尘排放限值为 30mg/m3,其电除尘器约占 85%左右;美国 2005 年规定粉尘排放

d

在发达国家,其粉尘排放标准更高,电除尘器仍被广泛地使用:如欧盟 2001/80/EC 指

中国环境保护产业协会电除尘委员会

实验室测试比电阻值存在如下问题: ① 实验室比电阻测试只考虑粉尘的成分,没有考虑烟气成分(主要为水分、SO3) ,与 工况比电阻存在很大差异(一般工况比电阻比实验室比电阻小 1~2 个数量级,有时可达 3 个数量级) ; ② 实验室测量比电阻时,其测试方法(圆盘法)虽已统一,但因测试仪器的标定没有 统一标准等原因, 其测试数据的准确性有待论证, 且不同测试单位的测试数据亦会存在差异。 工况比电阻的测试同样存在着测试仪器的没有统一标准和不同测试单位测试数据存在 差异的问题。 综合考虑以上因素,将表观驱进速度值(即 ωk 值)作为基准,结合工程经验进行电除 尘器选型设计是合理的。 11.1.2 对国标粉尘排放浓度的说明 国家标准所要求的粉尘排放指的是烟囱排放, 而不是电除尘器的出口粉尘浓度。 事实上 电除尘器后续的脱硫系统具有一定的除尘效果 (大机组以湿法烟气脱硫系统为主, 其除尘效

11.1.3 对燃煤电厂燃煤偏离设计情况的说明

了这些电厂电除尘器的正常使用。 为避免这种情况下所出现的电除尘器出口粉尘浓度超标问

为电除尘器长期高效运行提供条件。

如上所述,煤、飞灰成分中的 Sar、Na2O、Fe2O3、Al2O3 及 SiO2 对电除尘器性能影响最 大,且其对除尘性能的影响是煤、飞灰成分综合作用的结果。因此很难直接由煤、飞灰成分 对电除尘器的选型设计作具体的指导意见。 下面的定性分析可供参考。

1)满足下列至少一个条件时,其煤、飞灰的除尘性能一般较好: a)Sar 含量>2%(如西南地区的高硫煤) ; b)Na2O 或 Fe2O3 的含量远高于平均值(如晋北煤) ; c)Al2O3 或 SiO2 的含量远低于平均值(如神府东胜煤) ; d)Sar、Na2O、Fe2O3 含量均偏高,而 Al2O3、SiO2 均偏低。 2)满足下列至少一个条件时,其煤、飞灰的除尘性能一般很差: a)Sar 含量<0.3%; b)Na2O 或 Fe2O3 的含量远低于平均值(如兖州煤) ; c)Al2O3 或 SiO2 的含量远高于平均值(如准格尔煤) ; d)Sar、Na2O、Fe2O3 含量均偏低,而 Al2O3、SiO2 均偏高(如大同塔山煤) 。 3)满足 Sar 含量<0.3%、Na2O 含量<0.2%、 2O3+SiO2)的含量>90%或 Fe2O3 含量 (Al <2%四个条件中的一个及以上时,电除尘器的除尘性能很差,一般可称为困难状态,选型

U

nR

eg
14

11.1.4 对煤、飞灰成分与电除尘器选型设计之间关系的说明

is

题,电除尘器选型设计时应适当增大比集尘面积,也可采用配套实用技术,从而最大限度地

te

由于我国燃煤资源紧缺, 部分电厂实际燃用煤种偏离设计值的情况较为突出, 严重制约

re

率一般可达 50%) 。

d

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

时应特别注意。 11.2 燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 11.2.1 50mg/m 粉尘排放标准下燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见 50mg/m3 粉尘排放标准下的燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见如表 11: 表 11 50mg/m 粉尘排放标准下的燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见
电除尘器所需电 ωk 值 ωk≥55 45≤ωk<55 35≤ωk<45 25≤ωk<35 ωk<25 场数量 [个] ≥4 ≥4 ≥5 ≥6 电除尘器所需比 集尘面积 [m /(m /s)] ≥100 ≥110 ≥120 ≥140 可以使用电除尘器 推荐使用电除尘器
2 3

3

3

电除尘器适应性分析结论

≥6

≥170

术经济性分析后决定

注: 当煤种灰分高或电除尘器入口含尘浓度较大时, 1) 建议增加电场数量并适当增大比集尘面积; 当采用配套实用技术时,可减小电场数量并适当减小比集尘面积; 2)比集尘面积按 400mm 同极间距计算; 3)煤种或煤、飞灰主要成分所对应的 ωk 值范围可参考表 4 及表 5。

11.2.2 30mg/m 粉尘排放标准下燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见
3

3

表 12 30mg/m 粉尘排放标准下的燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见
电除尘器所需电场 电除尘器所需比集 尘面积
3

ωk 值
ωk≥55 45≤ωk<55 40≤ωk<45 35≤ωk<40 ωk<35

eg
数量 ≥4 ≥5 ≥5 ≥6 / [个] 15

30mg/m3 粉尘排放标准下的燃煤电厂电除尘器选型设计指导意见如表 12:

is
2

te
≥110 ≥130 ≥140 ≥170 /

nR

[m /(m /s)]

U

注:1)当煤种灰分高或电除尘器入口含尘浓度较大时,建议增加电场数量并适当增大比集尘面积; 当采用配套实用技术时,可减小电场数量并适当减小比集尘面积; 2)比集尘面积按 400mm 同极间距计算; 3)煤种或煤、飞灰主要成分所对应的 ωk 值范围可参考表 4 及表 5。

参考文献 ①《火力发电厂电除尘器规范书》 (DG-CC-95-40) ② 欧洲暖通空调协会联盟(Rehva)/CostG3 组织工业通风系统和设备指导书---《电 除尘器——工业应用》

re

d

建议在进行全面、细致的技 建议采用配套实用技术

电除尘器适应性分析结论

推荐使用电除尘器

可以使用电除尘器 建议采用配套实用技术 暂不推荐使用电除尘器

中国环境保护产业协会电除尘委员会



录 A

(规范性附录) 选型设计条件和要求 A.1 系统概况 A.1.1 锅炉技术参数 1) 锅炉型号及制造厂的编制遵照 JB/T 1617 执行; 2) 锅炉型式; 3) 最大连续蒸发量(BMCR) ,t/h; 4) 制粉系统(磨煤机型式) ; 5) 磨煤机的磨煤细度; 6) 额定蒸汽压力,MPa; 7) 额定蒸汽温度,℃; 8) 给水温度,℃; 9) 最大耗煤量,t/h。 A.1.2 空气预热器 1) 空气预热器型式; 2) BMCR 下过剩空气系数; 3) 空气预热器的设计漏风率,%。 A.1.3 脱硫方式 1) 脱硫型式; 2) 脱硫方法及工艺。 A.1.4 脱硝方式 1) 脱硝型式;

2) 脱硝方法及工艺。 A.1.5 引风机

1) 引风机型式; 2) 引风机型号; 3) 风量及风压:T、B 工况;B-MCR 工况。 A.1.6 其它 1) 锅炉除渣方式; 2) 锅炉除灰方式; 3) 电除尘器输灰系统型式; 4)年运行小时数,小时。 A.2 燃煤性质 A.2.1 煤种 1) 设计煤种: 产地:

U

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16

eg

is

te

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燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

2) 校核煤种: 产地: A.2.2 煤质工业分析、元素分析、灰熔融性 煤质工业分析、元素分析、灰熔融性见表 A.1。 表 A.1 煤质工业分析、元素分析、灰熔融性
类别 名 称 收到基全水分 工 业 分 析 空气干燥基水分(分析基) 收到基灰分 干燥无灰基挥发分(可燃基) 低位发热量 高位发热量 收到基碳 元 素 分 析 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫 哈氏可磨系(指)数 灰 熔 融 性 变形温度 软化温度 半球温度 流动温度 符号 Mar Mad Aar Vdaf Qnet.ar Qgr Car Har Oar Nar Sar HGI DT ST HT FT 单位 % % % % kJ/kg kJ/kg % % % % % 设计煤种 校核煤种

is eg
符 号 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K 2O TiO2 SO3 P 2O 5 MnO2 Li2O Cfh 17

A.3 飞灰性质 A.3.1 飞灰成分分析

飞灰成分分析见表 A.2。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 名 称

nR

表 A.2 飞灰成分分析
单位 % % % % % % % % % % % % % 设计煤种 校核煤种

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二氧化硅 氧化铝 氧化铁 氧化钙 氧化镁 氧化钠 氧化钾 氧化钛 三氧化硫

