燃煤电厂电除尘器的节能改造与应用

杨俊华

【摘 要】本文简绍了燃煤电厂电除尘器节能改造的工作原理以及技术特点，对电除尘器节能改造的必要性进行了分析，并给出了燃煤电厂电除尘节能改造的具体方案。

【关键词】电除尘  提效节能  应用  方案

1、前言

随着社会经济的快速发展，人民生活水平的日益提高，环境保护日益受到重视。节能减排已成为国家实现可持续发展战略和转变经济增长方式的必然要求，国家不断加大对企业节能减排的监督检查力度，鼓励使用节能设备和采用节能模式，以提高资源的利用率。电除尘器是火力发电厂重要的环保设备，也是一个能耗很高的设备，据不完全统计，目前电除尘器的耗电量约占整台机组发电容量的0.3～0.6%。如果能够在保证电除尘器正常运行、除尘效率不降低或有提高的前提下，降低电除尘器的电耗，提高电除尘器的运行经济性，对于发电厂来说具有巨大的经济效益和社会效益。

2、电除尘器结构原理

2.1电除尘器的工作原理

当含尘烟气从锅炉中被吸引到电除尘器内部，在电除尘器阳极板和阴极线之间施加数万伏的直流高压，由于高压静电场的作用，使进入电除尘器空间的空气充分电离而使得其空间充满带正、负电荷的离子。随气流进入电除尘器内的粉尘粒子与这些正、负离子相碰撞而被荷电。带电尘粒由于受到高压静电场力的作用，分别向除尘器的阴、阳极运动，荷电尘粒到达两极后，分别将自己所带的电荷释放掉，尘粒本身则由于其固有的粘性而附着在极板、极线上，通过振打使其落入灰斗而被收集下来。

2.2电除尘器节能原理

在电除尘器运行过程中，除尘效率与电晕功率有着直接的关系。在一般情况下，电晕功率越高，除尘效率越高。但在燃煤品质低下、灰分含量高的条件下，由于灰份比电阻值大，在电场内部经常性存在反电晕现象，这时若过分增加电除尘器高压供电功率，反而会加重反电晕、引起除尘效率降低。所谓反电晕就是沉积在收尘极表面上高比电阻粉尘层产生的局部放电现象。荷电后的高比电阻粉尘到达收尘极后，电荷不易释放。随着沉积在极板上的粉尘层增厚，释放电荷更加困难。此时一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放，其表面仍有电晕极相同的极性，便排斥后来的荷电粉尘。另一方面，由于荷电粉尘电荷释放缓慢，于是在粉尘间形成较大的电位梯度。当粉尘层中的电场强度大于其临界值时，就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿，产生与电晕极极性相反的正离子，所产生的正离子便向电晕极运动，中和电晕区带负电的粒子，其结果是电流增大、电压降低，导致收尘性能显著恶化。由此可见，高比电阻粉尘可能产生反电晕现象，消耗更多电能的同时导致收尘效率降低。

理论分析和实践证明，采用间歇脉冲供电技术可以克服高比电阻粉尘引起的反电晕，不但减少电除尘功率消耗，而且可以可以提高除尘效率。

另外，现阶段国内火电厂机组负荷经常会在50%～100%区间波动，可以说负荷变化比较大。当机组负荷变化时，如果电除尘一直运行在某一固定模式下，在保证电除尘排放达标的前提下，将会白白浪费大量电能。在这种条件下我们可以采取降低电除尘器电压和电流极限，进而降低运行功率来实现保效节能。

3、电除尘器提效节能的必要性分析

随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，人们越来越关心我们赖以生存的地球，世界上大多数国家也充分认识到了环境对我们人类发展的重要性。各国都在采取积极有效的措施改善环境，减少污染。这其中最为重要也是最为紧迫的问题就是能源问题，要从根本上解决能源问题，除了寻找新的能源，节能是关键的也是目前最直接有效的重要措施。

