锅炉超低浓度排放电除尘器设计思路

锅炉超低浓度排放电除尘器设计思路

超低浓度排放的电除尘器设计思路

（1）足够的收尘面积和适宜的电场风速；

比收尘面积是指单位流量的烟气所分配到的收尘面积，它是电除尘器的一个重要结构参数，其值的大小对除尘效率影响很大。

本案电除尘器设计烟气处理量为90000m3/h，有效截面积36m2，比集尘面积99m2/m3/s，大于常规电除尘器。

电场风速是电除尘器在单位时间内的处理烟气量与电场断面之比，是电除尘器的主要参数。电场风速与收尘极板的结构形式、粉尘对极板的粘附力大小、电晕极放电性能以及粉尘性质相关，一般设计在0.4～1.5 m/s之间。当烟气速度增加时，单位时间内停留在电场中的烟尘量增大，将会不同程度地产生电晕闭塞现象。由于锅炉烟气量大，含尘浓度高，若烟气流速选得大，则会加剧电晕闭塞。同时，高电场风速易使沉积在收尘极上的烟尘二次飞扬，加剧电极清灰振打时的二次扬尘。因此，配置于锅炉之后的电除尘器，其电场风速应低于一般电除尘器，以不大于1.1 m/s为宜。本案电除尘器设计电场风速为0.7m/s，烟气在电场中停留的有效时间为10s。 

（2）采用540mm同极距；

要解决高比电阻烟尘对电除尘器性能的影响，防止反电晕的产生，必须降低烟尘层的电晕电流，使沉积在收尘板上的烟尘层不被击穿。国内外的研究结论为：增大电除尘器同极间距。可提高电场运行电压，增加电场强度，遏制极板上电流密度过于集中的地带产生反电晕。另一方面，极间距增大，可使极板上的电流密度趋予均匀，提高阳极板的有效利用率，减少反电晕的发生，从而使电除尘器运行参数稳定，除尘效率提高。采用540 mm同极间距，可在一定程度上遏制高比电阻引起的反电晕。

（3）采用合理的极配形式；

电除尘器的核心是板线结构及其配置，它决定了电场和流场，并影响粉尘的荷电，沉降和清除。合理的极配可使粉尘最大限度地荷电、沉降，最小限度地产生二次飞扬，最大限度地利用极板面积，且对细颗粒特别是亚微米颗粒的烟尘具有较好的捕集效率。

为避免高浓度烟尘抑制电场的电晕电流而产生电晕闭塞，在电场中设置通透率为96%的组合型集尘阳极板，消除了风速影响荷电后的烟尘粒子沉降的最大因素，为烟尘粒子沉降创造了最佳工作条件。由于电除尘器入口烟尘浓度增加，特别是1μm左右颗粒的成倍增加，在电场中，模块振打清灰后如果电场的风速过高，粉尘极易飘浮在电场内而不易沉降下来,所以在电除尘器选型时,尤其要注意对电场风速的控制,减少电场内的二次扬尘的现象。而“通透型集尘板块”不仅具有均风作用，也是解决风速问题的最好形式。因此采用具有消风功能的“通透型组合式集尘板”替代老式屏蔽型的收尘阳极板,降低电场风速，减少二次扬尘；

为了克服常规电除尘器不能收集微米级的气溶胶烟尘微粒的不足，在除尘的箱体中将“通透型集尘板块”和电晕放电线配合，垂直于气流运动方向，等间距、平行、交替排列组合成具有多道横向集尘网栅的吸尘电场，成功消除了气流速度对荷电微米级烟尘颗粒的集尘干扰的影响。

电晕线是电除尘器最核心的部分，它对除尘效率、运行稳定性影响很大。管状芒刺线具有起晕电压低，放电强度大、机械强度高的特点，适合高含尘工况。“RSB”在支撑管上增加了小芒刺放电点，并将芒刺弯向阳极板，为四刺芒极线，消除了“RS”线存在的极板上电流密度为零的死区，平均电流密度均方根小于或等于0．4。此种电晕线可提高阳极板的有效利用率，抑制反电晕的形成。

“RSB”线在芒刺尖端产生强烈的电晕放电，强烈的离子流不仅能破坏负空间电场效应，避免产生电晕封闭，同时还能产生速度为数米的电风，扰乱电晕区周围高浓度粉尘的气流场，从而抑制电晕封闭现象。由于“RSB”线放电形成的板电流比较均匀，能保持较高的运行电压，对高比电阻粉尘有较好的适应性。由于板和线的钢性较好，能进行有效清灰而减少极板线粘灰，从而进一步避免电晕封闭。 

