燃煤电站电除尘性能分析研究毕业论文.doc

内蒙古工业大学本科毕业论文摘 要 中国是世界上静电除尘器生产、应用大国，目前国内绝大多数的燃煤电站都选用静电除尘器作为其烟气除尘设备。然而由于静电除尘器的除尘效率较低，其已经不能满足新的环保标准的要求，现役的静电除尘器面临着被淘汰的危险。如何提高静电除尘器的除尘效率是当今电力行业急需解决的问题。想要解决这个问题就一定要了解影响静电除尘器性能的因素，而分析研究这些因素所造成的影响也是本文的主要内容。本文总结有四种影响静电除尘器性能的因素，分别是粉尘特性、烟气特性、结构因素和运行因素。这四种因素对电除尘效率的造成的影响，本文都进行了细致的分析。其中粉尘比电阻和烟气特性对静电除尘器性能影响较为突出。本文针对这些因素所造成的不良影响给出了应对方法，诸如高粉尘比电阻粉尘需要进行烟气调质，在烟气特性方面则需要选择适当的煤种来降低不良的影响。这些对策能够对静电除尘器进行外部或局部的优化改造，能够有效提升静电除尘器性能。在此基础上本文还通过两种除尘器运行特点的比较指出静电除尘器的不足之处，介绍了目前可行的对静电除尘器本体进行优化改造的方案。其中改造电袋复合式除尘器取得了良好的效果并得到广泛应用。相信随着对电除尘技术进一步认知，优化改造方式的完善以及新技术的应用，未来静电除尘器还会拥有广阔的应用前景。关键词：电除尘器；优化改造；除尘效率；影响因素及对策AbstractChina is the worlds electrostatic precipitator production and application in power, the home of most of the coal-fired power stations are chosen as the electrostatic precipitator flue dust removal equipment. However, because of the electrostatic precipitator dust removal efficiency is low, the cannot have satisfied the requirements of the new environmental standards, current of electrostatic precipitator face elimination dangerous. How to improve the electrostatic precipitator dust removal efficiency is the electric power industry problems needed to resolve. Want to solve this problem will be to understand the influence factors of electrostatic precipitator performance, and analysis the effect of these factors is the main content of this article. This paper summarizes the four of the influence factors of performance electrostatic precipitator, respectively is dust characteristics, smoke characteristics, structure factors and operation factors. The four factors on the electric dust removal efficiency, this paper is the influence of a detailed analysis. Including dust resistance properties and smoke characteristics than the impact on performance of electrostatic precipitator is serious. This paper factors for the harmful effect gives way to deal with such as high resistance, dust to dust than gas conditioning, smoke characteristics in are the need to choose the appropriate coal to reduce the negative effect. The countermeasures of electrostatic precipitator to external or local optimization and transformation, and it can effectively