五氧化二磷 二氧化锰 氧化锂 飞灰可燃物

te
℃ ℃ ℃ ℃

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中国环境保护产业协会电除尘委员会

A.3.2 飞灰粒度分析 飞灰粒度分析见表 A.3。 表 A.3 飞灰粒度分析
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 粒径(μm) <3 3~5 5~10 10~20 20~30 30~40 40~50 >50 中位径 单位 % % % % % % % % ?m 设计煤种 校核煤种

A.3.3 飞灰比电阻分析 1)飞灰容积比电阻(实验室比电阻) ,Ω.cm 飞灰容积比电阻测定方法:

te
设计煤种

飞灰容积比电阻分析见表 A.4。 表 A.4 飞灰比电阻分析
序号 测试温度(℃) 湿度(%)

is
18

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比电阻值(Ω.cm) 校核煤种 设计煤种 校核煤种

1 2 3 4 5 6 7 8

20(常温) 80 100 120 140 150 160 180

2)飞灰工况比电阻(现场比电阻) ,Ω.cm。 A.3.4 飞灰密度及内摩擦角 飞灰密度及内摩擦角见表 A.5。 表 A.5 飞灰密度及内摩擦角
序号 1 2 3 名 称 真密度 堆积密度 内摩擦角 单位 t/m t/m 度
3

U

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3

注:此处的“内摩擦角”在一般的技术文件中为“安息角” 。内摩擦角与粉尘物料自然堆积形成的安息角不 同,安息角是随着粉料的自然堆积, 沿堆积锥面滚落形成的,表征物料的自然堆积能力;而内摩擦角的摩 擦面产生于粉料层内部,表征粉料与粉料主体之间产生的相对滑动,此处应为内摩擦角。

eg

d

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

A.4 烟气成分分析 A.4.1 烟气化学成分分析 烟气化学成分分析见表 A.6。 表 A.6 烟气化学成分分析
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 二氧化碳 氮 水 氧 一氧化碳 二氧化硫 三氧化硫 氮氧化物 符号 CO2 N2 H 2O O2 CO SO2 SO3 NOX 单位 % % % % % % % % 设计煤种 校核煤种

A.4.2 烟气其它性质(锅炉 MCR 工况) 1)电除尘器除尘器入口处烟气酸露点温度,℃;

2) 电除尘器入口处烟气中水蒸汽体积百分比,%。 A.5 厂址气象和地理条件

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 厂址 海拔高度 主厂房零米标高





is
19

厂址气象和地理条件见表 A.7。 表 A.7 厂址气象和地理条件

te
单位 m m hPa ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ mm mm mm % % % m/s m/s m/s m/s 数值

多年平均大气压力 多年平均最高气温 多年平均最低气温

U

极端最高温度 极端最低温度 多年平均气温 多年平均蒸发量 历年最大蒸发量 历年最小蒸发量 多年平均相对湿度 最小相对湿度 历年最大相对湿度 最大风速 多年平均风速 定时最大风速 历年瞬时最大风速

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eg

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中国环境保护产业协会电除尘委员会

序号 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 主导风向 多年平均降雨量 一日最大降雨量





单位 方位 mm mm d d kN/m kN/m 度 2

数值

多年平均雷暴日数 历年最多雷暴日数 基本风压 基本雪载 地震设防烈度 除尘器地面粗糙度类别 场地土类别

2

A.6 设计参数 A.6.1 性能参数 1) 电除尘器入口烟气量, m /h(BMCR 工况状态) 设计煤种: 校核煤种: 2) 电除尘器入口烟气温度,℃; 3) 烟气露点温度,℃;
3

5) 电除尘器出口处的排放浓度,mg/m3; 6)年运行小时数,小时; 7) 设计除尘效率, % 保证除尘效率,% 8) 本体压力降,Pa; 9) 本体漏风率,%; 10) 噪声,dB(A) 。 A.6.2 结构参数

1) 每台炉配电除尘器台数: 50MW 及以下 1台

100MW ~125MW 1 台~2 台 200MW ~300MW 2 台 600MW 及以上 2)同极间距,mm; 3) 电场数, 个; 4) 总集尘面积, m ; 5) 比集尘面积(SCA) m /(m /s)。 , A.7 达到保证效率的条件
2 3 2

U

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2 台~4 台
20

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4) 电除尘器进口处烟气最大含尘浓度,g/m3;

te

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燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

A.7.1 电除尘器的主要设计参数应根据需方提供的选型设计条件和要求,结合供方产品的 特点确定。如有场地要求,应予以明确。 A.7.2 电除尘器应在下列条件下达到保证效率 1) 需方提供的选型设计条件; 2)__个供电分区不工作; a)当一台锅炉配 1 台单室电除尘器时,不予考虑; b)双室以上的1台电除尘器,按停1个供电分区考虑;小分区供电按停 2 个供电分 区考虑。 3) 烟气温度为设计温度加 10℃; 4)烟气量加 10%的余量; 5)锅炉燃烧设计煤种,用户需要时也可按校核煤种或最差煤种考虑,但应予以说明。 A.7.3 供方不能以烟气调质剂作为性能的保证条件;当采用烟气调质作为除尘技术的配套 方案时,此条无效。

方必须在投标时提供修正曲线。

A.7.6 每台电除尘器必须有结构上独立的壳体。

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21

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A.7.5 电除尘器应允许在锅炉最低稳燃(不投油助燃)负荷时运行。

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A.7.4 电除尘器性能考核时,运行条件超出 A.7.2 规定的范围,允许进行效率修正,但供

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中国环境保护产业协会电除尘委员会



录 B

(资料性附录) 煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响分析 影响电除尘器性能的因素很复杂,但大体上可以分为三大类。对火力发电厂而言,首先 是工况条件(即煤成分、飞灰成分、烟气成分、粉尘粒径等) ;其次是电除尘器的技术状况 (极配形式、结构特点、振打方式及振打力大小、气流分布的均匀性以及电场划分情况、电 气控制特性等) ;第三则是运行条件(操作电压、板电流密度、积灰情况、振打周期等) 。这 当中,第一类因素中的煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响最大,因此,为抓住主要矛盾, 下面主要阐述煤、飞灰成分对其性能影响问题。 B.1 煤成分的影响分析 在煤的成分中,对电除尘器性能产生影响的主要因素有 Sar、水分和灰分,其中 Sar 对电 除尘器性能的影响最大。含 Sar 量较高的煤,烟气中含较多的 SO2,SO2 在一定条件下,以 一定的比率转化为 SO3,SO3 易吸附在尘粒的表面,改善粉尘的表面导电性, Sar 含量愈高, 起着有利的影响。见图 B.1 燃煤中 Sar 对比电阻的影响。
比电阻Ω·cm

10

12

10

11

Sar≤0.5

eg
10

Sar=0.5~1.0 在高温时比 电阻相差小

10

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10
9

is
Sar≥1.0 200 300 400 气体温度℃ 22

100

图 B.1 燃煤中 Sar 对比电阻的影响

编者以 ωk 表征电除尘器性能,测试了在国内 122 种煤含 Sar 量范围内某两种典型煤中 Sar 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.2(a) 、B.2(b)所示,各图中的三条曲线分别对应飞灰 中三种不同 Na2O 含量时 ωk 的变化曲线。需要指出的是,由于该曲线是以某两种典型煤种 作为基准而获得的,因此曲线虽然用定量关系表示,但反映的仅仅是一种定性关系:① 随 着 Sar 含量的增加, 曲线整体变化趋势为上扬, 表示煤中 Sar 会对电除尘器除尘性能产生有利 的影响,即煤中 Sar 含量的增加有利于增强电除尘器除尘性能;② Sar 对除尘性能的影响与 碱性氧化物的含量有直接关系,即对除尘性能的影响是 Sar 和飞灰中的碱性氧化物(主要影 响成分为 Na2O、Fe2O3)共同作用的结果,其中当然还有产生负面影响的其它氧化物的作用 (主要影响成分为 Al2O3、SiO2) ;③ 当煤中 Sar 含量小于某一值(B.2 中其值约为 1%)时, 一方面,ωk 值较小,但是随着 Sar 含量的增加,ωk 增长的幅值较大,即 Sar 含量的增加能明 显地增强除尘性能;另一方面,在此 Sar 含量较低的区段碱性氧化物含量的增加能更为显著

