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1、 电除尘器是火力发电厂必备的配套设备，它的功能是将燃灶或燃油锅炉排放烟气中的颗粒烟尘加以清除，从而大幅度降低排入大气层中的烟尘量，这是改善环境污染，提高空气质量的重要环保设备。它的工作原理是烟气通过电除尘器主体结构前的烟道时，使其烟尘带正电荷，然后烟气进入设置多层阴极板的电除尘器通道。由于带正电荷烟尘与阴极电板的相互吸附作用，使烟气中的颗粒烟尘吸附在阴极上，定时打击阴极板，使具有一定厚度的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落在电除尘器结构下方的灰斗中，从而达到清除烟气中的烟尘的目的。由于火电厂一般机组功率较大，如 60 万千瓦机组，每小时燃煤量达 180T 左右，其烟尘量可想而知。因此对应的电除尘
2、器结构也较为庞大。一般火电厂使用的电除尘器主体结构横截面尺寸约为 25401015m，如果在加上 6 米的灰斗高度，以及烟质运输空间密度，整个电除尘器高度均在 35 米以上，对于这样的庞大的钢结构主体，不仅需要考虑自主、烟尘荷载、风荷载，地震荷载作用下的静、动力分析。同时，还须考虑结构的稳定性。电除尘器的主体结构是钢结构，全部由型钢焊接而成（如图 10所示） ，外表面覆盖蒙皮（薄钢板）和保温材料，为了设计制造和安装的方便。结构设计采用分层形式，每片由框架式的若干根主梁组成，片与片之间由大梁连接。为了安装蒙皮和保温层需要，主梁之间加焊次梁，对于如此庞大结构，如何均按实物连接，其工作量与单元数将十
3、分庞大。按工程实际设计要求和电除尘器主体结构设计，主要考察结构强度、结构稳定性及悬挂阴极板主梁的最大位移量。对于局部区域主要考察阴极板与主梁连接处在长期承受周期性打击下的疲劳损伤；阴极板上烟尘脱落的最佳频率选择；风载作用下结构表面蒙皮（薄板）与主、次梁连接以及它们之间刚度的最佳选择等等。燃煤电厂电除尘器节电技术研究燃煤电厂电除尘器节电技术研究2007-8-6 15:18:48 燃煤电厂电除尘器节电技术研究 张滨渭 1 林心光 2（1西安热工研究院有限公司，西安市兴庆路 136 号 710032；2。华能国际电力股份有限公司福州电厂，福建省长乐市筹东村 350200）摘要本文就电除尘器节电的潜力
4、、方法进行了论述，对进一步开展该工作提出了一些自己的建议。关键词：电除尘器 节电 高压电源 运行方式前言随着社会、经济的发展，资源的开发利用越演越烈；这已成为全人类面临的问题。而资源的合理、充分利用和能源的节约是我们进行可持续发展的一个重要方针、政策。因此，节能是我们生产、生活中的一项重要工作。电除尘器作为环保除尘的重要设备，其重要的作用就是要高效除尘，减少粉尘排放。因此电除尘器运行的好坏对控制环境污染非常关键。而电除尘器运行方式的优化与否，对其运行的电耗大小影响很大，既决定了该设备节电的效果和运行的经济性。通过实践研究表明：电除尘器的节电潜力很大，经济效益明显，非常值得大力推广应用。本文介绍
5、作者在该领域的一些技术研究工作和应用实例。供大家一起讨论，不足之处恳请批评指正。1.电除尘器简介电除尘器是采用高压静电除尘原理，将含尘气体中的粉尘收集起来，使洁净气体排出。其收尘主要过程为：含尘气体进入电除尘器内，在高压电场的作用下，粉尘荷电，并在电场力的作用下流向极板、极线（带正电荷粉尘流向极线，带负电荷粉尘流向极板），最后通过除尘器振打设备将粉尘从极板、极线上打下落入灰斗中排出。由此可知，电除尘器的效率主要依其供电的有效作用，这里电能的消耗是必要的和必需的。2.电除尘器节电潜力电除尘器是由电能的必要消耗来达到除尘效果的，且在一定条件下，供电参数越好（即电能消耗越大），除尘效率越高。那末，电
