燃煤电厂低低温电除尘关键技术研究与应用

摘要：低低温电除尘技术是实现燃煤电厂节能减排的有效技术之一，可进一步扩大电除尘器的适用范围，满足新环保标准要求，并可去除烟气中大部分的SO3，文章归纳了低低温电除尘技术的发展及技术特点，分析了该技术的研究现状，对该技术的核心问题及对策措施进行了探讨，为我国燃煤电厂低低温电除尘技术的应用和发展提供了借鉴。


关键词：低低温电除尘技术、除尘效率、燃煤电厂、节能减排、对策

一、前言

随着人们对环境保护的日益重视，锅炉电除尘器在大气污染治理中需要寻找突破和改进。低低温电除尘技术不仅可提高电除尘效率、满足低排放要求，而且可降低电耗，减小下游设备规格，去除大部分的SO3，降低脱硫用水率等，对低低温电除尘技术进行系统研究显得尤为重要。

二、低低温电除尘系统简介

1、概述

低低温电除尘系统是在电除尘器前增加换热系统（一般是以水为媒介的GGH或低温省煤器），将进入电除尘器的烟气降低到酸露点以下，一般为85~90℃，烟气中大部分的SO3因温度降低而在换热系统中冷凝成硫酸雾，并被粉尘吸附、中和，粉尘比电阻显著降低，反电晕得到有效避免，提高除尘效率，扩大电除尘器对煤种的适应性，并去除大部分的SO3，若采用低温省煤器，还可减少约5%的能耗。

2、工艺路线

低低温电除尘系统与传统工艺路线布置不同的是电除尘器的上游布置了GGH热回收器。系统布置方式主要有2种，如图1所示。

方式①是将烟气冷却器中的热量回收，用于加热锅炉配套的汽轮机用汽，节能效果非常明显。

方式②是将烟气冷却器中的热量回收，传送到烟囱前的烟气再加热器，提高被排放的烟气温度，使烟气扩散性增加。由于日本对烟气排放温度有要求，因此，日本基本上都采用这种方式。



三、低低温电除尘技术研究现状

关于烟气温度低于酸露点温度是否引起低温腐蚀问题，有日本学者的研究结果显示，合适的ESP入口粉尘浓度可以保证SO3凝聚在粉尘表面，不会发生设备腐蚀。三菱重工的研究结果显示当灰硫比大于10时，腐蚀率几乎为零，三菱重工已交付的火电厂的低低温电除尘器灰硫比一般远大于100，都没有低温腐蚀问题。美国南方电力公司也通过灰硫比来评价腐蚀程度，当低低温电除尘器采用含硫量为2.5%的燃煤时，灰硫比在50～100之间可避免腐蚀，当采用含硫量更高的燃煤时，为避免腐蚀，灰硫比应大于200。

低低温电除尘器目前多应用于低硫煤。日本日立在实验室完成了SO3汽体浓度为143mg/Nm3；，降温后SO3汽体浓度为0.286mg/Nm3；的试验。日本各电厂的燃煤稳定，因此其酸露点温度也较稳定。由于燃煤含硫量越高，烟气中的SO3浓度越高，其对应的酸露点温度就越高，发生腐蚀的风险会增加。低低温电除尘器对高硫煤的腐蚀情况还有待进一步研究。

2、二次扬尘问题

在低低温电除尘系统中，二次扬尘会对烟尘排放起决定性的作用，应采用防止二次扬尘的措施。现有的措施有：

（1）采用离线振打技术。在振打时关断该通道的气流，也可配合断电振打来提升极板的清洁效果，三菱重工主要采用这种技术。

（2）采用移动电极电除尘技术，日立主要采用这种技术。

（3）出口封头内设置收尘板式的出口气流分布板，使部分来不及捕集或二次飞扬的粉尘进行再次捕集。

需要指出的是，采用离线振打技术增大了电除尘器尺寸，增加了成本和结构的复杂性，需要对隔离门进行维护，当一个室因振打而关闭时会破坏正常的气流。

3、灰斗堵塞问题

由于温度较低，灰的流动性降低易引起灰斗堵塞。三菱重工提出的对策有：

（1）灰斗的卸灰角需增加；

（2）灰斗不仅需保温，在下部还需用蒸汽加热器或电加热器进行有效加热，强化蒸汽加热管并涂抹远红外线涂料，以保证下灰通畅；

（3）灰斗内壁涂增加光滑度的材料。

四、低低温电除尘器核心问题及对策措施探讨

1、选型技术面临挑战

与常规电除尘器相比，低低温电除尘器中的烟尘性质发生了根本性变化，不能用常规的选型方法或经验进行选型设计，需研究针对性的选型技术，这是电除尘器制造商面临的挑战，应加强机理研究，吸取国内外低低温电除尘器运行的实践经验。

2、防止煤种变化和高硫煤带来的不良影响

燃煤含硫量越高，相对来说烟气中的SO3浓度越高，其对应的酸露点就越高，发生腐蚀的风险就会增加。特别要注意当锅炉燃煤收到基硫的重量百分比高于1.0%，尤其当高于1.5%时对低低温电除尘器的影响。

3、防止二次扬尘

由于烟尘性质的改变，粉尘附着力降低，二次扬尘加剧。因此低低温电除尘器宜采用离线振打技术，即振打清灰时，阻断其一个或多个通道气流通过，并与其振打清灰进行联锁，达到控制二次扬尘的目的；也可采用移动板式电除尘技术，即通过改变末电场清灰方式来最大限度地避免二次扬尘。

4、防止灰斗腐蚀、堵灰

由于SO3黏附在粉尘上并被碱性物质吸收中和，收集下来的灰的流动性变差，因此灰斗卸灰角度需大于常规设计，不宜小于65°。作为电除尘器的储灰装置，灰斗需要一定时间存灰，因此灰斗是电除尘器防腐的重点之一，因烟气温度较低，且灰中SO3含量较高，因此灰斗板材宜采用ND钢或内衬不锈钢板，内衬不锈钢板厚度应不小于2mm。为了防止因结露而引起堵塞，不仅需要较好的保温，还需有大面积的蒸汽加热或电加热，其加热面需超过灰斗高度的2/3。

5、防止绝缘子室结露

因烟气温度较低，易引起绝缘子结露爬电甚至破损，因此绝缘子应有防止结露的措施，绝缘子室应采用良好的保温措施和电加热，宜采用热风吹扫措施。

6、选用合理的阴极线材料

低低温电除尘器阴极线采用芒刺线时，由于芒刺线放电较为强烈，需防止芒刺低温腐蚀，芒刺应选用不锈钢材料。

7、防止人孔门及周围区域的腐蚀

因烟气温度较低且人孔门周围不可避免地存在一定量的漏风，人孔门及其周围也是容易发生腐蚀的区域之一，因此双层人孔门与烟气接触的内门应采用不锈钢材料，在每个人孔门周围约1米范围内的壳体钢板宜采用ND钢或内衬不锈钢板。

五、结束语

低低温电除尘技术除尘效率高，SO3去除率可达90%以上，在所有除尘设备中SO3去除率最高，当采用低温省煤器时还具有节能效果。该技术可作为环保型燃煤电厂的首选除尘工艺，也可与其它成熟技术优化组合，应用前景广阔。

参考文献：

[1]崔占忠.低低温高效烟气处理技术特点及其在中国的应用前景[J].动力工程学报.2012(2)

[2]郭士义.低低温电除尘器的应用及前景[J].装备机械，2011(1)