improve electrostatic precipitator performance. Based on this, this article also through the two kinds of filter is pointed out that the operation characteristics of the shortcomings of electrostatic precipitator, introduces the current feasible for electrostatic precipitator ontology to optimize the reforming scheme. Transformation of electricity-composite bag dust catcher achieved good effect and widely used. Believe that with electric dust removal technology to further optimized renovation of cognitive, perfect way and the application of new technology, in the future electrostatic precipitator will still have a broad application prospect.Keywords: electrical precipitator; Optimal modification; The dust removal efficiency; The influence factors and the countermeasures.目 录引 言1第一章 电除尘技术发展状况及发展趋势21.1我国电除尘技术发展状况21.2 电除尘技术发展趋势3第二章 静电除尘器的结构及原理52.1 静电除尘器工作原理52.2电除尘过程52.3 静电除尘器的本体结构62.4 供电电源的结构8第三章 影响静电除尘器性能的因素及对策分析93.1粉尘特性对电除尘性能的影响及对策93.2 烟气特性对电除尘性能的影响及对策103.3 结构因素对电除尘性能的影响及对策113.4 运行因素对电除尘性能的影响及对策11第四章 静电与袋式除尘器运行特点比较134.1 静电除尘器的运行特点134.2袋式除尘器的运行特点14第五章 静电除尘器的优化改造方案155.1改变供电方式155.2 增加电场155.3 静电除尘器+烟气调质165.4 改为电袋复合式除尘器16第六章 电除尘技术新的发展和应用前景186.1 电除尘新技术的发展应用186.2 电除尘技术应用前景20结 论22参考文献24谢 辞25引 言在现代社会，电力已经成为人们日常生活的一部分，是人们必不可少的能源，因此作为主要电源供应的燃煤电站也越来越受到国家和社会的重视，得到了极大的支持与发展。然而事情总是有两面，燃煤电站在极大地带给人们方便的同时，由它而引发的与燃煤有关的区域性和全球性的环境问题也越来越突出。这主要是由于燃煤电站排放的废弃物含有粉尘、二氧化硫、氮氧化物及二氧化碳等对环境及人体有害的物质。尤其是粉尘对人们的身体健康及经济生活造成了直接危害，对人体可造成呼吸系统疾病、尘肺甚至是癌症等严重病症，在经济生活方面会造成磨损工业设备，影响农作物生长等危害。而我国燃煤电站动力用煤普遍灰分的比例较高，对人们的身体健康和日常生活造成的影响就更加严重。在这样的背景下，进行除尘以减少烟气中的粉尘含量势在必行，于是在上世纪80年代除尘器得到了迅速的发展和广泛的应用。现如今，除尘器已经成为燃煤电站必不可少的环保设备，能够有效的控制排入大气的粉尘量。同时经过数十年的发展，除尘器有了长足的进步，现代电厂主要进行烟气处理的除尘器有机械除尘器、静电除尘器、袋式除尘器以及湿式除尘器四大类。其中袋式除尘器和静电除尘器更是得到了广泛的应用。在我国，静电除尘器以其高效低阻的优势得到了广泛认可，目前我国燃煤电站烟气除尘基本上是以静电除尘器为主，其数量占到国内市场总量的75%，中国已成为世界电除尘生产、应用的大国。然而随着近年来我国环保标准的提高，尤其是2004年颁布的火电厂国家允许排放新标准，将使现有新、老电除尘器难以达到新标准的要求。其主要原因在于电除尘器除尘效率较低且长期使用会造成除尘效率下降，而袋式除尘器在除尘效率方面相较于电除尘器稍高，却也存在着阻力大、受滤料性能影响大等不足。因此，提高电除尘器的除尘效率，改善电除尘器除尘效果以满足我国日益提高的环保标准已经成为现代电力工业生产中急需解决的问题。想要找出解决这个问题的方法首先要对静电除尘器的原理和结构进行了解，在此基础上，结合实际生产情况分析各种因素对电除尘效率产生的影响以及静电除尘器在运行过程中出现的不足，根据其影响因素及不足给出对策及优化改造方案。 30第一章 电除尘技术发展状况及发展趋势在现代电力工业生产中，基于不影响人们的身体健康及日常生活和保护生态环境的目的，除尘已经成为了燃煤电站的必修课，除尘器已经成为每个燃煤电站必不可少的环保设备。