电除尘

传统的电除尘器普遍采用工频可控硅电源供电，其电路结构是两相工频电源经过可控硅移相控制幅度后，送整流变压器升压整流，形成100赫兹的脉冲电流送除尘器。新型节能高频高压供电及控制技术则先将三相工频电整流形成直流电，通过逆变电路形成高频交流电，再经升压整流后，形成高频脉动电流供给除尘器，工作频率可达到 20~50 千赫兹，除尘效率可达 99.99%，同时，通过IGBT器件和逆变电路动 态补偿无功功率、消除谐波，可将电网功率因数提升到 0.98 以上，大幅降低现有电源能耗。

本项目成果的原理主要可以概括为以下几个方面：（1）“流动分区、粒径分级、旋流匹配”的高效除雾器的创新设计思路为深入研究旋流除尘除雾原理，提炼高效除雾器关键设计准则，本项目建设了单级/多级除雾器可视化模型实验台（如图2-1），通过实验研究，项目组提出了“流动分区、粒径分级、旋流匹配”的高效除雾器的创新设计思路。具体而言，采用双筒结构来确保满足自旋流液膜的形成条件，增强对小液滴的捕获能力，提高除雾器的抗结垢性能；采用两级/三级弯曲叶片，合理分配每一级的旋流强度，在第一级主要脱除大粒径颗粒并同时保证大颗粒/大液滴不发生大量破裂；对上下游叶片的进出口参数进行协调设计，确保旋流满足匹配条件，实现低压损下的高效可靠脱除。 本项目的创新点如下：①开发了流动分区、粒径分级、旋流匹配的高效除尘除雾器，并开发了高效除雾器的精益化设计系统；②形成了基于多变量自适应的除雾器冲洗水系统控制技术。本项目根本解决了现有除雾器部分负荷脱除效率低、雾滴逃逸高、对上游电除尘器性能要求严格等问题，为烟尘一体化脱除提供了高效可靠的关键设备。

煤电机组实现超低排放后，Hg和SO等非常规污染物成为燃煤电厂下一步烟气污染物治理工作的重点。烟气Hg和SO，污染对环境危害大，严重威胁人体健康，而且超低排放后SO浓度升高，给煤电机组带来空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等一系列问题。北京市地方标准要求燃煤锅炉承排放浓度限值为0.5Hg/Nm，杭州市地方标准已将燃煤机组SO，排放浓度限值列入征求意见稿。 现有环保设备对Hg和SO的协同脱除能力无法应对未来更严格的环保标准要求。燃煤电厂脱除烟气中Hg和SO主要采用单一污染物控制技术，即采用改性活性炭/改性飞灰吸附技术和湿式电除尘技术来分别脱除烟气中Hg和SO。然而，随着污染物控制种美不断增加，烟气净化设备数量逐渐增多，不仅提高了设备投资和运行费用，还使整个末端污染物治理系统更加庞大复杂，占地大、能耗高、运行风险大、副产物二次污染问题十分突出。同时，湿式电除尘设备安装在烟道尾部，在一定程度上能解决燃煤机组SO减排问题，但不能改善上游设备的工作条件，解决不了空预器堵塞、烟道腐蚀等影响机组安全可靠性的问题。利用一套设备实现多污染物协同脱除，已成为当前燃煤电厂可持续发展的必然选择。

燃煤电厂烟尘超低排放主要选用低低温电除尘技术、电袋/袋式除尘技术、脱硫除尘一体化技术和湿式电除尘技术，此类技术改造需要额外増加一套装置，系统复杂，维护工作量大，改造工期长，占地面积大，投资与运行维护费用高。电除尘是烟尘超低排放工艺的首个环节，其出口烟尘质量浓度普遍在30 ~100 mg/m3甚至更高，针对电除尘实施深度提效，使烟尘在源头上实现深度脱除将成为下一步烟尘治理的重点。本项目研发了“电除尘多场耦合深度提效技术”，可实现电除尘出口烟尘质量浓度低至10 mg/m3以下，显著提高了烟尘超低排放的安全性和可靠性，为烟尘超低排放提供了一种新的技术思路。

生产工艺创新，在金属管内、外壁采用自主研发的专用刀具进行刻切加工，使其肋面成为一个曲面与平面的结合体，即“三维”肋化技术，这既是一种新型加工技术，又是强化换热的技术，实现了换热工质从二元流动向三元流动的转变，换热能力、抗积灰能力更强。相较光管、 H型鳍片管、螺旋肋片管，三维内外肋片管在管内、外同时强化换热，使换热器更加高效和紧凑，是一种换热性能优异的高效传热元件。 设计创新，设计三维内外肋片管式GGH系统取代现有脱硫回转式GGH换热器系统，利用脱硫入口高温原烟气直接加热湿式电除尘器出口低温净烟气，将脱硫入口烟温降至85℃以下并将净烟气从47℃升高到80℃以上经烟囱排放，以满足机组超低排放的要求。 三维内外肋片管强化换热技术，对燃煤发电厂应用甚广，不仅适用于回转式GGH、MGGH的改造，同时也可用于空预器、光管换热器、低温省煤器等，基于三维肋片管换热效率高、抗积灰、耐磨损的特性，可广泛应用于各类管式换热器中。 该项目实施后，达到了节能减排的双重效益，比原回转式GGH污染物年排放量降低5%，电耗节省85%。

为系统分析燃煤机组SO3排放特性，通过对58台机组SO3生成和脱除情况进行测试，分析了炉内燃烧SO3生成、脱硝系统SO2/SO3转化情况，以及干式除尘器、湿法脱硫系统和湿式除尘器对SO3的脱除效果，从而获得燃煤机组SO3生成、迁移及控制规律。结果表明：燃煤机组SO3生成主要是由炉膛燃烧生成和脱硝系统SO2转化生成，其中炉内燃烧SO3的生成率约为炉内燃烧产生的SO2总量的1%，脱硝系统SO2/SO3的转化率也约为1%。静电除尘器、电袋除尘器以及湿法脱硫系统对SO3的脱除效果有限，静电除尘器SO3脱除效率为15%~25%，电袋除尘器为20%~40%，湿法脱硫系统为40%~60%；而低低温除尘器和湿式除尘器具备较高的SO3脱除效果，低低温除尘器SO3脱除效率为50%~80%，湿式除尘器为70%~90%。因此通过控制燃煤硫份或脱硝系统SO2/SO3转化率可以有效地控制SO3的生成，采用低低温除尘器和湿式除尘器可以有效降低SO3的排放，通过干式除尘器+湿法脱硫系统+湿式除尘器可将SO3控制在10 mg/m3以下。

为达到环保规定的大气污染物排放限值，国电甘肃公司结合范坪公司环保设施现状，联合双盾环境科技有限公司、泰州公司等单位，综合考虑湿法脱硫后湿烟气的特性，组织人员进行技术研发与应用。针对现有湿烟气除尘技术存在的问题瓶颈，在阳极材料、结构设计、阴极结构、烟气通道以及设备的运行维护等方面开展了研究，研发了适合大型燃煤电站湿烟气深度除尘技术的SDD-CF湿式电除尘器，并完成了工程应用转化，达到国家先进标准。