抚顺辽电运营管理有限公司 单 闯

随着人们对环境保护的重视程度日益提高，锅炉、电除尘器在大气污染处理上需要取得突破和改善。低温电除尘技术致使电气除尘效率提高，不仅满足低排放的要求事项，还可以减少电力消费、下游设备规格的减少以及消除SO3的大部分脱硫水使用的比率等。因此，对低温电除尘技术系统性研究较为重要。

1 低温电除尘技术的效率

与普通电机集振技术相比，低温电除尘器除尘效率有较大提升，主要原因是：一是使烟尘中产生的硫酸比电阻值更要低一些，然后再将硫酸烟灰的冷凝温度，逐步降低到硫酸露点温度以下时的最大浓度SO3。此时，硫酸雾会被迅速冷凝和扩散到硫酸尘埃表面，使这种硫酸粉尘物质自身的各种物化反应性质发生了相应变化，使粉尘的电阻率降低。在大型燃煤电厂，温度骤然降低会导致使锅炉粉尘排放低于锅炉电阻本身。

二是电压升高。根据经验公式计算，一般烟气温度每降低100℃，电场的破坏电压就提高3%左右。在实际应用中，有效地避免了反日冕，因此破坏电压的上升会更大。

三是减小了烟雾量。烟的温度降低，烟的量就会降低，高于集尘面积，同时增加粉尘停留在电场的时间。

四是平均颗粒密度增大。烟气温度迅速降落到硫酸露点温度以下，烟气灰中析出的一大部分SO3粒子凝聚即成硫酸雾并附着覆盖在尘埃表面，促进形成了许多微小粉尘粒子的聚集，平均粒径迅速增大，这项应用有利于显著提高烟气除尘处理效率[1]。

2 低温电除尘技术研究现状

2.1 低温腐蚀

随着烟气温度降低，烟气中析出的一大部分SO3会在大气中迅速冷凝并形成大量具有一定腐蚀性气体的硫酸雾。对于烟雾温度如果低于酸露点温度时是否可能会引起发生设备低温腐蚀，一些学者通过试验研究报告结果表明，合适的ESP入口粉尘浓度下SO3仍能持续凝聚黏附在粉尘表面，不会再引起设备的腐蚀。据三菱重工的研究数据结果分析显示，三菱重工所供应的火力发电厂所用的低温电机在硫黄灰尘浓度比大于10倍时，腐蚀率几乎等于0，因此也没有可能发生严重低温电机腐蚀等问题。

2.2 二次扬尘问题

在低湿低温电声除尘的系统环境中，次生粉尘浓度对净化烟气的排放效率起到决定性作用，应着重采取一些治理次生粉尘污染的综合措施。一是采用离线振动除尘技术。振动现象发生时可以切断通道周围的气流，使之停电，使其获得更好的清洁净化效果，提高技术效果。二是出口密封内的气流分布于出口处板，导致未能及时捕获而造成二次飞扬的粉尘。

2.3 灰斗堵塞问题

由于对温度要求普遍较低，材料本身的空气流动性能力也降低，容易因此形成缝隙堵塞。根据国家标准，三菱重工提出的相应问题的治理措施对策：一是增加灰料斗的卸角灰。二是灰斗的内部墙壁不仅高度上还需加强隔热或保温，在其墙壁下部还设计了蒸汽加热器或电加热器以辅助进行高温有效蒸汽的加热，强化的蒸汽加热管内须涂抹一层远红外线涂料，以有效保证使其下泄排灰道保持通畅。三是灰斗的外框内壁上可适量涂用可增加其内部墙壁光滑度的防滑材料。

3 低温电机除尘技术的改善措施及其应用

3.1 第二次扬尘应对措施

低温除尘器经处理之后的除尘烟气温度通常均限制在酸露点以下，提高到了整个除尘系统电机性能和整个除尘系统装置效率，大幅度降低了粉尘比电阻，使除尘器二次粉尘的总扬尘率得以有所节制逐步增加。同时，为达到目的进一步防止除尘二次扬尘，可以再分别考虑采取下面这两种防尘治理工艺措施，即尽可能适当合理的逐步增加除尘器电机系统的有效供电设备容量，同时考虑增加大气流通扩散的有效面积，降低有害粉尘烟气颗粒的空气流通或扩散的速度，设置一种比较稳定合适的电场量。也可选择采用旋转电极式电除尘技术或离线振动技术。