在我国，在众多种类的除尘器中，静电除尘器以其高效低阻的特点得到了我国绝大多数的广泛应用。其实，中国使用静电除尘器的历史由来已久，可以追溯到上世纪30年代。那么经过了数十年的发展，我国电除尘器有着怎样的发展状况，在今后的生产中又有着怎样的发展趋势，本章将予以阐述。1.1我国电除尘技术发展状况静电除尘器首先于1907年被美国加利福尼亚大学化学教授科特雷尔成功地使用来捕集硫酸烟雾，几年后他再次把电除尘技术用于捕集水泥生产过程产生的粉尘。这是电除尘器应用的起点。我国应用电除尘器的历史可以追溯到上世纪30年代末，本溪工农兵水泥厂在窑尾安装了我国第一台电除尘器。1949年以前，我国先后从国外引进过几台电除尘器，应用于冶金的有色冶炼厂和建材的水泥厂，主要用于贵重金属和有用物料的回收。50年代，我国主要从当时的苏联和东德引进过一些电除尘器产品。为了满足工业生产过程中工业卫生的要求，在一些炉窑上安装了消烟除尘器，这可谓是我国最早的环保产品之一。我国对电除尘技术的研究要始于上世纪60年代中期。1965年，冶金部组织当时的武汉安全技术研究所等单位，在包钢白云铁矿进行了我国第一次系统地对电除尘的试验研究。1973年，国家有关部委组织11个院所联合设计的SHWB系列电除尘器开始生产，这是我国电除尘发展史上的重要事件，也是当时我国电除尘技术和产品发展的综合体现。但由于当时对电除尘技术认识的局限性，所设计和加工的产品在使用过程中也暴露了许多缺陷和需要改进完善的地方。70年代中期，国内的造纸、建材和电力部门又引进了数台电除尘器，引起了我国电除尘界的关注。各工业部门在对上述引进设备进行学习、消化、吸收的基础上，组织本行业的科技人员进行攻关，开发研制成功适用于本行业的新的电除尘器，较大地推动了我国电除尘技术的发展。到70年代末，按装备台数计，有色冶金工业占32%，钢铁工业占30%，建材工业占18%，电力工业占10%，其他工业占10%,并且可控硅调压设备迅速取代了老一代供电设备。到这个时期为止我国在电除尘领域还是处于非常落后的地位。我国电除尘器尤其是电力工业的第一次迅速发展是在80年代末期，这个时期我国燃煤电厂锅炉向大型化发展，出现了30万千瓦、60万千瓦机组。需要处理的炉窑增多、烟气量增大，相应需求的电除尘器也向大型化发展。火电厂使用的电除尘器数量剧增，处理的烟气量飚升，而电力工业从而一跃成为我国电除尘器的第一大用户。改革开放以来,我国国民经济持续不断地高速增长,环境保护对国民经济的可持续发展显得愈来愈重要。受市场经济下的利益驱动,国内许多大、中型环保产业对电除尘器进行技术研究和开发方面的投入不断加大,电除尘器的应用得到了长足的发展。国家更是将高效电除尘器技术列入“七五”国家攻关项目。通过对引进技术的消化、吸收和合理借鉴,到上世纪90年代末,我国电除尘器技术水平基本上赶上国际同期先进水平。进入21世纪以后,我国把“大力推进科学技术进步,加强环境科学研究,积极发展环保产业”作为经济发展的重要相关政策,环保产业进一步得到重视。随着国家对污染控制要求的不断提高,对粉尘排放的要求也大幅提高。2004年开始实施的新的环保标准规定新建电厂大气污染物的排放浓度控制在50 mg/m3，比过去的旧标准150 mg/m3整整提高了100 mg/m3。老式电除尘器已经不能满足新的环保标准的要求,面对这种形式，电除尘器的创新研究和应用技术进一步得到飞速发展。目前,电除尘器已广泛应用于火力发电、钢铁、有色冶金、化工、建材、机械、电子等众多行业。我国作为世界电除尘器大国立足于国际舞台,不仅在数量上,而且在技术水平上都已进入国际先进行列。电除尘器技术从设备本体到计算机控制的高低压电源,以及绝缘配件、振打装置、极板极线等已全部实现国产化,并且已有部分产品出口到30多个国家和地区。1.2 电除尘技术发展趋势（1）致力于进一步提高除尘效率，以满足更加严格的排放标准的要求随着国家排放标准的提高，老化的电除尘器已经难以满足环保要求，提高除尘效率自然而然成为当今除尘技术的发展趋势。提高除尘效率的措施主要有防止清灰振打引起的粉尘二次飞扬，提高对微尘的捕集能力，扩大对高比电阻粉尘的适应范围等几个方面，各国除尘界对此进行大量的研究，并取得了一定的成果。（2）减少电除尘器的基建投资和现有设备改造的费用一次性投资大是电除尘器的主要劣势，尽管电除尘器的运行费用较低，运行几年后就能得到补偿，但是除尘界还是对此研究不辍。经研究发现，宽间距不但能改善电除尘器的性能，而且有明显的经济效益。（3）在保证除尘效率的前提下，尽可能节约能源这也是提高电除尘器经济效益的一种方法。电除尘器在停止供电时如同一个大的电容器，平均电场强度几乎与常规供电方式时一样高。解决的措施之一是采用间歇供电，也就是供电一个或几个半波后停止供电几个半波，它尤其适于捕集高比电阻粉尘。而且因其减小了板电流密度，故可减小收尘极板上粉尘层的电场强度，从而控制了反电晕的产生。另一个措施是采用能源管理系统。当电除尘器在烟气浊度很低下工作时，消耗能量很大，如果能够准确控制环保要求所允许的烟气浊度，则在少许增大浊度的情况下可以获得较大的节能效果。