（4）采用独特设计的进口气流分布板；

气流分布的均匀程度直接关系到除尘效率，特别是在高粉尘浓度、高比电阻及高除尘效率的要求下，气流分布的均匀程度显得尤为重要。为了使流入电场含尘气体均匀经过电场，在电场入口处前装有进口气流分布板。本公司采用阻流导流型的气流分布板，开孔直径将原来的φ35增加至φ85，开孔率由25%增到45%，大大减少了流体阻力，且不会堵孔。流体通过导流板悬挂位置调整，调整十分方便。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。在适当部位又加设三角形导流板，不仅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，可以对进入电除尘的烟气进行粗除尘，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，这对保证电场除尘效率是非常重要的。

（5）设置有效减少烟尘溢出的机构；

由于气流涡流现象的存在，无论电场有多长，总有一些微小烟尘从电场逸出，流向出口烟箱。此外，电场出口处的极板在振打时会产生二次扬尘，它们来不及沉积到收尘板上便脱离电场飞出。末电场粉尘颗粒细、烟温低、粉尘本身荷负电，清灰困难，特别是流化床锅炉粉尘比电阻偏高，处理不当会引起反电晕而出现二次扬尘。此时，除要求后电场高电压、低电流运行外，在出口封头大端设置槽形板，可增加对二次扬尘及细粉尘的捕集。其原理是：

1）粉尘自身荷电撞击在槽形板上实现除尘功能；

2）烟气通过迷宫式结构槽形板时，粉尘凝聚成大颗粒被收集下来，产生机械除尘的效果。槽板收尘面积不计人除尘器的总收尘面积，而是作为收尘裕度，以确保除尘效率。

（6）采取合理的振打力和振打速度，防止极板和线粘灰；

合理配置振打机构，并将振打机构和振打强度调整到最佳值，既能清除电极上的烟尘，保证电极洁净，使之具有良好的电气特性，又能避免烟尘被破碎，产生过多的振打，造成二次扬尘。由于粉尘具有粘性，特别是后电场粉尘粘度更高，增加了极板，板线的清灰难度。所以采取适当增加振打力，并在结构上采取必要措施，尽可能使振打力分布均匀。良好的振打清灰效果应从振打加速度、振打频率、振幅三要素综合考虑。在阳极板、阴极线型式和结构特定的前提下，既要保证有效清灰，又不会振打力过大而引起二次扬尘，即设定有效的振打加速度。最合适的振打加速度可使沉积在极线和极板表面的粉尘剥离，以片状下滑。本案在电场长6m，高6m的条件下，采取顶部振打，设计的组合式集尘板的最小振打加速度为150g。

由于锅炉飞灰具有粘性，因而不同电场的振打清灰速度是不相同的，前电场振打频率高一些，而后电场会比较低，在实际运行过程中可根据工况变化和极板、极线积灰情况进行调整。在振打制度的设置上同时考虑到高浓度、高比电阻粉尘的特性。利用电场中电流、电压的变化判断电场内反晕产生情况，采取相应瞬间断电振打措施等。

（7）保证灰斗畅通，确保输灰系统正常工作；

由于锅炉燃烧特点，以及烟气粉尘具有粘性。为保证灰斗卸灰畅通，在灰斗设计中，灰斗倾角大于60°，且在转角处设置圆弧板，消灭死角，并对灰斗进行良好的保温，保证灰斗中结灰温度在烟气露点以上20℃左右，同时，在灰斗下部约三分之一左右的小灰斗做成双层结构，中间加热，利用空气介质进行热传导，具有很好的加热效果，使灰具有良好的流动性。

（8）采用密封技术，严格控制壳体漏风；

“漏入”壳体的冷风会使局部区域温度降低，导致局部结露并粘灰，对设备寿命带来影响。大量的漏风发生在电除尘器结构穿过壳体的孔和洞处，如振打轴穿孔、吊挂孔、人孔门等。我公司采用了专门密封条(硅橡胶玻璃纤维)，对所有穿孔和门进行密封，将电除尘器的漏风率控制在3%以下。

（9）采用电压等级高，控制特性好，抗干扰能力强和运行可靠的控制电源。

循环流化床锅炉配套的电除尘器对于电控设备提出了更高的要求。高压电源应具有多种控制功能，如具有临界火花、最高电压、间隙供电、简易脉冲等，以适应各种工况和各种性质烟尘的需要。高比电阻烟尘会引起反电晕现象，利用电控设备的检测功能，实时监测反电晕出现时的动态阻抗，改变电气参数，向电场提供最大的有效电晕功率，并及时启动振打装置，破坏反电晕的扩散。