燃煤电厂电除尘器与电袋除尘器综合分析

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1、燃煤电厂电除尘器与电袋除尘器综合分析由于国家对环境保护认识的提高，对烟尘排放浓度将提出更高的限制，烟尘排放浓度低于30mg/Nm3今后将实施。在这种形势下，电除尘器与布袋、电袋除尘器相比，除尘效率能否满足低于30mg/Nm3排放要求。在技术上、长期运行的可靠性及运行检修费用等方面，电除尘器及布袋、电袋除尘器各自的特点有哪些。本文就目前国内外电除尘器及布袋、电袋除尘器技术的发展现状，结合我国燃煤电厂现投运除尘设备运行中所出现的一些问题进行分析探讨，并提出一些观点和相关建议。 一、电除尘器的特点回顾我国电除尘器行业的发展状况，可以概括为：起步晚、发展快，目前已进入世界先进技术行列。我国电除尘器技术

2、的研究工作，早在上世纪50年代已开始。进入上世纪80年代我国相关企业先后引进瑞典FIAKT公司，德国LURGI公司，美国GE、EE公司世界先进技术，缩短了我国电除尘器技术与国外的技术差距。进入上世纪90年代随着国民经济高速发展，电除尘器行业得到迅速发展。目前我国电除尘器的生产规模、使用数量均居世界各国首位，是世界上第一电除尘器生产大国，电除尘器技术接近世界先进水平。 1、电除尘器的优点（1）除尘效率高：电除尘器可以通过增加电场数量、增大电场截面积、提高供电质量等手段来提高除尘效率，以满足任何所要求的除尘效率。对于粒径小于10微米以下的微细粉尘仍有较高的收尘效率。（2）设备运行阻力小，总能耗低：

3、电除尘器运行阻力200300Pa，约为布袋除尘器的1/8，电袋除尘器的1/4。（3）处理烟气量大：目前单台电除尘器最大截面达到800m2，处理烟气量达到300万m3/h。（4）运行温度高，可满足不同运行工况：一般电除尘器可用于处理350 oC以下的烟气。（5）运行检修维护费用低，设备使用寿命长：由于电除尘器设计、制造技术的成熟，在新建电厂电除尘器在一个大修期间，除需更换部分耐磨易损件外基本无需其他费用。大量电除尘器在运行十几年后内部极板、极线仍然完好，较长的设备使用寿命这是其他除尘器无法相比的。 2、电除尘器目前使用状况 世界发达国家排放要求最高的欧、美及日本在燃煤电厂仍然主要采用电除尘器，一

4、般都达到20-30mg/Nm3以下，运行情况良好。所设计选用的电除尘器比集尘面积参数都达到150200m2/m3/s，燃用特殊动力煤种的已达到300m2/m3/s。电除尘器电场数量达到68个。近年来印度、越南等发展中国家在燃煤电厂电除尘器参数选取上，已向欧、美、日发达国家标准看齐，且均采用静电除尘器设备。 我国电除尘器目前仍是燃煤电厂除尘设备主流设备，具有运行维护简单，长期运行设备可靠性高的优点。但由于我国没有相关电除尘器规划设计规范要求，长期以来在新建电厂规划设计中，对较低排放要求150-200mg/Nm3时，对电除尘器一直采用34电场，对排放要求50mg/Nm3电除尘器较多采用4电场最多5

5、电场布置方案。设计选用的电除尘器比集尘面积参数仅达到80-110m2/m3/s左右。由于国家没有根据排放要求的提高相应提高电除尘器规划设计要求标准，至此目前投运电除尘器有部分排放不达标。其原因如下：(1)、设计原因：由于国家没有相关电除尘器设计规划具体要求，设计院总体设计时预留场地偏小，无法满足电除尘器在保证除尘效率前提下的场地布置要求。目前对排放要求50mg/Nm3，60万机组、100万机组目前仍按双室四电场、或三室四电场场地要求布置。设计选用的电除尘器比集尘面积参数仅能达到100m2/m3/s左右，使得配置较高比集尘面积电除尘器因场地尺寸原因无法实现，制约了电除尘器除尘效率的提高。（2）、