U

te

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工况条件下的粉尘比电阻也就越低,ωk 越大,这就有利于粉尘的收集,对电除尘器的性能

d

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

地增加 ωk 值,此时碱性氧化物对电除尘器的性能起着主导作用;④ 当煤中 Sar 含量达到一 定值(图 B.2 中其值约为 1.5%)时,一方面,ωk 值较大,但 Sar 含量的增加,ωk 变化较小 甚至基本维持在某一恒定数值,即 Sar 含量的增加不能显著地增强除尘性能;另一方面,碱 性氧化物的含量对除尘性能的影响也很小,此时 Sar 对电除尘器的除尘性能起着主导作用。
60 50 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Sar含量(重量百分比)
(a)

Na2O=1.53 Na2O=0.53 Na2O=0.13

ωk 值

60 50 40 ωk 值 30 20 10 0 0

is nR U
0.5 1

te eg
1.5 2 2.5 Sar含量(重量百分比)
(b)

re
3 3.5

3

3.5

d
4
Na2O=1.5 Na2O=0.85 Na2O=0.3 4

图 B.2 ωk 与 Sar 含量的关系曲线 水分的影响是显而易见的。炉前煤水分高,烟气的湿度也就大,粉尘的表面导电性也就 好,比电阻也会相对比较低。在燃煤含水量很高的锅炉烟气中,水分对电除尘器的性能起着 十分重要的作用。 煤的灰分高低,直接决定了烟气中的含尘浓度。对于特定的工艺过程来说,ω 或 ωk 将 随着粉尘浓度的增加而增加。但电除尘器对粉尘浓度有一定的适应范围,超过这个范围,电 晕电流随着含尘浓度的增加而急剧减小, 当含尘浓度达到某一极限值时, 或是含尘浓度虽然 不十分高,但是粉尘粒径很细,比表面积很大时,极易形成强大的空间电荷,对电晕电流产 生屏蔽作用,严重时会使通过电场空间的电流趋近于零,这种现象称为电晕封闭。为了克服
23

中国环境保护产业协会电除尘委员会

电晕封闭现象,除了设置前置除尘设备以外,就电除尘器本身而言,最重要的技术措施是选 择放电特性强的极配型式和能满足强供电的电源,同时要提高振打清灰效果。当然,要求相 同的出口粉尘浓度时,其设计除尘效率的要求也高。烟气含尘浓度高,所消耗表面导电物质 的量大,对高硫、高水分的有利作用折减幅度大,综合来讲,高灰分对电除尘是不利的。 B.2 飞灰成分的影响分析 飞灰包括 Na2O、Fe2O3、K2O、SO3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO、P2O5、Li2O、MnO2、 TiO2 及飞灰可燃物等成分。由于 P2O5、Li2O、MnO2、TiO2 对电除尘器性能的影响较小(在 美国南方研究所的 Bickelhaupt 先生的比电阻预测实验研究报告中,把 Li2O 和 Na2O 的含量 之和作为一个影响因素,实验结果是,两者之和虽然很小,但其微小的变化,对粉尘比电阻 的影响却很大) ,此处不予讨论,下面分别分析其它几个飞灰成分对电除尘器性能的影响。 1)Na2O 对电除尘器性能的影响 Na2O 可增加飞灰体积导电,使比电阻下降,有利于除尘。有的低硫煤,若 Na2O 在 2% 以上时,不但不发生反电晕,除尘效率仍很高。 测试了国内某两种典型飞灰中 Na2O 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.3(a) 、B.3(b)所 示,各图中的三条曲线分别对应煤中三种不同 Sar 含量时 ωk 的变化曲线。此图表征的定性关 尘器除尘性能产生有利的影响,即飞灰中 Na2O 含量的增加有利于增强电除尘器除尘性能; 煤中的 Sar 共同作用的结果;③ 当飞灰中 Na2O 含量小于某一值(图 B.3 中其值约为 0.5%) 增加能明显地增强除尘性能;另一方面,Sar 含量的增加能更为显著地增加 ωk 值,此时 Sar 对电除尘器的性能起着主导作用;④ 当飞灰中 Na2O 含量达到一定值(图 B.3 中其值约为 1%)时,一方面,ωk 值较大,但 Na2O 含量的增加,ωk 变化较小甚至基本维持在某一恒定 数值,即 Na2O 含量的增加不能显著地增强除尘性能;另一方面,Sar 含量对除尘性能的影响 也很小,此时 Na2O 对电除尘器的除尘性能起着主导作用。
60 50 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Na2 O含量(重量百分比)
(a) 24

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eg

时,一方面,ωk 值较小,但是随着 Na2O 含量的增加,ωk 增长的幅度较大,即 Na2O 含量的

is

② Na2O 对除尘性能的影响与煤中 Sar 的含量有直接关系,即对除尘性能的影响是 Na2O 和

te

系为:① 随着 Na2O 含量的增加,曲线整体变化趋势为上扬,表示飞灰中的 Na2O 会对电除

re

d

Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.5

ωk 值

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

60 50 40 30 20 10 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Na2 O含量(重量百分比)
(b)

Sar=1.5 Sar=1 Sar=0.44

ωk 值

Fe2O3 本身比电阻在 1010Ω·cm 左右,不是太高,而且它可使灰熔融温度降低,K2O 通 过它使飞灰体积导电增加,为有利因素。 测试了国内某两种典型飞灰中 Fe2O3 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.4(a) 、B.4(b)所 系为:① 随着 Fe2O3 含量的增加,曲线整体变化趋势为上扬,表示飞灰中的 Fe2O3 会对电 能; Fe2O3 对除尘性能的影响与煤中 Sar 的含量有直接关系, ② 即对除尘性能的影响是 Fe2O3 和煤中的 Sar 共同作用的结果;③ 当飞灰中 Fe2O3 含量小于某一值(图 B.4 中其值约为 4%) 增加能明显地增强除尘性能;另一方面,Sar 含量的增加能更为显著地增加 ωk 值,此时 Sar 对电除尘器的性能起着主导作用;④ 当飞灰中 Fe2O3 含量达到一定值(图 B.4 中其值约为 数值,即 Fe2O3 含量的增加不能显著地增强除尘性能;另一方面,Sar 含量对除尘性能的影响 也很小,此时 Fe2O3 对电除尘器的除尘性能起着重要作用。 11%)时,一方面,ωk 值较大,但 Fe2O3 含量的增加,ωk 变化较小甚至基本维持在某一恒定

U

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时,一方面,ωk 值较小,但是随着 Fe2O3 含量的增加 ωk 增长的幅值较大,即 Fe2O3 含量的

eg
25

除尘器除尘性能产生有利的影响,即飞灰中 Fe2O3 含量的增加有利于增强电除尘器除尘性

is

示,各图中的三条曲线分别对应煤中三种不同 Sar 含量时 ωk 的变化曲线。此图表征的定性关

te

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2)Fe2O3 对电除尘器性能的影响

d

图 B.3 ωk 与 Na2O 含量的关系曲线

中国环境保护产业协会电除尘委员会

60 50 40 30 20 10 0 0 5 10 15 20 25 30 Fe2 O3含量(重量百分比)
(a)

Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.5

ωk值

60

re nR
图 B.4 ωk 与 Fe2O3 含量的关系曲线

40 ωk 值 30 20 10 0 0 5 10

d is
15 20
(b) 26

50

te eg
25 30 Fe2 O3 含量(重量百分比)

Sar=1.5 Sar=1 Sar=0.44

3)K2O、SO3 对电除尘器性能的影响 K2O 和 Na2O 作用一样,对除尘是有利的,但 K 离子较大且转变为玻璃相,并需通过 的 20%。 Fe2O3 起作用,因此它比 Na2O 的作用小。有关研究表明,其对除尘性能的贡献率约为 Na2O SO3 能与 H2O 结合生成 H2SO4 并吸附在飞灰上,从而降低了飞灰的比电阻,有利于除 尘。但飞灰中的 SO3 与烟气中的 SO3 区别很大,烟气中的 SO3 对除尘性能的有利作用>> 飞灰中的 SO3 对除尘性能的有利作用, 这是因为飞灰中的 SO3 是将飞灰中不同种类硫化物分 子中的硫,统一折合为 SO3 分子式来表示的,所以它并不是单一的 SO3,并且它是以固态形 式存在,其活性或大部分活性已失去,因而其对除尘性能的影响较小。 4)Al2O3 对电除尘器性能的影响 Al2O3 熔融温度高、导电性差,是飞灰高比电阻的主要因素之一,其含量越高,飞灰比 电阻越高,粒子也偏细,不利于除尘。 测试了国内某两种典型飞灰中 Al2O3 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.5(a) 、B.5(b)所 示,各图中的三条曲线分别对应煤中三种不同 Sar 含量时 ωk 的变化曲线。此图表征的定性关