（4）采用经济有效的方法解决高比电阻粉尘的捕集问题为减少SO2对环境的污染，要求工厂尽量多烧低硫煤。低硫煤的粉尘比电阻一般较高，如何解决高粉尘比电阻粉尘的捕集问题，也是当务之急。烟气调质处理是捕集高比电阻粉尘的有效方法，但是费用较高。脉冲供电也是提高粉尘比电阻捕集效率的有效手段。（5）提高电除尘器对煤种变化的适应性常规电除尘器对煤粉粉尘比电阻较敏感，比电阻过高或过低都将造成除尘效率急剧下降。而国内在烧低硫无烟煤或者贫煤时，粉尘电阻比两级分化，细粉粉尘比电阻极大，飞灰粉尘比电阻极小。提高电除尘器对煤种变化适应性是势在必行。（6）开发电除尘器智能控制软件，进一步提高自动化水平自动化是现代工业设备的主流发展趋势，电除尘设备自然也不例外，除了对电除尘器本体等硬件进行改造外，优化电除尘器控制软件以对电除尘器进行更好的控制也是一个重要方面。现代电除尘行业对这方面也进行着积极而卓有成效的研究，它也是现代电除尘器的一个重要的发展趋势。第二章 静电除尘器的结构及原理了解完我国电除尘器的发展状况及其发展趋势，接下来我们将对静电除尘器的结构及其原理进行介绍。静电除尘器是我国燃煤电站应用最为广泛的除尘器，它主要有四种分类方式：按电极清灰方式不同主要可分干式、湿式、半干式和雾状粒子捕集器；按气体在电场内的运动方向可以分立式和卧式两种；按收尘极形式可分为管式、板式和棒帷式；按收尘极及电晕极的不同配置分为单区和双区。虽然静电除尘器种类众多，但它们都是由机械本体和供电电源两大部分组成，都是按照同样的基本原理设计的。2.1 静电除尘器工作原理静电除尘器的原理就是把除尘器的电晕极（即放电极）和收尘极接与高压直流电，维持一个足以使气体电离的的强电场。当含尘气体通过两极间非均匀电场时，在电晕极周围强电场作用下发生电离，形成气体离子和电子并使粉尘粒子荷电，荷电后的粒子在电场力的作用下向收尘极运动并在收尘极上沉积，从而达到粉尘和气体分离的目的。由以上可以看出，要实现电除尘过程有两个基本条件：（1）由电晕极和收尘极组成的电场应是极不均匀的电场，以实现气体局部电离。（2）需要在两电极之间施加足够高的电压，能提供足够大电流的高压直流电源，为电晕放电、尘粒荷电及捕集提供充足的动力。2.2电除尘过程电除尘过程主要是由气体电离和电晕放电、尘粒荷电、尘粒沉积及振打清灰等过程组成的。（1）气体电离和电晕发电a.气体电离当气体分子获得能量时就就会使气体分子中的电子分离出去成为自由电子，从而使气体具有导电能力，这个过程称之为气体电离。在电除尘过程中，在电场力作用下，被加速的自由电子与气体原子碰撞发生碰撞电离，通过碰撞电离产生大量电子和正离子。b.电晕放电随着电极之间的电压进一步升高，在电子的行程上，新生的电子不断参加碰撞电离，气体中的电子迅速增加，产生出的电子向收尘极方向发展，而正离子则向电晕极加速运动，并撞击电晕极使其释放更多的电子。这样，在电晕极附近的狭小区域内发生剧烈的碰撞电离，产生可见光辉，这就是电晕放电过程。（2）尘粒荷电若电晕极附近带负电，则正离子被吸引而失去电荷，自由电子和负离子受电场力的作用便向收尘极移动与含尘气流中的尘粒碰撞而结合在一起，使尘粒荷电。（3）尘粒沉积荷电尘粒到达收尘极后失去电荷，成为中性粒子，沉积在收尘极的表面。（4）振打清灰当收尘极表面的尘粒达到一定的厚度时，影响中和，需借助于振打装置使电极抖动，将尘粒震落入灰斗中。2.3 静电除尘器的本体结构静电除尘器的本结构主要包括：收尘极系统，电晕极系统，烟箱系统，箱体系统和储卸灰系统等。下面将介绍各个系统的结构组成和各自的功能特点。 （1）收尘极系统电除尘器的收尘极系统由收尘极板、极板的悬挂和极板的振打装置三部分组成。它与电晕极共同构成电除尘器的空间电场，是电除尘器的重要组成部分。收尘极系统的主要功能是协助尘粒荷电，捕集荷电粉尘，并通过振打等手段将极板表面附着的粉尘剥落到灰斗中，达到防止二次扬尘和净化气体的目的。收尘极板制造要求很高，需要有良好的电气性能，而且极板不仅便于积尘，还要易于振打使极板上所积聚的烟尘落入灰斗，并可以防止粉尘二次飞扬。除此之外，收尘极板还要求结构轻，不变形，容易制作。目前的收尘极板形式有平板型、波浪型、锯齿型等多种多样的形式，其中“C”型与“Z”型的收尘极板比其他类型具有更良好的电气性能和积尘性能，因此得到了国内外燃煤电站的广泛应用。（2）电晕极系统电除尘器的电晕极系统由电晕线、阴极小框架、阴极大框架、阴极吊挂装置、阴极振打装置、绝缘套管和保温箱等组成。电晕极与收尘极共同构成极不均匀电场，是静电除尘器重要组成部分。其主要功能是使气体电离，产生电晕电流，使尘粒荷电，并协助收尘。由于电晕极在工作时带负荷高压，所以电晕极要与收尘极及壳体之间有足够的绝缘距离与绝缘强度，这是保证电除尘器长期稳定运行的重要条件。电晕极的安全运转决定着整个电除尘器的可靠性。常用电晕极形式主要有圆盘形、十字型、链条型等。其中圆形线与星形线电极放电均匀、临界电压低，适用于含尘浓度低的烟气除尘；芒刺线和锯齿型线电极以间断放电代替全线放电，电晕电流高而集中，形成的电风有助于把荷电粉尘驱向收尘极和烟气凝聚，适用于含尘浓度高、粉尘比电阻大的烟气除尘。