6、市场原因：市场竞争无序，市场准入门槛低，部分制造厂家在投标时为了市场业绩，低价、小方案竞争误导了市场。用户又普遍缺乏电除尘器设计参数与除尘效率重要性的认识，投标技术方案参数无统一技术标准，造成各投标厂家的技术方案及技术参数偏差较大，致使设备投标价格悬殊。低价和小方案导致设备性能无法保证使用要求。（3）、用户原因： 由于燃煤价格原因，锅炉燃用煤种与设计煤种偏差大，灰份大、发热量低，小窑煤的大量使用，造成实际运行工况与设计工况严重不符，使得电除尘器入口烟气量增大，粉尘浓度增高，电场风速提高除尘效率降低。 尽管如此现国内仍有大量投运电除尘器在满足设计工况的前提下，排放浓度小于30-50mg/Nm3以

7、下，且长期运行稳定。 甘肃某电厂4x200MW机组#4炉循环流化床干法脱硫设备所配高浓度电除尘器，每炉配有一台三室四电场电除尘器，于2007年底投运，经权威检测部门测定，在入口浓度高达800g/Nm3工况下，出口排放浓度达到小于40-50mg/Nm3以下。 甘肃某电厂2x300MW机组工程#1、#2炉，每炉配有二台双室四电场电除尘器，于2006年投运至今，出口排放浓度小于40mg/Nm3。除尘效率达到99.80以上。 内蒙某电厂2x300MW机组工程#1、#2炉，每炉配有二台双室四电场电除尘器，于2006年投运至今，#1炉入口浓度20.61g/Nm3工况下，出口排放浓度27.78mg/Nm3。

8、除尘效率达到99.86。#2炉入口浓度23.815g/Nm3工况下，出口排放浓度39.37mg/Nm3。除尘效率达到99.83。 吉林某电厂2x300MW机组工程#1、#2炉，每炉配有二台双室五电场电除尘器，#1炉于2007年11月、#2炉于2023年3月完成168投运，于2023年7月测试，出口排放浓度小于40mg/Nm3。除尘效率达到99.90以上。 天津某电厂二期2x600MW机组工程#3、#4炉，该炉燃用山西晋北和准格尔煤，每炉配有二台双室五电场电除尘器，#3炉于2002年1月、#4炉于2003年4月测试，出口排放浓度#3炉40.9mg/Nm3、#4炉46mg/Nm3。山东某电厂2x6

9、00MW机组工程#1、#2炉，每炉配有二台双室四电场电除尘器，#1炉于2007年3月、#2炉于2007年11月测试，出口排放浓度#1炉50mg/Nm3、#2炉47mg/Nm3。近来由于国家对烟尘排放浓度将提出更高的限制，烟尘排放浓度低于30mg/Nm3今后将实施，致使社会上不少人对电除尘器提出质疑，似乎电除尘器不行了，这是一种误导。欧美等西方国家燃煤电厂经电除尘器处理后烟尘排放浓度不但小于50mg/Nm3，而且普遍在30mg/Nm3以下运行。这就足以证明不是电除尘器不行，而是我们的设计理念出现偏差，比集尘面积太小所致，应引起相关行业的重视。要以技术推动和政策引导才能使我国电除尘器市场持续发展。

10、 3、电除尘器新技术应用研究电除尘器发展至今本体结构虽已基本定型，但仍在不断改进和完善中。每34年举办的国际电除尘学术会议，目的就是共同探讨、研究和推进电除尘技术的进步。目前已有一些围绕提高电除尘效率的应用技术研究，并已取得一定的进展。（1）微细粉尘静电凝聚技术静电凝聚技术是近年提出的一种利用不同极性放电导致粉尘颗粒荷不同电荷、进而在湍流输运和静电力共同作用下使粉尘颗粒凝聚变大的技术。该技术的应用，不仅可提高除尘器的除尘效率、可降低除尘器本体体积及制造成本，还能减少微小颗粒的排放。目前已完成工业试验，试验结果表明粉尘颗粒凝聚效果显著。颗粒中位径的凝聚效率（凝聚前后中位径增大的百分数）高达30.