U

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

系为:① 随着 Al2O3 含量的增加,曲线整体变化趋势为下滑,表示飞灰中的 Al2O3 会对电 除尘器除尘性能产生不利的影响, 即飞灰中 Al2O3 含量的增加会导致电除尘器除尘性能的下 降;② 当飞灰中 Al2O3 含量大于某一值(图 B.5(a)中其值约为 13%,图 B.5(b)中其值 约为 35%)时,Al2O3 含量的增加能明显地减小 ωk 值,即 Al2O3 含量的增加能明显地降低除 尘性能;③ 当飞灰中 Al2O3 含量小于某一值(图 B.5(a)中其值约为 13%,图 B.5(b)中 其值约为 35%) Al2O3 含量虽然增加但 ωk 下降较小或基本维持在某一恒定数值, Al2O3 时, 即 含量的增加不能显著地降低除尘性能,此时 Al2O3 对电除尘器的除尘性能影响较小。
70 60 50 ωk 值 40 Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.5

10 0 0 10 20

te
30 40
30 40

re
50 Al2 O3 含量(重量百分比)
(a)

20

50 40 ωk 值 30 20 10 0 0 10

nR

eg
Sar=1.5 Sar=1 Sar=0.44

60

U

20

is
50 Al2 O3 含量(重量百分比)
(b)

图 B.5 ωk 与 Al2O3 含量的关系曲线 5)SiO2 对电除尘器性能的影响 SiO2 熔融温度高、导电性差,是飞灰高比电阻的主要因素之一,其含量越高,飞灰比电 阻越高,粒子也偏细,不利于除尘。 测试了国内某两种典型飞灰中 SiO2 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.6(a) 、B.6(b)所 示,各图中的三条曲线分别对应煤中三种不同 Sar 含量时 ωk 的变化曲线。此图表征的定性关
27

d

30

中国环境保护产业协会电除尘委员会

系为:① 随着 SiO2 含量的增加,曲线整体变化趋势为下滑,表示飞灰中的 SiO2 会对电除 尘器除尘性能产生不利的影响, 即飞灰中 SiO2 含量的增加会导致电除尘器除尘性能的下降; ② 当飞灰中 SiO2 含量大于某一值(图 B.6(a)中其值约为 40%,图 B.6(b)中其值约为 53%)时,SiO2 含量的增加能明显地减小 ωk 值,即 SiO2 含量的增加能明显地降低除尘性能; ③ 当飞灰中 Al2O3 含量小于某一值(图 B.6(a)中其值约为 40%,图 B.6(b)中其值约为 53%)时,SiO2 含量虽然增加但 ωk 下降较小或基本维持在某一恒定数值,即 SiO2 含量的增 加不能显著地降低除尘性能,此时 SiO2 对电除尘器的除尘性能影响较小。
70 60 50 ωk 值 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.5

te
50 60
50 60

re
70 80 SiO2 含量(重量百分比)

60 50 40 ωk 值 30 20 10 0 0 10 20

nR

eg U
30 40
28

is
(a)

d
70 80 SiO2 含量(重量百分比)
(b)

Sar=1.5 Sar=1 Sar=0.44

图 B.6 ωk 与 SiO2 含量的关系曲线 6)CaO 对电除尘器性能的影响 CaO 易和 SO3 生成 CaSO4,从而削弱 SO3 的作用,并导致飞灰粒度减小,因此是不利 因素。飞灰中 CaO 含量高时应注意系统漏风和加强电除尘器振打清灰效果。 测试了国内某两种典型飞灰中 CaO 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.7(a) 、B.7(b)所

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

示,各图中的三条曲线分别对应煤中三种不同 Sar 含量时 ωk 的变化曲线。此图表征的定性关 系为:随着 CaO 含量的增加,曲线整体变化趋势为下滑,表示飞灰中的 CaO 会对电除尘器 除尘性能产生不利的影响,即飞灰中 CaO 含量的增加会降低电除尘器的除尘性能,但其对 电除尘器的除尘性能影响相对较小。但当 CaO 含量特别高时,飞灰有粘性和水硬性,不利 影响就比较大。
50 40 30 20 10 0 0 5 10 Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.5

ωk 值

15 20 25 CaO含量(重量百分比)
(a)

re
30 30

50 40 ωk 值 30 20 10 0

eg U
0

is nR
Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.44 5 10 15 20 25 CaO含量(重量百分比)
(b)

60

te
35

图 B.7 ωk 与 CaO 含量的关系曲线 7)MgO 对电除尘器性能的影响 MgO 易和 SO3 生成 MgSO4,从而削弱 SO3 的作用,并导致飞灰粒度减小,因此是不利 因素。 测试了国内某两种典型飞灰中 MgO 含量与 ωk 的关系曲线,如图 B.8(a) 、B.8(b)所 示,各图中的三条曲线分别对应煤中三种不同 Sar 含量时 ωk 的变化曲线。此图表征的定性关 系为:飞灰中的 MgO 会对电除尘器除尘性能产生不利的影响,但不论 MgO 含量如何改变 其对应的 ωk 变化较小或基本维持在某一恒定数值, 即飞灰中的 MgO 对电除尘器的除尘性能
29

d
35

中国环境保护产业协会电除尘委员会

影响较小。
50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 MgO含量(重量百分比)
(a)

Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.5

ωk 值

4

5

50 40 ωk 值 30 20 10 0 0 1

te eg
30

re nR
2 3 MgO含量(重量百分比)
(b)

60

d
Sar=1.5 Sar=0.85 Sar=0.44 4 5

8)飞灰可燃物对电除尘器性能的影响 飞灰可燃物 Cfh=1~8%时,可使飞灰比电阻下降,可视为有利因素;当 Cfh>8%后易造 成二次飞扬,为不利因素。飞灰可燃物大对除尘不利,尽管能降低比电阻,但在其被收集到 极板后很容易返回,对除尘不利, 在>5%以上时有时有不利影响,在>8%时影响明显加大。 通过以上分析可知,煤、飞灰成分中的 Sar、Na2O、Fe2O3、Al2O3 及 SiO2 对电除尘器性 能影响很大,其中 Sar、Na2O、Fe2O3 对除尘性能起着有利的影响,Al2O3 及 SiO2 对除尘性能 则起着不利的影响,而且对除尘性能的影响是煤、飞灰成分综合作用的结果。K2O、SO3、 CaO、MgO 对电除尘器性能的影响相对较小。高 Sar 煤时,Sar 对电除尘器的性能起着主导的 作用,而低 Sar 煤时,Sar 的影响相对减弱,而主要取决于飞灰中碱性氧化物的含量、烟气中 水的含量及烟气温度等。

U

图 B.8 ωk 与 MgO 含量的关系曲线

is

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书



录 C

(资料性附录) 选型设计修正 本附录参考了欧洲暖通空调协会联盟(Rehva)/CostG3 组织工业通风系统和设备指导 书---《电除尘器——工业应用》一书。 C.1 以燃煤为例,由于存在大量的变量,许多供货商和学者们提出了一些 ωk 的修正模型, 这些模型或多或少具有一定的准确性,但通常都是他们的专有资料,因此不会公开。利用修 正因数对偏差进行纠正是比较实用的,所选的修正因数将直接影响 ωk 的最终值。下文将对 其进行定性描述。修正因数可分为两组:过程修正和设计修正。修正所附加的安全系数经常 被应用于以下情况: l l 设备之间的变化。由于“恒等”工况而出现的相似结果; 不适当的修正因数。这个比较重要,尤其是在修正因素在可知范围之外时。