6、除尘器还能不能节电？答案是：能！且节电的潜力很大。以目前燃煤电厂 300MW 机组为例：在新的环保排放标准要求下，一般电除尘器设计为 2台双室四电场（或更多电场）。电除尘器运行时的主要电能消耗为高压电源和低压电器设备。按四电场计算，其典型设计配备电器设备规格、功率见下表 1表 1 某燃煤电厂 300MW 机组电除尘器（四电场）电功率负荷表电器设备名称 规格等级 单台功率 数量 设备总功率高压电源 输入：380V/325A输出：72KV/1.2A 123 KVA 16 1968KVA振打电机 380V 0.4 KW 48 19.2KW灰斗电加热 380V 2 KW 164 128KW瓷套电加热
7、380V 1 KW 164 64KW瓷轴电加热 380V 1 KW 162 32KW其它 / / / 40KVA系统配备总功耗 2250KVA从表中可看出：电除尘器的电能消耗主要是高压电源。高压电源的供电能力不仅受除尘设备影响，更易受被处理的含尘气体的特性和高压控制器的控制方法及参数设定影响。目前，运行较好的电除尘器高压电源运行参数一般在其额定值的 60%70%，即：额定123KVA 时，运行在 80KVA 左右。电除尘器节电的最大潜力就在于高压电源的节电上，即在满足环保排放要求的前提下，尽可能的减少电器运行参数以节省电能。据有关国内外资料介绍，在一定条件下电除尘器节电效果可达 3050%；在
8、西安热工研究院与华能福州电厂进行的试验研究中，高压电源节电效果最高可达 90%。即使按 50%节电效果计算高压电源可节电：80KVA50%16=640KVA，以机组全年运行 300 天计算，全年可节电约 460 万度。同时低压电器也存在节电潜力，因此，电除尘器的节电潜力是很大的。3.高压电源的节电3.1 电除尘器高压电源简介电除尘器高压供电主回路图见图 1。图 1 电除尘器主回路图电除尘器的高压电源为：380V、50Hz 交流电经可控硅控制进入变压器初端，升压后经硅整流器整流送到电除尘器内。即：将工频交流电转换成高压直流电，电除尘器靠高压直流对粉尘进行荷电、驱动和收集以达到净化含尘气体的目的。
9、其中，可控硅是其供电的主要控制器件，它的开、断时间决定了高压电源的送电大小，也即决定了供电功率的大小；它一般依除尘器状况和烟尘条件而调整变化。高压电源的节电工作就是科学、合理的控制可控硅的关、断时间，达到既满足环保排放要求，又尽可能的节约电能。3.2 高压电源节电的一般条件当具有下列条件时，电除尘器高压电源均可进行节电工作。3.2.1 电除尘器设计裕度大，烟尘排放浓度低于环保要求的排放值。3.2.2 除尘器运行在低负荷下。3.2.3 烟尘条件向有利于除尘和排放浓度的方向转变。如：处理烟气量、烟气温度、煤的含硫量、灰分、灰成分、比电阻、粒度等的改变。3.2.4 电除尘器电控运行方式和参数存在可调
10、的空间。3.3 高压电源节电技术电除尘器在实际运行中，当运行条件对除尘有利时，除尘效率提高；运行参数一般也要增大。这时，在满足环保排放要求下，不仅不需要增大运行参数，而且还可以进一步降低其运行参数，达到节电的效果。以下为几种常用的方法。3.3.1 停 1 个或数个电场。3.3.2 控制、降低运行参数。3.3.3 采用间隙供电。即可控硅工作 2 个（或 1 个）半波，随后关断数个半波。3.3.4 利用电除尘器的上位机节能控制系统，自动调整运行方式和参数。前 3 种方法为人工手动调整。在实际应用中，究竟哪一种节电效果好？应选取什么样的参数？以及对设备的损耗等需通过试验研究对比找出规律，同时要注意处
11、理烟尘条件变化时作相应的调整。第 4 种方法属计算机自动调整，但是目前在国内许多电除尘器上还没有配备；即使已配备的，因应用时间短，控制程序尚不完善，特别是其控制反馈信号（烟尘连续监测仪信号）不稳定、不准确；使其不能达到最佳效果并保证长期可靠运行。因此，在进行运行调整时，应在已有的技术条件基础上，通过不断试验研究探索其规律；选取经济、科学、合理的运行方式和参数；使其运行操作逐步形成程序化、制度化。3.4 反电晕下的节电调整当烟尘排放浓度接近或超过环保要求的排放值时，电除尘器仍可进行节电调整。通过合理的供电方式和参数调整试验，保证送入电除尘器除尘所需的有效功率，减少一些不必的无效功率；达到节电却不