11、7120，除尘效率提高0.210.76。烟道凝聚器工作后，电除尘器出口浓度由43.66mg/Nm3 下降到28.57mg/Nm3。如果常规四电场或五电场电除尘器出口粉尘排放50mg/Nm3，在电除尘器进气烟道内加装烟道凝聚器后，出口粉尘排放可降至30mg/Nm3以下，除尘效率可达99.9。（2）移动电极技术在电除尘器末电场采用可移动的收尘极板技术，可有效的收集高比电阻微细粉尘，防止反电晕的发生，提高了电除尘器对粉尘比电阻的适应范围，减少粉尘二次扬尘，有效的提高除尘效率。目前已研制生产出样机，已进行完设备的可靠性疲劳试验，具备工程应用条件。（3）新型电源的应用我国高压供电电源技术近几年来也在不断

12、的进步。供电技术水平的提高为电除尘技术的进步提供新的动力，为电除尘器效率的提高保证出口粉尘排放小于30mg/Nm3提供了技术支持。其中三相工频电源、三相中频电源及高频电源达到世界先进水平，并已应用于实际工程取得较好的效果。三相中频电源采用三相电源输入，经过整流逆变后，逆变成400HZ三相中频交流，经过中频硅整流变压器升压后，获得纹波系数极低的直流高压供给静电除尘器。不存在波形畸变。输出的二次电压电流纹波频率达到2400HZ。在实际应用中将三相中频电源用在电除尘器第一电场，相比普通工频电源可大大提高第一电场工作电压和工作电流，从而有效地提高粉尘的荷电能力，提高除尘效率。 4、电除尘器应用前景 经

13、过电除尘技术的不断进步及新型电源的应用，电除尘器不论从理论和技术上还是工程实践中，在适当的增加设备投入和精心的设计制造，电除尘器保证粉尘排放小于30mg/Nm3是可靠的，不存在技术问题，也不存在设备制造问题。尤其在60万、100万大型机组电除尘器比其它除尘器具有运行维护费用低，操作管理简便，设备使用寿命长的特点。 二、布袋除尘器布袋式除尘器因其不受烟气物化特性等影响而适合各种煤种，并且除尘效率高，排放浓度低于50mg/Nm3，前几年发展较快。布袋除尘器一般压力损失为小于2000Pa，系统阻力大，风机能耗更大；对于特殊粉尘，如低硫高比电阻粉尘、高SiO2，高AL2O3以及存在CO爆炸风险和采用常

14、规电除尘器达标困难的场合,可以采用袋式除尘器。 袋式除尘器比较容易达到3050mg/Nm3的排放标准,并且效率稳定,受粉尘理化特性,比电阻等工况条件变化的影响小。可脱除PM2.5和重金属等有毒、有害物质，除尘效率高，克服电除尘器的缺点等，所以得到推广应用。在应用中也存在一些问题：锅炉爆管产生的水雾、启动点火用油雾化不好，使粉尘成粘性造成糊袋；当前电站锅炉大都采用性价比较高的聚苯硫醚(PPS)滤袋，但它应用中也有不足之处，主要是在烟气中氧和NO2作用下，随着温度越高，造成PPS氧化腐蚀越严重、阻力大等，运行不当时滤袋寿命在23年间。国外燃煤电厂机组采用布袋除尘器相对多一点，我国前几年有部分电厂因