同时，可以积极采取了以下技术措施：其一配备离线振打系统。离线振打技术的系统配置，在ESP有若干个烟气通道，其进出口相关位置设置有烟气挡板，通过关闭需要振打烟气通道的挡板，同时对该烟气通道内的电场停止供电，并通过风量调整措施防止相邻通道烟气流量大幅增加，降低二次扬尘。其二由于低温电除尘器开始运行后放电极上会附着粉尘，且附着程度会随着时间的推移而加剧。放电极因为粉尘附着而变得肥大后会导致电晕电流不均一，集尘板上电流较少的部分不仅集尘少，而且与集尘板的黏附力、粒子间的凝聚力减弱，易产生脱落扬尘。相比在低温ESP中因为放电极的粉尘附着程度、电极脏污而造成的电晕电流不均匀与低温ESP的情况基本相同，但是因为低温ESP中粉尘的比电阻高，在集尘板上的荷电吸附力也较高，一般不会发生脱落扬尘现象。为解决这一问题，采用了不易受粉尘黏附影响的新型放电极（针刺左右不变但是长度更长），从而可以保持电流密度分布均匀，能够将电流较小的区域的二次扬尘抑制在最小。

3.2 防止灰斗腐蚀、堵灰

为有效防止由于露水凝结造成道路的突然闭塞，需要采取适当温度需要使用大面积的蒸汽炉加热路面或路面用电加热，加热面温度要超过灰斗温度的2/3。

3.3 灰斗蒸汽的加热

低温电除尘器的烟气温度低，因而集积余灰的相应温度低，灰的流动性就差。因此，为防止灰在灰斗内进一步降温而导致灰斗堵灰，在低温电除尘器设计时要求灰斗加热面积大于灰斗高度的2/3。

3.4 清洗绝缘体热风

低温电除尘器由于烟气温度在酸露点以下，绝缘体等位置容易被局部结腐蚀，故在电振器上安装了热风清扫系统。在实际运行中，热风发生器的运行温度数据没有上传到上位计算机，没有相应的报警机制，因此发电厂的相关监视人员不能直接发现热风发生器的问题。而且，电机维修人员没有接受相应的培训，在检查设备时无法判断设备是否正常运行，导致设备长期不正常运行得不到维修[2]。

4 低温电除尘技术的基本原理和特点

4.1 低温电除尘技术的基本原理

我国燃煤电厂锅炉烟囱的锅炉设计排烟温度值一般均为120～130℃，实际在运行期间的实际锅炉设计排烟温度数值比锅炉设计温度值高20～50℃，远远高于烟点温度。排烟炉温度过高就会降低产生的锅炉效率、电除尘效率、脱硫销售效率低下以及增加脱硫水消耗量等问题，低温电除尘技术是解决上述问题的有效方法。采用低温电除尘技术，可瞬间将低电集尘器的入口烟气温度快速降低到酸雨点温度以下，较大地提高电集尘净化效率，同时抓住高效率SO3，确保了燃煤余热电厂排放满足低硫排放限值要求，有效减少了PM2.5排放。

低烟低温电热除尘器技术的工艺基本原理一般是指，通过烟气冷却器系统或通过烟气热交换系统，来将电除尘器入口部分的烟气温度逐步降低到耐酸露水以下，温度从120～130℃降低到约90℃。在硫酸吸收塔和SO3的湿式联合脱硫反应系统过程中，SO3溶液被迅速冷凝即成了颗粒直径相对较窄小的硫酸气溶胶，而且联合脱硫反应溶液本身对高浓度SO2水的硫酸吸收的速度又远远地快到于SO3，去除硫酸吸收塔里的硫酸气溶胶效果较差。

烟气介质中高浓度的硫化氢SO3能与高浓度水蒸气发生结合并产生大量硫酸雾，在烟气系统中滞留的大量灰尘所吸附而中和，抵抗力明显降低，这样就会被电动减震器捕捉到。同时在吸收塔后增加再热器，利用烟气余热抬升烟气温度，防止下游设备腐蚀，无烟气泄漏，可以彻底消除白烟及石膏雨。该技术不仅保证了更高效率的除尘效果，还可以有效解决下游设备的防腐蚀难题。

4.2 提振效率高

由于硫酸烟气温度常明显低于硫酸露点温度，烟气过程中产生大量SO3产物并与硫酸大部分水蒸气相结合，产生来的大量硫酸雾水会直接被在硫酸烟气过程中被吸附着的大量二氧化硫灰尘吸附、中和，比灰尘抵抗明显减少，有效地消除了反日冕现象，提高了电尘清除效率。此外，由于电站烟气温度相对降低，烟气流速随之降低，使进入电站尘埃中停留的时间随之增加，提高了尘埃聚集面积，电场的击毁电压也提高了除尘效率。

4.3 SO3有效地分离气体和PM2.5

根据全球脱硝系统技术水平及其生产装备结构的整体进步速度，以及转型升级需求及电厂可持续稳定发展环境的实际要求，目前国内火力发电厂煤烟管理方法正处于从传统工业煤烟处理阶段迅速向烟气综合净化处理技术阶段迅速转变过程（主要包括PM2.5，重金属hg，SO3等污染物控制）。在硫酸吸收塔和SO3的湿式联合脱硫反应系统过程中，SO3溶液被迅速冷凝即成了颗粒直径相对很窄小的硫酸气溶胶，而且联合脱硫反应溶液本身对高浓度SO2水的硫酸吸收的速度又远远地快到于SO3，去除硫酸吸收塔里的硫酸气溶胶效果不好。因去除率低，烟气温度低而产生烟气系统终端设备的严重腐蚀问题，同时也是造成青烟、酸雨等大气污染问题的根源。目前，火力发电厂将SO3气体处理提高到一个新的高度，低温电机除尘技术有效地消除了SO3气体，将排放控制在合理限度内。电振器入口处的硫酸烟气温度较快被降低到了硫酸露点温度以下，气态SO3即逐渐变冷成了液态的硫酸雾。