12、增加排放浓度的效果。特别是在电场内发生反电晕时还能提高除尘效率、减少排放浓度。当电除尘器电场内发生反电晕时，电除尘器的伏安特行曲线一般呈现图 2 特征。即在 A 点之后二次电流急剧增大，二次电压却略有下降（有时表现为二次电压几乎不变）。这一现象主要是电场内（多在极板的粉尘层上）发生局部放电（或击穿）所至。无用的电耗增大而且对除尘非常不利。因此，在运行中应及时调整供电方式和参数，使其电场内部不发生反电晕。图 2 伏安特性曲线3.4.1 降低运行参数，使其二次电流工作在 A 点附近。3.4.2 采用最高平均电压供电方式，避免二次电压下降、二次电流增大的反电晕现象。3.4.3 采用间隙供电。使收集到
13、极板上的荷电粉尘能有充分时间释放电荷，避免其发生局部放电或击穿。3.4.4 采用具有反电晕自动识别、控制功能的高压电源控制器。它可根据采集到的运行参数，判断运行状态；发生反电晕时，自动进行调整。达到克服反电晕、提高除尘效率的功效，同时也节约了电能。实际运行中，要根据具体情况进行调整设定。如：方法 1）要根据伏安特性曲线来不断调整设定。方法 2）在应用中，当曲线在 A 点后较垂直时，电压不变，电流却变化很大。简单的采用该方法就不准确，需操作人员根据伏安特性曲线来进行调整。采用方法 3）时，具体关断的半波数要依据实际运行工况进行调整。而方法 4）是比较先进的，但是目前在国内应用的还较少，加之我国燃
14、煤电厂的燃煤变化大，该类控制器的软件对这些问题的适应性和准确性还有待于进一步完善。对于这方面的节电工作也必须根据具体的状况进行试验研究其规律，以保证达到提高除尘效率、减少排放浓度的目的。3.5 采用新型电源节电。随着科学技术的进步，电除尘器的高压电源也得到了不断发展。近几年开发应用的中频开关电源和三相高压电源已相继在在国内应用。该类电源以其优良的供电特性对提高除尘效率非常有利，这也就为节电提供了调整空间；同时，因它们的功率因素比单相可控硅电源高，内耗小，这也直接产生节电效果。4.电除尘器的其他节电问题4.1 低压电器设备节电电除尘器的低压电器节电主要在电加热上，若将灰斗的电加热改为蒸汽加热，则
15、节电效果比较明显。如上面的 300MW 发电机组例子，该部分的功率达 128KW，而电厂的蒸汽成本是比较低的。4.2 电除尘器本体设备对节电的影响本体设备的好坏直接影响电除尘器的效率和烟尘排放浓度。当设备处在良好状态时，就保证了除尘器能有高的效率和低的排放浓度，也就为其节电打下了良好的基础和空间。因此，在日常运行中，一定要消除设备缺陷，保证系统运行良好；同时还应注意保证电除尘器振打清灰效果好，气流分布均匀等。5.应用实例西安热工研究院与华能福州电厂一起对该厂一期和二期机组所配电除尘器进行了节电优化试验研究，试验结果表明：电除尘器节电效果非常明显、节电潜力很大。5.1 设备简介华能福州电厂 1、
16、2 号炉原为每台炉配两台卧式双室三电场电除尘器。后经技术改造电除尘器为卧式双室五电场；除尘器有效断面积 249m2 ，同极间距 405mm，设计烟气流速1.02m/s；两台电除尘器共配有 10 台 GGAJO2-1.8A/72KV-WF-HW 型硅整流变压器和控制柜。3、4 号炉为每台炉配两台卧式双室三电场电除尘器；除尘器有效断面积 240m2 ，同极间距 400mm，设计烟气流速 1.02m/s；两台电除尘器共配有 12 台 GGAJO2-1.0A/72KV-HW 型硅整流变压器和控制柜。每台炉均在电除尘器尾部烟道上安装有 2 台烟尘连续监测仪，电除尘器的高、低压设备可由中央集中控制系统（即上位机）控制。5.2 节点优化试验结果5.2.1 双室五电场电除尘器（1、2 号机组）试验结果1）350MW 发电负荷下，不同供电方式除尘效率、排放浓度和功耗对比见表 2 和图 3。表 2 350MW 发电负荷优化试验结果内 容工 况 除尘效率 出口排放浓度 功耗% mg/m3 kW供电方式 1 * 99.63 42.4 370.5供电方式 2 99.58 48.4 37