15、煤种差采用了布袋除尘器如内蒙丰泰电厂、丰镇电厂，焦作电厂。投运初期运行良好。但随后由于布袋破损问题的长期困扰，先后进行了改造更换，目前在燃煤电厂大型机组中已较少采用。 三、电袋除尘器 1、电袋除尘器的优点电袋复合式除尘器是通过前级电除尘区捕集8090的烟气粉尘，后级滤袋过滤区捕集少量的残余粉尘。同时，利用通过前级电场区产生的荷电粉尘，可有效改善沉积在滤袋表面粉尘层的过滤特性，使滤袋的透气性能、清灰性能得到大幅改善，从而达到低阻高效收尘的效果。此技术结合了电除尘和滤袋除尘的两种除尘特点，它的除尘效率不受煤种、烟气工况、飞灰特性影响，排放浓度可以长期高效、稳定在50mg/Nm3以下，甚至30mg/

16、Nm3。与纯布袋除尘器相比，在运行过程中除尘器可以保持较低的运行阻力。 2、目前应用情况电袋除尘器在老厂电除尘器的提效改造工程中应用较多，但这些机组都运行1020年以上，原电除尘设计效率就很低。在大型机组中，也是近两年才开始选用，目前新建大型机组中未有正式投运。美国是研究最早、形式最多的国家，但正式应用在电厂上并不多，欧洲也未见报导。我国开展应用研究是必要的，但要经得起实际应用中的时间考验。因此电袋除尘器还处于一个发展、技术处于尚未成熟阶段，在实际运行中还有许多隐含着更为难以解决的问题，因此很多电厂还处于观望状态。 3、电袋除尘器的缺点（1）电袋除尘器一般压力损失为小于1200Pa，系统阻力较

17、大，风机能耗大。（2）运行检修维护费用高：平均三年左右滤袋需全部更换。（3）难以处理高温烟气：烟气温度不能超过160，烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋”而损坏滤袋。（4）对锅炉运行烟气湿度及含氧量要求高：烟气中含水含油量大时易糊袋。烟气中过高的氧含量且随着浓度增高、温度上升、作用时间的延长，会使滤料的强力降低较快，减少其使用寿命。（5）辅助系统复杂，故障率高：为防止烟气超温烧袋现象，需在除尘器进口烟道上设置喷水降温系统和设置事故旁路烟道。（6）锅炉启动前，为了避免油烟粘袋损坏滤袋，在除尘器前的烟道上需设置预喷涂灰系统。（7）滤袋破损日常维护更换困难，在线检修、更换滤袋环境恶劣，对检修人员人

18、身安全保障困难。 4、电袋除尘器目前存在的问题（1）气流分布较难满足要求静电除尘器和袋式除尘器不是简单的结合，气流均布影响电除尘效率，也会影响滤袋的使用寿命，大型电除尘最佳是烟气流动平进平出的方式，而袋式除尘器最佳是下进风方式。为了满足两者之间的要求，加上两层或一层气流均布板，电除尘部分烟气由均布板孔流向下游的袋式除尘区，部分由均布板从下方，以下进风方式进入下单元，这种方式对于两者都达不到最佳，另外带电荷的粉尘流过接地的均布板孔经过碰撞，将失去电荷，也失去电袋均匀扩散附着到滤袋松散易清灰的特性。不设均布板，烟气直冲布袋而没有下进风的作用，可能还会损伤前排滤袋。所以电袋除尘器气流分布还待深入的分

19、析研究。（2）臭氧（O3）对PPS滤袋的影响 电除尘是利用高压直流电源产生的强电场使气体电离产生电晕放电，电晕放电必定会产生臭氧，特别是火花放电时更为严重。臭氧很不稳定，在高温和一定湿度下易与烟气中其它成分迅速反应，特别与NO反应生成NO2，NO2是侵蚀性氧化剂对PPS滤袋有很强的腐蚀性。 PPS不会水解，但会因氧化而降解，以致变色发脆，严重时毡体的纤网会破碎而脱离基布。温度一旦超过100，PPS能够承受的氧含量就要随着温度的上升而减小。除氧外，另一个危害PPS的因素是烟气中的NO2。因为燃烧时空气中的氮和燃料中的氮化物在高温下会氧化成NOX，其中既有NO，也有NO2，主要为NO，大约占总NO