（3）烟箱系统静电除尘器的烟箱系统由进、出气烟箱，气流均布装置和槽型极板组成。其主要功能是过渡电场与烟道的连接，使电场中气流分布均匀，防止局部高速气流冲刷产生二次扬尘，并可利用槽型极板协助收尘，达到充分利用烟箱空间和提高除尘效率的目的。烟箱包括进气烟箱和出气烟箱两部分。烟气通过电除尘器时，是从具有小断面的通风烟道过渡到大断面的除尘空间电场，再由大断面的除尘空间过渡到小断面的烟道，如果采用直接连接，就会在电除尘器电场前出现了断面的突然扩大，在电除尘器的电场后出现断面的突然收缩。断面骤变，将会导致电场中气流极不均匀。为了改善电场中气流的均匀性，将渐扩的进气烟箱连接到电除尘器电场前，以便使气流逐渐扩散；将渐缩的出气烟箱连接到电除尘的电场后，以便使气流逐渐被压缩。电场内气流分布不均匀，意味着烟气在电厂内存在着高、低流速区，某些部位存在着涡流和死区。所以要在烟气进入到电场前的烟道内加装导流板，在电除尘器的进口烟箱内加装气流均布板，使进入电场的烟气分布均匀。气流均布装置就是由这导流板、气流均布板和均布振打装置组成的。 （4）箱体系统电除尘器的箱体主要由两部分组成,一部分是承受电除尘器全部重量及外部附加载荷的框架。一般由底梁、立柱、大梁和支座构成。电除尘器内件重量全部由顶部的大梁承受，并通过立柱传给底梁和支座。底梁和支座除承受电除尘器全部自重外，还承受外部附加载荷及灰斗中物料的重量。箱体的另一部分是用以外部空气隔开，形成一个独立的电除尘器除尘空间的壁板。壁板能承受电除尘运行的负压、风压及温度应力等。（5）储卸灰系统电除尘器的储卸灰系统由灰斗、阻流板、插板箱和卸灰装置等设备组成。功能是实现捕集粉尘的储存、防止灰斗漏气和窜气、适时卸灰和防止堵棚灰等作用。振打装置类型很多，常用的有锤击振打、撞击振打、颤动式振打与电振荡器高频振打等。电除尘器通常每一个电场设置一个单独的集灰斗，以防止因气流串通而引起收集下来的烟尘再次飞扬重返气流。灰斗的实际贮尘容积占总容积30%60%。灰斗出口的排灰装置要求锁气性好，运行可靠。2.4 供电电源的结构静电除尘器的供电电源主要由升压变压器、整流器、控制箱和振打排灰除尘、安全联锁等低压供电装置组成。（1）升压变压器 把交流380V电压升高至6090kV交流电压。（2）整流器把高压交流电变为高压直流电。现代燃煤电站多用硅整流装置，其工作可靠，无噪音，调压性能良好，使用寿命长，自动化程度高。（3）控制箱控制箱是控制电压波形的系统。电压波形应有高的峰值以增强烟尘荷电，最低值则为息弧所必需，同时还要维持较高的平均电压以利于烟尘沉集。 第三章 影响静电除尘器性能的因素及对策分析 探究影响静电除尘器除尘性能的因素是本文的重要内容，静电除尘器的性能受众多的实际因素影响，总体可以归纳为四类：粉尘特性、烟气特性、结构因素和运行因素。3.1粉尘特性对电除尘性能的影响及对策（1）粉尘比电阻的影响及对策粉尘比电阻是衡量粉尘导电性能的指标，它对电除尘器的性能的影响最为突出。粉尘比电阻在数值上等于单位面积、单位厚度粉尘的电阻值。静电除尘器适合于捕集比电阻介于10451010之间的粉尘比电阻低于104的粉尘，它一到达收尘极板表面不仅立即释放电荷，而且由于静电感应获得和收尘极板同极性的正电荷，若正电荷形成的排斥力大得足以克服粉尘的黏附力，则已沉积的粉尘将脱离收尘极板而重返气流，重返气流的粉尘在空间又与离子相碰撞，会重新获得和阴极同性的负电荷而再次向收尘极板运行。结果形成在电晕极板上的跳跃现象，最后可能被气流带出电除尘器。如不采取措施，就达不到预期的收尘效果。对策：敲打或刷落收尘极板上的粉尘对此现象可以起到很好的抑制作用。若粉尘比电阻超过51010时，粉尘层中的电压降变得很大，达到一定程度后，致使粉尘层局部击穿，并产生火花放电，即通常所说的反电晕现象，发生反电晕后，二次电流增大，二次电压降低，粉尘飞扬严重，导致收尘性能显著恶化。对策：可以通过喷入SO3或NH3，来进行烟气调质，降低粉尘比电阻。还可以采用高温电除尘器调节烟气温度，同样可以降低粉尘比电阻。（2）粉尘粒径的影响及对策粉尘的粒径分布对电除尘器总的除尘效率有很大影响。由于荷电粉尘的驱进速度随着粉尘的粒径的不同而变化，即粉尘的驱进速度与粒径大小成正比。粒径越大，除尘效率越高。粒径越小，其附着性越强，因此细粉尘容易造成电极积灰。另外，细粉尘还易产生二次扬尘，这样也会使电除尘器的性能降低。对策：进一步探索煤种的变化对粉尘粒径的影响，调整煤种使其排出的烟气适合电除尘器收尘。（3）粉尘黏附性的影响及对策由于粉尘具有黏附性，这样可使细微粉尘粒子凝聚成较大的粒子，这有利于粉尘的捕集。但是粉尘黏附在除尘器壁上会堆积起来，这是造成除尘器发生堵塞故障的主要原因。在电除尘器中，如果粉尘的黏附性很强，粉尘会黏附在电晕极和收尘极上，即使加强振打，也不容易将粉尘振打下来，就会出现电晕线肥大和收尘极板粉尘堆积的情况，影响正常的电晕放电和极板收尘，致使除尘效率降低。对策：针对这种情况必须进一步探索煤种的变化对粉尘粘附性的影响，调整煤种使其排出的粉尘适合电除尘器收尘。3.2 烟气特性对电除尘性能的影响及对策（1）烟气温度和压力对除尘效率的影响及对策烟气的温度和压力会影响电晕的始发电压、起晕时电晕极表面的电场强度、电晕极附近空间的电荷密度和分子离子的有效迁移率等。