在当前国家倡导节能减排的大背景下，既要实现达标排放，又要确保设备运行的经济性，是企业面临的急迫问题。电除尘器是火电厂用电较大的主要设备之一，一般情况下电除尘器的耗电量约占机组容量的0.3～0.6%，如300MW机组配套的四电厂除尘器，其用电量高达1300KW.h左右。对原有电除尘器进行节能改造，提高电除尘器电能的利用率，大幅度降低电除尘器的能耗，不仅对电力企业的节能、减少企业成本性支出有重要意义，而且也是电力企业绿色发展、环保发展、建设资源节约型、环境友好型企业的有效途径。

4、电除尘器提效节能改造方案

电除尘器在运行过程中，用于高压收尘的电耗可分为3类：

（1）用于粉尘的荷电与捕集的电能，称为“有效”电能;

（2）对粉尘的荷电与捕集起破坏作用的电能，称“反效”电能，如反电晕、二次扬尘等;

（3）介于上述两者之间，既无利也无害的电能称为“无效”电能，如电晕放电过程中，没有用于粉电能亦称“浪费”电能。

电除尘过程中，有效、反效、无效电能是交织在一起的。实际上，在总的电能消耗中，有效电能很少，反效和无效电能占绝大部分。通过先进的技术措施，提高有效电能比例，降低反效与无效电能比例，则可使电除尘器在原有基础上达到进一步提高除尘效率、降低烟尘排放浓度，并同时降低电能消耗的目的。

综合以上电除尘器的耗电因素分析，提出以下改造方案：

4.1改进电除尘器的阴极线

经过长期运行后，阴极线由于粉尘冲刷、高温灼烧而发生磨损、氧化的现象比较严重。由此导致收尘效率下降，必然导致耗电量的增加。在机组A级计划检修时，检修人员都会进行阴极线的改进。此项工作工作量大，必须机组长期停运，耗时长，改进一次可以管很长的时间，可以在计划性检修的时候使用。

4.2取消电除尘器的整流变

整流变相当于一台普通的升变和一组全波整流桥的组合，老式整流变电耗大且维护繁琐，采用新型高频电源其结构简单，制造技术相对成熟，可以有效提高节能效果。

4.3改进电除尘高压供电方式

常规情况下，电场供电一般采用持续直流供电方式，为了使电除尘器的除尘效率尽量高，烟尘排放浓度尽量低，电源往往工作在火花率整定方式下，电除尘器运行中的二次电压和二次电流很大，有时部分参数接近于额定值，能耗较大。近年来国内电除尘控制系统厂家致力于研究电除尘系统的节能方法，间隙供电或简易脉冲供电技术在电除尘器高压供电方式上得到开发应用，这两种供电方式的运用能够大幅度减少电除尘器运行中的无效和反效电能的消耗，提高有效电能的比例。

4.4采用断电振打或降压振打

通过对电除尘极板实施断电振打，即某电场进行振打时，对本区域高压柜进行断电，降低粉尘粘附力，提高对极板和极线的振打效果，减少积灰，并以此维持电除尘长时间运行在极板、极线比较干净的状态，为电除尘节能提供必要的条件。

降压振打的目的是为了使阳极板有更好的清灰效果，具有灵活的控制功能，能实现高低压设备协同工作方式，这种方式的高压控制器需检测阳极振打运行信号，将低压阳极振打运行信号通过无源触点引入同电场的高压控制柜，这样根据阳极振打次数合理地选择降压振打周期，可提高电除尘器的清灰效果，从而减少清灰时电量消耗。

4.5高低压合一控制

“高低压合一控制”是以单个电场为单元，将高压供电与低压设备控制功能集成在一台控制装置内，电场高低压系统协同工作在最佳工况下，可有效降低系统功耗。

5、结论

电除尘节能改造与应用，充分挖掘了电除尘系统的潜力，在保证电除尘除尘效率不降低的前提下，大幅降低电除尘耗电量，有效降低了厂用电率，延长了设备使用寿命，降低了维护费用，减少了企业发电成本。随着节能环保和低碳经济的发展，电除尘节能技术必将迎来更为广阔的发展空间。

参考文献

[1]高香林.除尘技术[M].北京：华北电力大学出版社，2001。

[2]陈沫，周元龙.基于效率的电除塵电源节能改造分析及应用[J].中国电力，2008（9）：61-64。