20、X的95。通常NO通过下式反应转化为NO2，即：NO+O3N02+O2，温度越高，烟气中允许的NO2含量越低；NO2含量越高，温度就必须越低。因为PPS容易氧化，所以BWF环境技术提出，要确保PPS的使用寿命不低于24个月，就应当经常在烟气温度不超过150，含氧量不超过8，含NO2不超过15mg/Nm3的条件下使用。虽然PPS耐化学腐蚀好，但不耐氧化性酸、氧化剂、浓硫酸、浓硝酸、王水、等，但在工业实际应用中，烟气中同时有O3、NO、NO2、SO2、SO3、Cl、水等物质存在，综合对PPS作用，强力下降的结果可能更为严重。特别是SO2在O3作用下生成SO3，在水份较大时，对PPS影响会更大。（3

21、）燃煤电厂电袋除尘器使用运行情况（31）国内200MW机组某厂分别在2007年9月和10月分别投运2台电袋除尘器，4个月后开始出现滤袋破损并逐步更换，到2023年11月中旬全部更换完。于同年11月再改造另一台炉为电袋除尘器投入运行，4个月后这台炉发现滤袋破损，到现在已更换1半以上新袋。原因初步分析；1）现场工况较为恶劣，烟气酸性较强，有结露；2）粉尘粘性较大且呈酸性，锅炉可能经常掺烧油烧料；3）滤料纤维受腐蚀严重，纤维表面出现裂痕，甚至开裂；由此推断工况烟气含硫气体、氧气浓度较高，且有结露。（3.2）国内电厂300MW机组 安徽某发电厂4300MW机组分别于1986年（1、2机组）及1996年

22、（3、4机组）投产，原4台机组除尘器均为双室4电场静电除尘器，现因投产年代较早，同时煤质变化较大（灰份由原2530变为45左右），其烟气排放不能达到环保要求，对2、3、4炉进行电袋除尘器改造，其中2炉于2023年5月中旬投运，现运行1年时间。3、4炉刚改造完毕。2炉是将原来四个电场的电除尘器改为一个电场三个供电分区，另三个电场改为布袋。改造后除尘器的阻力最高达800Pa。据电厂人员介绍，2炉整体运行情况良好，但已发现破袋4050条以上，主要原因为进口烟气温度过高（现除尘器进口温度为160170），高温氧化；靠人孔门处结露、酸腐触；布袋脆化，与烟气中的二氧化氮有关。估计，运行时间越长，该炉电袋除

23、尘器破袋数量越来越多。每年利用小修期需分批更换一定数量的布袋(该厂估计不少于1/4，会逐年增多)，从而保证除尘器的效率及烟气的排放浓度。厂商保证布袋整体30000小时的使用寿命是不现实的。（3.3）国内电厂600MW机组 河南某发电厂1#、2#600MW机组锅炉原先采用的是双室4电场静电除尘器，后来燃煤煤种发了变化(设计及校核煤种灰份由原19和21变为30和35，偏离了设计煤种，电除尘器除尘效率达不到要求，灰尘排放浓度高达200mg/Nm3。该厂决定将1#、2#锅炉原电除尘器3、4电场拆除，改为布袋。 该厂1#锅炉2023年5月份开始改造，同年8月份该炉改造完毕并投入运行。运行6个月后因布袋脆