安全系数可以通过很多不同方法表示。 例如, 比类似电除尘器获得的驱进速度使用更保

值比保证的排放值要低。 C.2 过程修正

烟气温度及密度。 电晕特性随着这两个参数的变化而变化。 低的烟气温度或者高的密度,

气露点之上以防止腐蚀和减少由于粘性粉尘而导致的粉尘集结。

驱进速度,湿度的变化将影响粉尘的比电阻。

颗粒尺寸分布。微细颗粒成分越多,ωk 就越低。大量的微细粉尘将导致电晕抑制,这 将导致其很难获取合适的电晕电流。在这种状况下可预测驱进速度会减小。 粉尘成分及比电阻。 这两个因素对驱进速度的影响比较显著, 也是选型设计的首要因素。 不同燃煤的粉尘驱进速度相差五倍的情况也不少见, 这也导致了在给定除尘效率前提下电除 尘器尺寸存在同样的差异。Si、Al、Ca 元素一般会增加比电阻,而 Na、Fe 元素则会降低其 比电阻。 C.1 给出了在相同烟气量时达到相等除尘效率所必需的 SCA 随低硫煤中 Na 含量 图 变化的关系。其相关的 SCA 数据是从六十年代和七十年代的实验测试中产生的。虽然从那 以后产生的现代高压控制技术导致两者关系有些不同,煤与诸如 Na2O 之间关系的数量级仍 然没有变化。 含尘量。当粉尘含尘量增加时,如锅炉中出现的更多更粗的颗粒,经常需对 ωk 进行正 修正。 一般认为在电除尘器前对粗颗粒进行预收集可减小用于收集微细颗粒物的电除尘器尺 寸,然而这也并非一直正确,许多实例表明在不使用预收集时,其排放却有所降低了。因粗 的颗粒有利于捕获微细颗粒, 由于微细颗粒物经常具有较高的比电阻, 因此在捕获后其比电 阻降低,供电性能也得到了改善,振打效率也因为粉饼层特性的改变而得到提高。高的粉尘 浓度本身并不是高效除尘的一个限制因素。电除尘器在含尘量超过 2000g/m3 时仍然得到成

U

nR

eg
31

烟气成分。例如,水分和 SO2 含量的增加增强了烟气的电特性,从而提高电压,增强

is

将提高起晕电压、增加电场强度和驱进速度。对干式电除尘器比较重要的是,烟气温度在烟

te

re

守的数据, 或者使用比经验数据中电除尘器尺寸更大的集尘面积。 安全系数意味着期望排放

d

中国环境保护产业协会电除尘委员会

功的应用。 碳氢化合物。含量较少,其入口粉尘中含量﹤0.1%,像未燃烧的油,会对比电阻和电 除尘器的性能造成不利的影响。 未燃烧的低比电阻颗粒。这些未燃烧颗粒即为烧失量(LOI, Loss on ignition) 。这些 颗粒在电除尘器内跳跃或者飞扬而不会沉积在阳极板的粉尘层上。 对这部分颗粒的除尘效率 取决于气流速度,较低的速度能提高收集效果。
效率
波兰 澳大利亚 澳大利亚 澳大利亚 加拿大 澳大利亚

A B C D E F

A 灰分,Aar%(干态) 硫,Sar% 飞灰中 Na2O% 10 0.7 0.80

B 16 0.36 0.65

C 31

re
D 19 0.62 0.10

相对 SCA

d
E F 28 0.26 0.10 18 0.27 0.30

图 C.1 不同低硫煤不同 Na2O 含量在相同烟气量时达到相等除尘效率所必需的相对 SCA。
例:对于给定的除尘效率 99.5%,在相同烟气量的提前下,F 煤需要五倍于 A 煤的 SCA

C.3 设计修正

方便清灰。 振打形式对电除尘器的设计非常重要。 在复杂工况中的不合理振打将导致阳极板 粉尘的堆积从而降低除尘效率。这些都是影响除尘性能或驱进速度的因素。 在长度上的供电分区数量。 由于区间荷电效应---电晕抑制---减少电除尘器下游电流状况 变化,对于给定的总集尘面积,更多的供电分区数量将增加驱进速度。 供电分区大小。每个供电分区的大小也是需要考虑的参数。在统计学上,大面积的分区 会比小面积的分区更经常性地产生火花。 火花将会逐渐地损坏内件 (电腐蚀) 和降低性能 (由 于火花发生时和过后的短暂时间内,没有用来驱使颗粒移向阳极板的电场) 。即使在大供电 分区,火花率(sparks/min)必须保持在一个较低值,因此,供电分区面积越大,其单位面 积的能量输入越少。需要注意的是,在试验用电除尘器中,普遍可以看到比大型设备更高的 驱进速度。 在应用缩小模型试验结果进行全尺电除尘器设计时, 必须考虑取决于能量输入和 其它参数的尺寸效应。 长高比。长高比定义为总的有效长度与有效高度之比。小长高比(短而高的电除尘器) 导致更大的振打损失。 振打过程中脱离的粉尘, 有一部分由于水平的气体速度而直接进入出 口管道。长高比一般都接近或大于 1.0,但在某些特殊场合其值也会降至 0.6。
32

U

nR

电极类型、 振打等。 放电极可根据多种工况设计: 如应对高比电阻工况、 减少电晕抑制、

eg

is

te
0.34 0.50

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

烟气流速。烟气流速较高时,在振打过程及振打间隔中都存在二次扬尘的风险。为了达 到低的排放,其趋势是减小烟气流速,对于现代电除尘器其速度一般在 1m/s 左右。当粉尘 具有较好的凝聚性能时,高达 1.7-1.8m/s 的气体速度并不会引起驱进速度的衰减。对于低的 气体速度,如﹤0.5m/s,气体将因为温度层原因而使其很难形成较好的气流分布,因此需要 避免这种情况的产生。几乎没有将电除尘器烟气流速远小于 0.5m/s 作为设计速度的情况。

U

nR
33

eg

is

te

re

d

中国环境保护产业协会电除尘委员会



录 D

(资料性附录) 技术经济性分析 D.1 以新建一套 600MW 配套除尘设备为例,处理烟气量按 3,600,000m3/h 计。电除尘器为 5 个电场、SCA 约为 110m2/(m3/s) ;袋式除尘器的过滤速度为 1m/min;电袋除尘器(包括 一体式及分体式)中电除尘为 2 个电场,除尘效率 90%,其袋式除尘器的过滤速度为 1.2m/min。电除尘器及电袋复合除尘器均采用节能运行方式。 D.2 技术特点比较 三类除尘设备的技术特点比较如表 D.1。 表 D.1 技术特点比较 项 目 电除尘器 袋式 除尘器 电袋复合除尘器

除尘效率

200~300Pa 200~300Pa 对烟气温度影 响及烟气成分 不像袋式除尘 器那样敏感

is
<1200Pa <1500Pa 能在线分室 检修
34

平均压力损失 最终压力损失

te

对设计煤种或 与设计煤种相 差较小的煤种 可以保证排放 达标

煤种变化,排 放都可达标

re
煤种变化,排 放都可达标 <800Pa <1100Pa 能在线分通道 检修但不能在 线分室检修

eg

安全性

nR

高温烟气通 高温烟气虽可 过旁通烟道 外排,但滤袋 外排,滤袋不 受到影响 受影响

检修

停炉检修

D.3 经济性比较

经济性包括各除尘设备的电耗费用、设备费用、年运行费用。 1)电耗费用比较 电费按 0.4 元/kWh,运行时间按 7500h/年计。电除尘器的电力消耗主要为引风机及高 压整流设备的功耗,袋式除尘器的电力消耗主要为引风机、空压机及冷冻干燥机的功耗, 其电耗费用比较如表 D.2。

U

d

一体式

分体式

煤种变化,排 放都可达标

<1000Pa <1300Pa 高温烟气通过 旁通烟道外 排,滤袋不受 影响 能在线分室检 修

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

表 D.2 电耗费用比较 项 目 电除尘器 290 0 0 1200 1490 447 袋式除尘器 1410 180 20 0 1610 483 电袋复合除尘器 一体式 阻力导致引风机的功率消耗(kW) 空压机功率消耗(kW) 冷冻干燥机功率消耗(kW) 电除尘器运行功率消耗(kW) 功率消耗合计(kW) 电耗费用合计(万元/年) 2)设备费用及年运行费用比较 电除尘器设计寿命按 30 年计,其易损件:极板、极线、轴承、锤头、瓷套、瓷轴等寿 命按 10 年计,易损件每 10 年的更换费用按电除尘器设备费用 15%计。袋式除尘器及电袋复
2