温度和压力对电除尘器性能的影响可以通过气密度的变化来进行分析。气密度随温度的升高和压力的降低而减小，当气密度降低时，电晕始发电压、起晕时电晕极表面电场强度和火花放电电压都要降低，导致电场电压升不起来，也就是电晕极附近的空间电荷密度减小，为了在阻极板上保持一定的平均电晕电流密度，那么外加电压就必须降低，致使除尘器功率降低，影响除尘效率。对策：电除尘器的最佳运行温度在140150之间，如果排烟温度高于此范围将直接影响电除尘的电压、电流等参数。至于烟气压力经过几次测试影响不是很大，所以降低排烟温度，不仅使锅炉效率有所提高，而且对电除尘器效率的提高也是很明显的。（2）烟气湿度的影响及对策由于原料和燃料中含有水分，燃料燃烧后会生成水蒸气，并且助燃的空气中也含有水分。因此，一般工业生产排出的烟气中都含有一定水分。这有利于电除尘的运行，一般来说烟气中水分多，除尘效率就高。如果烟气中水分过大，虽然对电除尘器的性能不会有不利影响，但是易使烟气湿度达到露点，这样烟气就会腐蚀电除尘器的电极系统以及壳体，对电除尘器造成损害。对策：需要对烟气湿度进行控制，保持在适量的范围内，探索煤种的变化对烟气湿度的影响，选取合适的煤种。（3）烟气含尘浓度的影响及对策当含尘气体通过电除尘器的电场空间时，粉尘粒子与气体离子发生碰撞而荷电。于是，在电除尘器内便出现两种形式的电荷离子电荷和粒子电荷。因此，电晕电流一部分是由于气体离子运动形成的，另一部分是荷电尘粒运动而形成的。但是，粉尘粒子的大小和质量都比气体离子大得多，因此气体离子的运动速度是荷电尘粒运动速度的数百倍。这样，由于荷电尘粒运动而形成的电晕电流仅占总电流的1%2%。随着烟气中含尘浓度的增加，荷电尘粒的数量也增多，以致由于荷电尘粒运动形成的电晕电流虽然不大，但形成的空间电荷却很大，严重抑制了电晕电流的产生，使尘粒不能获得足够电荷，造成除尘效率下降。对策：在生产实践中为防止这一现象的产生，应选用灰分含量少的煤种并合理调整燃烧，以减小烟气含尘浓度，提高电除尘器效率。3.3 结构因素对电除尘性能的影响及对策（1）漏风的影响及对策漏风不仅增加了电除尘器处理的烟气量，造成烟速提高，而且会使电场内的温度降低到露点温度，造成电晕极和收尘极结露积灰，从而导致除尘器效率下降。如果空气从灰斗漏入除尘器中，将造成收尘极上的粉尘产生再次飞扬，使灰斗内的积灰和极板上的附灰重新返回气流中和，也会使除尘效率下降。 对策：应利用设备大小修和平时停炉机会。对电除尘器的漏风进行治理，使漏风系数明显减小。加之由于不断的磨损或腐蚀，漏风现象随时可能出现，因此对漏风的治理必须引起高度的重视，应经常细致地进行漏风治理，及时消除漏风。（2）气流分布不均匀的影响及对策气流分布不均匀同样会引起除尘效率的降低。局部气流速度过高会引起冲刷现象，会再次扬起已沉积在收尘极板和灰斗内的灰尘，造成二次扬尘。另外，在气流速度低的区域，可能会在电晕线上积累过多的粉尘，抑制电晕，引起不均匀的电晕放电。而且极板会受到不均匀气流的冲击逐渐产生变形，电晕线甚至会在不均匀气流作用下断线，这都对电除尘的除尘效率造成了极大的影响。对策：气流均匀程度主要依靠正确选择管道断面与除尘器断面的比例，以及设置气流均布装置来达到。3.4 运行因素对电除尘性能的影响及对策（1）供电状况的影响及对策电除尘器的除尘效率与施加于电晕极和收尘极之间的高压静电场成正比。所以必须给电场施加尽可能高的电压，才可以使电场中的气体分子充分的电离，使粉尘带上尽可能多的电子而获得较高的除尘效率。但电除尘器的阴阳极间的距离确定后，两极间所能施加的直流高压不能无限制地增加，否则，若施加的电压超过所能承受的最大场强，电场就会产生高压击穿。对策：采用间歇供电或脉冲供电方式，且要施加合适的电压。（2）振打系统运行状态的影响及对策电除尘器内电场的振动打装置的主要作用是定时清除电场内极线和极板上的积灰，保持电场二次电压的稳定。首先振打装置要产生足够的振打力以保证积灰能够被振打下去，从而保持极板的清洁。但是若振打力过大，就使已经黏附成块地飞灰被震碎。其次是振打周期也一定要合适。周期过小不但增加能耗，还会加剧反电晕现象的产生，而且由于沉积粉层过薄，容易造成二次扬尘。周期过大会使积灰太厚，以至于不能及时出去积灰，无法保持极板的清洁。这些都会导致电除尘器除尘效率的下降。对策：振打力适宜使粉尘能脱离电极而不至于过大，这样既使二次扬尘最小，又使电极保持清洁，且振打系统损伤程度最低。粉尘层应该堆积到一定厚度再打。对于不同粉尘特性、不同电场的振打时间和间隔应有区别。同一台电除尘器的不同电场，极板清灰所需要的振打力和振打间隔是不样的。电除尘器振打清灰周期的时间长短，对除尘效率的影响十分显著。电除尘器振打时间一般由制造厂给定，但在实际运行中由于煤种的变化，粉煤灰的特性也随之发生变化。振打清灰周期由三个电场振打时间的设定，也就成为提高电除尘器电场二次电压，保持电除尘器高效运行的重要手段。合理的振打周期可以通过实验的方法加以确定，根据运行经验，对于侧部振打，电除尘器一般阳檄振打多设为：一电场振打5分钟，停815分钟；二电场振打5分钟，停2030分钟；三电场振打5分钟，停3040分钟。 