由于电除尘器中的硫酸吸入口粉尘浓度含量较高，灰尘颗粒的总质量相对的表面积也就较大，为进一步防止液态硫酸雾粉尘颗粒凝结，创造出一种良好且稳定的粉尘过滤环境条件。根据我国目前相关研究试验技术表明，国内主流的湿式锅炉烟尘高效脱硫与净化技术设备系统中的SO3烟气脱硫率提高较为一般，约在30%，但可以通过使用低温电除尘技术，使其SO3的烟尘脱硫净率进一步提升，能达到90%及以上（具体烟气的硫比（d/s），即烟气灰尘浓度和硫酸雾浓度之比）。综上所述，低温除尘技术较大提高了烟气除尘系统效率，减少了大量PM2.5直接排放，去除掉了部分SO3，减少控制大气烟尘中有机硫酸盐气溶胶颗粒（二次生成的PM2.5）等的污染生成。

4.4 低温除尘适应性与防腐控制

研究表明，低温电除尘技术及其配合热交换器的腐蚀程度与回硫比有关，形成合适的回硫比该项技术的重要环节，防止设备发生腐蚀。

该项系统技术借鉴一些国外环保先进处理技术，结合了我国燃煤火力发电厂污染的严重实际排放情况，进行系统创新设计开发，形成比较适合当今我国国情需求的节能新型综合环保工程管理应用技术模式和工艺。低温电除尘技术还可迅速将燃烧电机内的有害空气烟气温度直接降低到酸露水温度以下，较大提高电厂除尘烟气效率，同时还可有效去除集震区SO2，使燃煤火力发电厂排放满足极低污染物排放指标要求。其同样还能有效地大幅减少空气中PM2.5污染物的总排放量。还可以直接回收利用燃烧回收出的部分热量。国内有多家重点燃煤电厂先后成功研制、启动生产了高效低温电除尘器，证明应用该先进技术完全能够满足国内环保超低排放煤标准，具有良好的规模经济效益优势和很广阔的市场前景。

5 应用前景

低温电除尘技术具有低温烟气温度低、除尘效率高、SO3有效除气、发电运营费用低、可靠性高等特点，同时国内外多个燃煤电厂低温除尘器的成功投运证明，通过进行了脱硫，通过脱硝设备的合作，低温电除尘技术可有效满足最新超低排放要求。该项新技术的开发和应用，不仅扩大了电除尘器的覆盖面，也为节能减排开辟了新的途径。

6 应用现状

一是根据国际相关试验研究，硫黄分子中的硫化氢比例大于10时，低温腐蚀率则为0。由于国内目前使用由三菱重工业启动装置的低温电除尘器材料中含有硫黄分子的硫化氢比例一般为大于100，所以不存在低温电振器中的硫低温腐蚀问题。但是，高浓硫煤的最佳工作温度状态研究还没有正式得到大规模工程实际应用，要充分注意到煤种特性的季节性变化问题和对高硫煤应用带来的重大影响。

二是以低温电除尘器出口烟尘中第二扬尘为主要素材，采取第二扬尘防治措施，可以采用离线振荡或移动电极除尘技术。

三是低温电机除尘脱硫技术具有较高的烟气除尘处理效率，SO3去除率最高可达到90%及以上。该脱硫技术将是未来环保型的燃煤余热电厂中的一种优先的除尘技术工艺，还可以考虑与一些其他先进成熟环保技术系统进行系统优化组合，作用较多。

四是该项系统技术借鉴一些国外环保先进处理技术，结合我国燃煤火力发电厂污染的严重实际排放情况，进行系统创新设计开发，形成比较适合当今我国国情需求的节能新型综合环保工程管理应用技术模式和工艺。低温电除尘技术还可迅速将燃烧电机内的有害空气烟气温度直接降低至酸露水温度以下，提高了电厂除尘烟气效率，同时还有效去除集震区SO2，使燃煤火力发电厂排放满足极低污染物排放指标要求。

7 总结

国内有多家重点燃煤电厂先后成功研制启动生产了高效低温电机集成器，证明应用该先进技术完全能够满足国内环保超低排放煤标准，具有良好的规模经济效益优势和广阔的市场前景。这几项环保新技术研究成果的相继开发并得到应用，不仅显著扩大改善了低温电尘器装置的有效使用范围，还开辟出了我国实现电力节能高效减排工作的新途径。