分体式 1180 60 8 400 1648 494

940 60 8 400 1408 422

表 D.3 设备费用及年运行费用比较 设备费用
项 目

te
1 0 250 483 733 0

电除尘器 1.02 39 0

袋式除尘器

re
电袋复合除尘器 一体式 1.1~1.2 0 208 422 630 -103 分体式 1.1~1.2 0 208 494 702 -31

脉冲阀寿命按 8 年计。则设备费用与年运行费用比较如表 D.3。

设备相对费用 易损件的更换费用(万元) 电耗费用(万元)

滤袋、笼骨的更换费用(万元) 年运行费用合计(万元) 相差(万元)

nR

a)设备费用:

袋式除尘器<电除尘器<一体式电袋=分体式电袋。 b)年运行费用: 电除尘器<一体式电袋<分体式电袋<袋式除尘器 3)经济性比较 袋式除尘器的设备费用按 2500 万元计,则三类除尘设备的经济性比较(设备费用及运 行费用之和)如图 D.1、D.2 所示。其比较结果为: a)第 1 年:电除尘器<袋式除尘器<一体式电袋<分体式电袋 b)运行 10 年:电除尘器<一体式电袋<袋式除尘器<分体式电袋 c)运行 20 年:电除尘器<一体式电袋<分体式电袋<袋式除尘器 d)运行 30 年:电除尘器<一体式电袋<分体式电袋<袋式除尘器
35

U

其设备费用与年运行费用比较结果为:

eg
447 486 -247

is
年运行费用

d

合除尘器中的滤袋为:PPS/PPS,进口纤维,550g/m ,PTFE 表面处理,其寿命按 4 年,笼骨、

中国环境保护产业协会电除尘委员会

从以上两图可知: l l 从整机寿命 30 年来看,电除尘器的经济性最好,一体式电袋其次,分体电袋较一 体式电袋经济性差,袋式除尘器经济性最差。 当运行约 4 年时,袋式除尘器与一体式电袋经济性相当,当运行约 12 年时,袋式 除尘器与分体式电袋经济性相当,当运行超过 12 年时,三类除尘设备的经济性规 律维持不变。
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0
3505 3577

单位(万元)

3036

3233

486

733

630

702

2550

2500

2875

2875

电除尘器

袋式除尘器 设备费用

一体式电袋 1年运行费用

分体式电袋

(a)
12000 单位(万元) 10000 8000 6000 4000 2000 0
7410 9830

te
9175

4860 2550

is
2500 袋式除尘器 设备费用

7330

6300

eg
电除尘器
17160 12270

2875

一体式电袋 10年运行费用

nR
20000 15000 10000 单位(万元)

(b)
16915

15475

U

14660 9720 2550 电除尘器 2500 袋式除尘器 设备费用

12600

5000 0 2875 一体式电袋 20年运行费用 2875 分体式电袋

(c)

36

re
9895

d
7020 2875 分体式电袋
14040

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

30000 单位(万元) 25000 20000 15000 10000 5000 0 2550 电除尘器 2500 袋式除尘器 设备费用 2875 一体式电袋 30年运行费用 2875 分体式电袋 14580
17130 24490 21775 23935

21990

18900

21060

(d) 图 D.1 经济性比较(一)
25000 22500 20000 17500 15000 12500 10000 7500 5000 2500 设备费用及运行费用之和 (万元)

0

0.25

4

5

10

12

电除尘器

is
袋式除尘器

15 时间(年)

te

re
20 25 30 一体式电袋 分体式电袋

D.4 安全可靠性比较

袋式除尘器配有完备的旁通烟道,在发生事故时,高温烟气可通过旁通烟道外排,起到 保护滤袋的作用,但此时烟尘排放浓度较高。另外,在使用不当时,可能会发生滤袋在短时

一体式电袋除尘器虽有旁通烟道, 但电场区与滤袋区之间没有任何隔离, 所以不能完全 隔绝高温烟气对滤袋的影响。 旁通烟道的入口布置在电场区的上方, 经旁通烟道外排烟气的 含尘浓度有一定程度的降低,对除尘器后的设备(如风机)影响小于袋式除尘器。 分体式电袋除尘器中,袋式除尘部分的旁通烟道布置与袋式除尘器相同,可以对滤袋起 到很好的保护作用。打开旁通烟道时,由于经过 2 个电场的除尘,外排烟气的含尘浓度大大 降低。 D.5 占地面积比较 将达到相同除尘效率时三类除尘设备的占地面积进行对比, 如表 D.4 所示。 表中所占面 积含进、出口喇叭,不含边部走梯。 其比较结果为: 袋式除尘器<一体式电袋<分体式电袋<电除尘器
37

U

间内大面积破损的严重问题。

nR

由于电除尘器对烟气温度及烟气成分的影响不敏感,所以电除尘器的安全可靠性很好。

eg
图 D.2

经济性比较(二)

d

中国环境保护产业协会电除尘委员会

表 D.4 占地面积比较
项 目 电除尘器 袋式除尘器 电袋复合除尘器 一体式 长*宽(m) 占地面积(m ) 备注:表中数据为参考值。
2

分体式 39*66 2574

38*68 2584

22*58 1276

34*66 2244

D.6 技术经济性综合比较 综合以上分析,三类除尘设备的技术经济性综合比较如表 D.5 所示。 表 D.5 技术经济性综合比较
序 号 设备名称 技术特点及安全可靠性比较 优点:除尘效率高、压力损失小、适用范围广、 使用方便且无二次污染、对烟气温度及烟气成分 1 电除尘器 等影响不像袋式除尘器那样敏感;设备安全可靠 性好。 缺点:除尘效率受煤、飞灰成分的影响。 经济性比较 占地面 积比较

d
经济性好。 经济性差。

设备费用较低; 年运行费用低;

re

占地面 积大

优点:不受煤、飞灰成分的影响,出口粉尘浓 度低且稳定; 采用分室结构的能在 100%负荷下在 2 袋式除尘器 线检修。 设备费用低; 年运行费用高; 占地面 积小

缺点:系统压力损失最大;对烟气温度、烟气 成分较敏感;若使用不当滤袋容易破损并导致排 放超标。

式 电 袋 电袋 3 复合 除尘 器

nR

一 体

优点:不受煤、飞灰成分的影响,出口粉尘浓 度低且稳定。 破袋对排放的影响小于袋式除尘器。 缺点:系统压力损失较大;对烟气温度、烟气 成分较敏感。

eg

is
38

te

设备费用高; 年运行费用较低; 经济性较好。

占地面 积较小

U
分 体 式 电 袋

优点:不受煤、飞灰成分的影响,出口粉尘浓

度低且稳定; 能在 100%负荷下分室在线检修; 在 点炉、高温烟气等恶劣工况下可正常使用电除尘 器但滤袋不受影响;设备对高温烟气、爆管等突 发性事故的适应性好。破袋对排放的影响小于袋 式除尘器。 缺点:压力损失大;对烟气温度、烟气成分较 敏感。 设备费用高; 年运行费用较高; 经济性较差。 占地面 积较大

D.7 技术经济性比较结论 1)在不考虑各除尘设备所配用的风机差价时,采用节能运行方式的 5 电场、SCA 约为 110m2/(m3/s)的电除尘器其总费用最低,且使用方便、安全可靠性更高。 2)对于某些特殊场合,如粉尘比电阻过高、电除尘器对煤种的适应性差时,建议优先 采用电袋复合除尘器或袋式除尘器。

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书



录 E

(资料性附录) 推荐使用的与电除尘器配套的实用技术 E.1 先进的电控设备 E.1.1 先进的单相智能控制器 电除尘单相电源是火电厂电除尘器目前使用最为成熟和最多的电源。 经过较长期的使用 和完善,已形成稳定的控制技术和成熟的生产工艺,控制性能已实现了多样化。随着电子技 术的发展和进步, 数字化智能化成为电除尘电源发展的主导方向, 越来越多的电除尘厂商加 大电控系统的研发力度,不断地探索研究,开发出更为先进的智能化控制系统,在单相电源 的节能、提效方面成效显著,愈加满足目前市场上对单相电源的需求。 1) 单相电源工作原理

AC

380V

SCR

整流变压器

is
mA kV ESP
39

U

nR
2) 控制器的特点与功能 先进的控制器具有以下优越性: 灰系统,使之成为电场控制器。 l 节省布置空间;