第四章 静电与袋式除尘器运行特点比较现代电力工业生产上广泛应用的除尘设备主要有两种，分别是静电除尘器和袋式除尘器，两种除尘器都各有其运行特点，既有优势也有劣势，关于它们哪一种更好的争论也从来没有停止过。我国燃煤电站现阶段大多采用静电除尘器，但其确实有着一些不足之处，袋式除尘器相较于静电除尘器除尘效率略高，但为何未被得到大多数燃煤电站的采用。下面我们将针对这两种除尘器各自的运行特点进行比较。4.1 静电除尘器的运行特点优点：（1）除尘效率高。电除尘器能通过加长电场长度、增大电场截面积、提高供电质量等措施提高除尘效率。对于常规电除尘器，正常运行时除尘效率一般都大于99%。（2）高效低阻。压力损失一般是150300Pa，是袋式除尘器的1/5，在总能耗占份额较低。一般处理1000m3/h烟气量约需消耗电能0.20.8kWh。（3）处理烟气量大。目前，单台电除尘器处理烟气量可达到200万m3/h。（4）耐高温，能捕集腐蚀性大黏着性强的气溶胶颗粒。一般常规电除尘器可处理350及以下的烟气，经过加工甚至能处理500以上的烟气。对于沥青雾等腐蚀性和黏着性强的颗粒也能有很好的捕集效果。缺点: （1）一次性投资和钢材消耗量大。常规电除尘器平均每平方米消耗钢材3.03.6t，每吨的价格你在6000元以上，这样下来投资费用相当昂贵。（2）占地面积和占用空间体积大。（3）对制造、安装和运行水平要求较高。由于电除尘器结构复杂、体积庞大，所以对制造水平、安装精度和运行水平都有严格的要求，否则难以达到预期除尘效果。（4）易受工况条件的影响。电除尘器对粉尘比电阻的变化非常敏感，某些工况参数偏离设计值较多时，电除尘性能会下降。当然，电除尘器对烟气性质和粉尘特性有较宽的范围。（5）电除尘器运行初期，除尘效果基本能达到要求，但由于其结构及工作原理的局限，随着运行时间的延续，电除尘器内部组件变形、积灰、电场变化，除尘效率会有所改变。电除尘器每运行一个周期后，都需要进行大修。而进行周期维修所需投入的人力、财力及检修停产带来的损失都很大。4.2袋式除尘器的运行特点优点：（1）除尘效率高。特别是对微细粉尘也有较高的效率。（2）适应性强。可以捕集不同性质的粉尘。例如对于高比电阻粉尘，袋式就要比电式除尘器更加优越。而且，入口含尘浓度在一个相当大的范围内变化，都不会对除尘效率造成大的影向。（3）附属设备少，投资省，技术要求不是很高。（4）结构简单。相比起电除尘器，袋式除尘器原理更加简单，设备较少，结构更加简单。（5）工作稳定安全。袋式除尘器便于回收干粉尘，没有污泥处理、腐蚀等问题，维护简单。而且袋式除尘器收集含有爆炸危险或带有火花的含尘气体时安全性较高。缺点：（1）袋式除尘器的应用范围主要受滤料的耐温、耐腐蚀性等性能的局限。目前一般滤料适用于120130特别是在耐高温方面，如果袋式除尘器处理烟气温度很高的气体时，需要采用造价很高的特殊滤料，这会使系统复杂化，造价也高。（2）不适宜于粘结性强及吸湿性强的粉尘。特别是烟气温度不能低于露点温度，否则易产生结露，致使滤袋堵塞，产生“糊袋”现象。（3）阻力较大。一般压力损失为10001500Pa。（4）针对不同类型气体，应选用相应类型的布袋。需要经常更换布袋，布袋消耗量较大。（5）处理风量大时，占地面积大。（6）如果处理粒径大的含尘气体时，布袋容易磨损。综上所述，我们可以总结出静电除尘器相对于袋式除尘器有着阻力较小，能处理高温、高湿度、高黏附性的气体，处理烟气量较大以及设备不用更换，不易损坏等优势。但也存在着由于不能吸附细微粉尘而导致的除尘效率稍低，对高比电阻粉尘捕集效果差，结构复杂、技术要求高，受工况条件影响造成的适应性差，体积占地面积较大等缺点。第五章 静电除尘器的优化改造方案现代电力工业生产中，静电除尘器确实要比袋式除尘器略低，尤其是对高粉尘比电阻粉尘的捕集效率差的问题，因此提高静电除尘器除尘效率已经成为除尘器领域研究的重大课题。在这样的背景下，除尘器行业不断对静电除尘器进行着优化改造。通过对静电除尘器的优化改造，不仅能够提高静电除尘器的除尘效率，而且可以发扬其长处，弥补其不足，甚至可以融合袋式除尘器的优点。经过大量的研究实践，静电除尘器的优化改造方案主要有四种：第一种是改变供电方式，第二种是增加电场，第三种为“电除尘器烟气调质”，最后一种为改造为电袋式复合除尘器。这四种优化方案对静电除尘器除尘效率的提高都有一定的效果。下面我们就将一一介绍这四种方案。5.1改变供电方式主要有两种方式可供改变。一种措施是采用间歇供电，也就是向电场供电一段时间不供电一段时间，电除尘器在停止供电时如同一个大的电容器，平均电场强度几乎与常规供电方式时一样高。这种供电方式尤其适于捕集高比电阻粉尘。而且因其减小了板电流密度，故可减小收尘极板上粉尘层的电场强度，从而控制了反电晕的产生。保证了除尘器效率且节约能源。第二种措施是采用脉冲供电运行方式，其控制原理是周期改变供电半波幅度。这种供电方式也能提高对高比电阻粉尘的捕集效率，从控制原理到运行方式跟间歇供电比较相似。 