24、裂、布袋及其龙骨掉落等原因(布袋掉落堵塞灰斗)，其间停炉1718天进行检修。该台锅炉至今累计运行8个月。1#锅炉改用电袋除尘器后除尘效率得到明显提高，灰尘排放浓度可达30mg/Nm3；除尘器的阻力由投运初时的300Pa，半年后升至700Pa，最高阻力达1000Pa。改造后除尘器减少了两个电场，用电负荷相应减少；阻力增加，引风机的电耗也相应增大。两者相抵还具有一定的节电空间。然而1#锅炉发生布袋脆裂、布袋及其龙骨掉落的现象，究其原因除安装质量欠佳外，烟气超温也是造成布袋老化，影响布袋使用寿命的主要原因。布袋最佳运行温度应在160以下，现场控制室观测到，机组运行负荷420MW时，进口烟气温度为14

25、0160。另外可能电袋除尘器中的电场产生臭氧，使烟气中的NO氧化成NO2，布袋中的硫被置换所至。设备厂家保证布袋使用寿命为35000小时已不能实现。该厂估计23年后将要更全部布袋，估算费用需900万元。 四、电袋除尘器与电除尘器经济比较（600MW机组）电袋除尘器因阻力增加引起引风机功率的增加，由于电场的减少，总功耗比电除尘器少732Kw；但从年运行维护费用来看，电袋除尘器的滤袋、滤笼、阀芯的更换(使用寿命按4年算，实际目前很难达到)平均年费用需达230万元。电袋除尘器的年运行维护费用至少要比电除尘器高出69万元。 五、结语 1、电袋除尘器作为一种新型的除尘方式，与电除尘器相比具有除尘效率高，

26、煤种适应广的优点，可以保证粉尘排放小于30mg/Nm3。但其技术还不够成熟。就目前投运的300MW或600MW机组由于运行时间短、业绩较少（2007年2023年两年投标300MW以上工程招标项目约200个，采用电布袋的有17个工程其中新建工程只有4个，所以电布袋大都在改造工程中采用）。有些深层次的问题还未暴露出来，但普遍性的布袋磨损、腐蚀已发现较为严重，其寿命均未能达一个大修期(4年)就需大量更换滤袋，因此采用电袋除尘器时要慎重。新技术的应用要经得起时间考验论证，才可大面积推广。 2、电袋除尘器的使用，目的是发挥两者之长处，关键是延长滤袋使用寿命。从目前收集的资料来看，恰恰相反，臭氧的存在，转

27、化为NO2、SO3而对滤袋造成氧化及腐蚀损伤。硫酸、SO3都是磺化剂，可以取代苯环中碳原子上的氢直接磺化产生破坏，是预料不到发生的另一种情况，加速了滤袋破损，这种新的特征要特别注意。因此滤袋破损原因可能比预料复杂得多，更需要进行深入的研究。 3、从经济角度分析，电袋除尘器布袋的使用寿命假若能达到一个大修期(4年)的话，其年运行维护费都要比电除尘器高。就目前电站锅炉电袋除尘器的运行状况来看，布袋的运行寿命要达到厂商的保证值(30000小时)是很困难的；若再考虑每年需停炉更换一批布袋的话,电袋除尘器的年维护费用将比电除尘器高出许多。 4、目前国内采用电袋除尘器的电厂均是因为机组投运时间较早或煤种发

28、生变化，其灰尘排放浓度不能满足环保的要求，场地狭小，而被迫进行的改造。椐了解目前电袋除尘器在新建大型机组上安装投运的电厂还未见。技术成熟度还无法用数据来证明。 5、随着电除尘技术的不断进步，电除尘器不论从理论和技术上还是工程实践中，电除尘器保证粉尘排放小于30mg/Nm3是可靠的，不存在技术问题，也不存在设备制造问题。现大型燃煤锅炉机组电除尘器后部一般均设置配套有湿法脱硫设备，脱硫设备的除尘效率一般至少在50。如果电除尘器的烟尘排放浓度为50mg/Nm3时，脱硫设备再除去一半，燃煤锅炉总的烟尘排放浓度可控制在30mg/Nm3是不成问题的。在60万、100万大型机组电除尘器比其它除尘器具有运行可靠性高、维护费用低，操作管理简便、设备使用寿命长的显著特点，因此在大型机组中应优先选用电除尘器。