先进的智能型单相控制器可以调节和控制电除尘器的输入电能, 当气体温度、 粉尘成分、 气体流量等发生较大变动时,它可以使火花率维持在一个合适的值,它还可以调节整流器, 当火花改变时调整输入电除尘的电流。整个操作过程可以由 Web 浏览器或上位机来完成。

a)高、低压控制一体化设计,可节省低压控制部分所需的 PLC,同时也有利于提高除 尘效率;控制器除了控制整流变压器外,还有另外的 I/O 接口,用来控制振打、加热器或排

eg

图 E.1 单相电源原理图

te
控制器

re

流实现对电除尘器的供电。

d

单相电源采用单相 380V 交流输入,通过两只可控硅反并联调压,经单相变压器升压整

中国环境保护产业协会电除尘委员会

l l

无需振打柜、加热柜及用于振打、加热控制用的低压程控柜; 对于改造项目,除尘变和主开关均可利旧,节省投资。

b)先进的智能控制器拥有更加完善的火花跟踪和处理功能。 l 电除尘火花分析技术比较先进,可对火花能级进行判断与控制,有利于提高除尘效 率; l 可设定的参数多,适应范围广。

c)在先进的智能控制器中内置了智能优化、降功率振打和浊度闭环控制等软件,具备 了独立的控制和优化能力,使该系统比以往的系统拥有更高的可靠性,在 ESP 控制领域第 一次真正实现了离散式分布控制,有效的提高除尘效率。具有卓越的节能功能,采用先进的 智能控制器作为电除尘核心控制器, 通过专业工程师现场优化以后运行能耗将不大于额定设 计容量的二分之一甚至可达到三分之一。

方式、最高平均电压控制方式、间歇脉冲控制方式、反电晕检测控制方式等。

流畅,系统画面友好,易操作和监控。上位机与现场控制柜进行数据通信,向下传达操作指

远程停机。在上位机失效情况下,控制柜可完全独立运行,并接受操作人员的手动控制。 f)先进的智能控制器可以作为一个独立单元进行操作,每个控制器内部的主控功能可 以简化系统操作,另外还可在 PC 机上安装一个控制软件,用来监控整套设备。

检恢复功能等。

E.1.2 高频高压开关电源

三相负载对称、 功率因数较高以及有较高收尘效率等优点, 成为具有吸引力的替代传统可控 硅调压整流装置(T/R)的电源。 1)工作原理 高频高压开关电源原理框图如下图所示, 三相交流输入整流为直流电源, 经全桥逆变为 高频交流,随后升压整流输出直流高压。高频高压开关电源工作频率可达 40KHZ,主要包括 三个部分:变换器、变压器、控制器。其中全桥变换器实现直流到高频交流的转换,高频变 压器/高频整流器实现升压整流输出,为 ESP 提供供电电源。

U

高频高压开关电源是电除尘器高压供电的新动向,它具有重量轻、体积小、结构紧凑、

nR

g) 具有负载短路、负载开路、SCR 短路、过流保护、偏励磁保护、油温超限保护和自

eg
40

is

令和向上传送运行参数和状态设定;能在上位机上设定电流、设定控制方式,能远程启动、

te

e)上位机系统采用以太网通讯,TCP/IP 通讯方式,与其它网络的通讯相比更方便、更

re

根据不同的工况状态,选择不同的工作方式。一般有以下几种工作方式:火花跟踪控制

d

d)灵活多变的控制方式

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

~380V

AC

DC 升压 DC AC

AC ESP DC

整流滤波

谐振变换

整流

控制器

图 E.2 高频高压开关电源原理框图 2)特点 a)纯直流供电电压、电流较常规电源的平均值高,有利于提高中低比电阻粉尘的除尘

b)高频电源大都可在 2~5ms 时间内使火花熄灭,5~15ms 恢复全功率供电。在 100 次/min 的火花率下,输出高压无下降迹象;

c)整流变压器重量显著减轻,体积明显变小,成本比常规整流变压器还低,性价比高; d)集成度高; e)电源转换效率高。 f)可采取“间歇供电”。

在以下几种使用条件下, 电除尘方案规格选型时应优先考虑在第一电场配套应用高频高 压开关电源:

b)电除尘器高电场风速(大于 1.1m/s)时。 c)其他情况,如:电除尘器前电场运行电流小需要改造时。

恒流高压直流电源已走过二十余年的发展历程, 现在已成为电除尘行业除尘电源的重要 成员。它具有运行电流稳定,运行电压高,功率因数高,工作连续可靠以及长期保持高除尘 效率等优点,在很多特殊除尘环境,如电除雾和电捕焦,已成为电源选型的首选配置。 1)工作原理 如下图所示,恒流源电路包括三个部分:第一部分为 L-C 谐振变换器,每个变换器由 电感 L 和电容 C 组成一个回路网络,将电压源转换成电流源;第二部分为直流高压发生器 T/R;第三部分为反馈控制系统,主要由半导体器件和接触器构成。两相交流电压源输入 经 L-C 谐振变换为电流源,然后经升压整流输出直流高压,为 ESP 提供高压电源, 反馈控制系统为高压输出提供闭环控制环境。

U

E.1.3 恒流高压直流电源

nR

a)电除尘器入口粉尘浓度高于 35g/m3。

eg
41

3)高频高压开关电源推荐应用场合

is

te

re

d

效率,有效地降低粉尘排放,对高比电阻粉尘的应用需要针对工况研究;

中国环境保护产业协会电除尘委员会

升 压 整 流 I*U I U LC LC ESP

反 馈 控 制

图 E.3 恒流高压直流电源工作原理图 2)特点 a)运行电流稳定,运行电压高于常规电源,能长期保持高沉积效率; b)正反馈控制。能自动适应工况变化,克服二次扬尘,并有抑制电晕闭塞和阴极肥大 的能力; c)有效抑制火花放电的发展,快速恢复全功率供电,对电除尘器适应性强; d)采用并联模块化设计,结构清晰,故障率低,最大程度保障可连续工作; e)功率因数高,COSφ≥0.90,而且不随运行功率水平而变化,节电效果明显;

g)具有脉冲供电和移相供电功能,用于特殊环境,如高比电阻粉尘等,有利提高除尘

3)推荐应用场合

在以下几种使用条件下,电除尘电源选型时应优先考虑配套恒流高压直流电源: a)电除雾和电捕焦; b)高比电阻粉尘;

c)现场工况变化频繁,浓度变化范围大; d)因工况和本体等原因,配套恒流电源后能提高运行参数,降低排放。 E.1.4 三相电源

三相电源是采用三相 380V 交流输入,通过三路六只可控硅反并联调压,经三相变压器 升压整流, 可实现恒流和恒压供电。 目前国内企业自主研发的三相电源已成功应用于大机组 的电除尘器电气改造,单台电源最大功率为 84kV&2.2A。从电除尘器第一电场的分级效率 实验来看,三相电源比单相电源可提高 5-10%的除尘效率,实现对细颗粒物的排放控制。电 源电路图如下:

U

nR

eg
42

is

效果。

te

f)输入、输出电压为完整的正弦波,不干扰电网。

re

d

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

R Z S Z

T ZL
图 E.4 恒流高压直流电源工作原理图

提高除尘效率和节约能源两大技术优点。从 125-600WM 机组应用情况看,三相电源有以下 主要优点:

1)输出直流电压平稳,波动小,运行电压高,除尘效率可提高 5~10%; 2)三相电源功率因素可达 0.9 以上,能量优化控制功能可根据电场工况条件的变化自 动调整输入功率, 侦测并控制反电晕, 在保证电除尘器达到最高除尘效率的前提下实现节能; 3)16 位单片机处理速度快、在线功能强、可靠、通讯端口兼容,采用单三相电源的集

4)电除尘器电源的节能由两部分组成:电源的功率系数及最低排放控制; 5)单相电源和三相电源的高低压系统集成技术有望成为我国近期实现节能减排的核心

缺点:

由于三相电源电路特点所致,火花上冲较为激烈,较易拉弧,需要采用新的控制技术。

静电除尘器中频高压直流电源是电除尘用的一种新型电源, 可很好地满足电除尘器用户 节能降耗、保效增效的要求。在不同的工况下都有显著的效果,其主要特点如下: 1)中频电源采用三相电压输入。电除尘用电三相平衡,无缺相损耗,可以减少初级电 流;采用调幅调压方式,功率因素高,可提高电能的利用率,是属于节能型环保设备; 2)中频电源采用 AC→DC→AC→DC 的变流技术。采用空间电压矢量脉宽调制技术 (SVPWM) ;控制采用数字信号处理器(DSP),采用 PI 控制算法,实现无静差稳压/恒流双参 数控制; 3)中频电源整流变压器体积小,重量轻,移动方便。比可控硅变压器体积小 1/3,安 装方便。 其输出功率与输入功率之比大于 0.90 左右,比可控硅电源有更高的电能利用率, 对 于新设计的电除尘器本体可减少收尘面积,降低电除尘器总重量和总造价; 4)纹波系数小,电压峰谷值与平均值基本一致,纹波系数大大小于单相可控硅电源,
43