5.2 增加电场静电除尘器的除尘效率可由Deutsch 效率计算公式表示：其中为除尘效率；为电场中尘粒的驱进速度；A为收尘板面积；Q为烟气量。从公式中可以看出，在其他条件不变的情况下，增加静电除尘器的收尘极板面积能够提高除尘效率。因此要对静电除尘器进行扩容。目前这种扩容有两种方式：一种为将静电除尘器加宽，是收尘极面积加大；另一种方式是增加串联的电场数。二者相比,采取增加电场的方案效果要比采用将原静电除尘器加宽的方案效果好。这是由于粉尘的荷电特性及被收集的难易程度决定的, 不同粒径的粉尘在不同的电压等级和电场强度下,才能保证其迅速而充分荷电及有效被收集。因此同一台除尘器在收尘面积相同条件下,采用多而小的电场要比采用少而大的电场更有利于提高收尘效率。在静电除尘器电场较少、设计效率较低的情况下,可在原有基础上,增加一二个电场使静电除尘器达到三四个电场,靠增加静电除尘器的收尘面积、增加串联的电场数量来提高除尘器效率, 使静电除尘器除尘效率提高到99.0% 99.9% 。 不足：（1）设备复杂化，占地大，会受到场地面积的限制。 （2）运行成本大大增加，不仅增加电场需要开支，电场多了能耗也大，导致运行成本费用激增。 （3）对于较难收集的低硫煤、高铝、高硅、低钠粉尘时,即使静电除尘器增加至5、6个电场,也很难达到新的排放标准，除尘效果有限。5.3 静电除尘器+烟气调质 常规静电除尘器对高比电阻粉尘收集效果较差，烟气调质使解决这个问题的有效手段。所谓烟气调质就是向烟气中定量喷射少量的SO3，从而降低飞灰的比电阻，使其更易被电除尘器收集。其过程原理是粉尘具有较大的比表面积，而SO3会吸附于粉尘表面，与上面的水分形成酸性溶液，构成了表面导电通道，粉尘导电性能增强，比电阻大大降低。烟气调质的过程就是先用硫转换装置对燃烧物进行处理生成SO3，再将SO3喷入烟气中，使粉尘表面产生酸性液膜，降低飞灰的比电阻，最后送入电除尘器进行除尘。而且烟气中的飞灰大多成碱性，少量的SO3就能产生明显降低飞灰比电阻的作用，这样能降低成本，减少原料。而且由于份碱性飞灰量大，SO3与水分结合生成的硫酸与过量碱性飞灰中和而反应掉，不会使硫酸对电除尘器产生腐蚀。5.4 改为电袋复合式除尘器电袋复合式除尘器是一种新型的除尘装置,它是静电除尘器和袋式除尘器的有机结合, 采用两级串联除尘，第一级为常规静电除尘器的第一电场, 后面一级采用布袋除尘结构单元，中间用挡板分隔。电袋复合除尘器的结构示意图如图41所示。 图41 电袋复合除尘器结构示意图通过这两种成熟可靠技术的有机串联,它既能充分发挥静电除尘器第一电场具有收尘效率高的优点, 又有袋式除尘单元高效捕集细微粉尘的优点。常规静电除尘单元第一电场除尘效率能达到80%90%,而袋式除尘单元只需出去其余10%20%的粉尘。因此,袋式除尘单元的负荷大大降低,滤袋的过滤阻力减小、清灰时间间隔延长、滤袋使用寿命增加;同时可采用较高的气布比,滤袋的使用数量减少;粉尘荷电还可使粉尘在滤袋表面凝聚并成为多孔隙的灰饼,大大提高滤袋对粒径10 m 以下的细微颗粒物地捕集效率。如果是常规静电除尘器，在第一电场除去80%90%的粉尘后，需要增加3个或者4个电场以除去剩余的10% 20%的粉尘，这无疑节约了成本，避免了结构的复杂化，有尤其是对细微颗粒的出去相对于常规静电除尘器有了质的飞跃。而同常规袋式除尘器比较，电袋复合式除尘器具有过滤阻力小，滤袋数量少，使用寿命长，运行成本低，对微细颗粒捕集效率更高等优势。当然电袋复合式除尘器也存在一些需要解决的问题：（1）静电除尘单元和布袋除尘单元的结合形式。大型静电除尘器通常采用卧式，但在布袋除尘单元，烟气要求从下向上流动。气流的均匀性不仅影响静电除尘单元的除尘效率，而且由于局部流速过高而将对布袋除尘单元造成冲刷磨损，从而影响布袋除尘单元中布袋的寿命。因此，需要研究烟气流场的分布特点，采取适当的布风措施，使烟气在静电除尘单元和布袋除尘单元中都能均匀分布，同时还能尽量减少压力损失。（2）供电条件和电极配置结构及结构参数的优化。选择合适的供电条件和电极配置结构及参数，使其有利于降低设备费用；合理分配静电除尘单元和布袋除尘单元的负荷，以便于系统的整体优化。（3）布袋单元的优化设计。根据进人布袋除尘单元烟气的粉尘浓度、粒度选择气布比，确定喷吹压力、清灰周期、脉冲宽度。合理的参数选择有利于确保除尘效率，降低运行费用。（4）粉尘荷电对布袋除尘的影响。从静电场来的粉尘往往带有一定的电荷，荷电后的尘粒对过滤压降和穿透率的影响应值得研究。（5）复合除尘器的控制与运行模式。烟尘的化学、物理性质对除尘效率有很大的影响。静电除尘单元，对烟气的性质很敏感，往往需要调质处理。布袋除尘单元滤袋要求烟温不能过高，另外湿度过高也容易引起堵袋。以上就是四种针对电除尘器的优化改造方案，当然这些改造方案并不是完美的，它们各自也有着缺憾，它们也需要继续完善，但是我们相信未来总会有一天能够大幅度提高电除尘效率，同时将不足的影响降到最低的优化改造技术方案会出现。 第六章 电除尘技术新的发展和应用前景我国电除尘技术的应用已经有几十年地历史了，经过几十年的研究发展，电除尘技术有了长足的进步，不仅除尘效果更加良好，而且使用起来也越来越方便。虽然国家新的环保标