U

E.1.5 中频高压直流电源

nR

技术之一。

eg

成和利用上位机实现协调控制不仅可减少细颗粒物排放而且有一定节能效果;

is

te

re

d

另外电源供电具有电网输入平衡、 可大幅度减少对电网的污染和提高电源利用率, 具有

中国环境保护产业协会电除尘委员会

也小于三相可控硅电源,可有效地提高电场输入功率,从而提高除尘效率; 5)控制部分采用了高性能的双 DSP 芯片和外围芯片,具有高速采样,高速计算、功能完 善、电路结构简单、可靠性好等优点,是目前电除尘电源中最高速的控制芯片; 6)具有优异的闪络控制性能,火花响应时间小于 20us,下降幅度小,回升速度快, 并 能自动适应工况条件的变化,无需人工调节。可提供最大有效的收尘功率。闪络火花能量大 大小于三相可控硅电源,也小于单相可控硅电源; 7)临界反电晕控制,可满足各种不同工况条件的要求。针对粉尘比电阻比较高的一些 特殊工况条件,控制器能根据电场中电压电流的变化,自动调整工作点,使设备提供的电压 维持在电场能接受的最高电压附近; 8)间歇供电方式可任意调节占空比,脉宽最小可达到 2.5ms; 9)完善保护功能,具有输出短路、开路、缺相、IGBT 温度高、危险油温等多种保护功 能,能保证设备安全可靠地运行; 10) 中频电源采用高、 低压一体化设计, 节省控制柜安装空间, 可靠实现降压振打(VCR)

E.2 烟气调质 E.2.1 烟气调质的原理

借助飞灰表面毛细孔的孔壁场力、静电力等力的作用,调质剂(如水汽或硫酸)首先被

溶金属离子,将溶于形成的液膜中,而变得易于迁移。在电场力作用下,溶于膜中的离子以

增大飞灰的粒径,提高粉尘层间的粘附能力,减少二次扬尘。 E.2.2 烟气调质方法分类

烟气调质主要有以下几种: 1)化学调质剂

常用的化学调质剂有 SO3、NH3、氯化物、铵的化合物、有机胺、碱金属盐等。其中, SO3 以其优良的调质效果,在国外应用最广泛。 2)水基调质剂 水基调质不存在腐蚀或毒性等问题, 但是如果喷水量较大, 会影响电除尘器的正常运行。 烟气降温大,也不利于排放扩散。 E.2.3 SO3 烟气调质概述 1)SO3 烟气调质的适用范围 燃煤电厂 SO3 烟气调质的使用条件为:a. 处理烟气温度 110 ℃~180 ℃;b. 标准状态 下处理烟气含尘浓度宜≤100 g/m3(标态,干基) ;c. 适用于粉尘比电阻≥1.0×1011(Ω×cm) 场合;d. 使用的环境温度为 -20℃~ +50℃,在相对于空气温度 20℃左右时最大相对湿度 为 90 % ,海拔高度≤1000 m。 2)SO3 烟气调质评价

U

nR

eg
44

膜为媒介, 快速迁移, 传递电荷。 此外, 通过改变飞灰的黏附性以及飞灰颗粒之间的作用力,

is

吸附并凝结在这些毛细孔内,继而扩展到整个飞灰表面,形成一层水膜。飞灰表层所含的可

te

re

功能,有效增强清灰效果,提高除尘效率。

d

燃煤电厂电除尘器选型设计指导书

优点: 能够有效地降低粉尘比电阻,提高电除尘器对高比电阻粉尘的除尘效率。 缺点: a)应用具有一定的局限性,不是所有的工况都适合使用,也会受烟气条件和粉尘性质 的影响和制约, 其对煤种、 烟气条件的适应性往往需经过理论分析后, 再经实际实验来确定; b)投资高、系统结构复杂,运行不正常时,可能腐蚀设备,且会带来一定量的二次污 染。 E.3 烟道凝聚器 1)烟道凝聚器的原理 烟道凝聚器的原理:含尘气体进入除尘器前,先对其进行分列荷电处理,使相邻两列的 烟气粉尘带上正、负不同极性的电荷,然后,通过扰流装置的扰流作用,使带异性电荷的不 同粒径粉尘有效凝聚,形成大颗粒后进入除尘设备。 2) 烟道凝聚器评价 优点:

a)运行成本相对较低,压力损失较小(<250Pa) ,运行可靠,维护少,适应性好;

度;

d)有助于减少重金属排放,例如汞、砷、硒等;

e)在一定范围内提高电除尘器对不同煤种的适应性; f)静电除尘器的减容。 缺点:

a)凝聚器的安装需要一定长度的进口烟道,故其使用受到一定的限制; b)凝聚器提效受除尘设备出口粉尘浓度和粉尘粒径影响,且其提效具有一定的范围; c)不适用收集磨琢性强的粉尘(如烧结和球团等粉尘) 。 E.4 移动电极电除尘器 1)移动电极电除尘器的原理 移动电极电除尘器的除尘原理与常规电除尘器完全相同。 只是它的清灰方式不一样, 常 规电除尘器采用振打、 声波等方式来达到清灰的目的, 而移动电极电除尘器是将收尘极做成 可以上下移动的形式, 再用安装在灰斗中即非电场区域的旋转刷子刷掉被捕集的粉尘, 可以 有效清除常规清灰方式难以清除的粉尘, 始终保持收尘极表面相对清洁, 防止了反电晕的产 生。 2)移动电极电除尘器评价 优点: a)能保持阳极板的永久清洁,电除尘器长期运行,性能不会下降;避免反电晕效应, 能有效地解决高比电阻粉尘的收尘问题;

U

nR

eg
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is

c)满足将来高标准排放要求,如 PM2.5、PM10 的排放限值;

te

b)减少微粒排放,降低总质量排放,减轻因微粒排放引起的人体危害,提高大气能见

re

d

中国环境保护产业协会电除尘委员会

b)能最大限度的减少二次扬尘,显著降低电除尘器粉尘排放浓度; c)可使电除尘器小型化,节约场地; d)特别适合于老机组电除尘器改造,在很多情况下,只需将末电场改成移动电极电场, 不需另占场地; e)与袋式除尘器相比,压力损失小,维护费用低,运行允许的烟气温度高,并且有着 较高的性价比。 缺点: 结构较复杂,对设备的制造、安装工艺要求和运行可靠性要求较高。 E.5 机电多复式双区电除尘技术 1) 机电多复式双区电除尘技术的原理 机电多复式双区电除尘技术, 在电场结构上不仅将粉尘荷电区与收尘区分开, 而且采用 连续的多个小双区进行复式配置; 同时在配电上, 采用独立电源分别对荷电区与收尘区供电, 使荷电与收尘各区段的电气运行条件最佳化。其电场极配布置示意如图 E.5。

阴极放电极

阴极辅助收尘电极

nR

eg
荷电区1 收尘区1 荷电区2 收尘区2

图 E.5

机电多复式双区电场极配布置示意图

由于收尘区采用了高场强的圆管—板式极配, 实现了高电压低电流的运行特性, 有效提 高了对电除尘器后级电场细微粉尘的捕集, 并可有效抑制高比电阻粉尘条件下的反电晕发生 和低比电阻粉尘条件下的粉尘二次反弹,从而可提高并稳定除尘效率。 2) 机电多复式双区电除尘技术评价 优点: 采用由数根圆管组合的辅助电晕极与阳极板配对, 运行电压高, 场强均匀, 电晕电流小, 能有效抑制反电晕,并由于圆管电晕极的表面积大,可捕集正离子粉尘,从而达到节电和提 高除尘效率的目的。 缺点: 一般仅用于最后一个电场, 同比会增加一套高压设备, 而且辅助电极比普通阴极成本高。 在实际应用中对电除尘器的提效作用受各种运行条件的影响,改善系数是一个经验值范围, 难以一概而论,对提效的贡献很难确定。

U

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te

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阳极收尘极

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