不同电控技术的电除尘提效特性研究及应用

不同电控技术的电除尘提效特性研究及应用

王亚红

西安热电有限责任公司 陕西省西安市 710086

摘要：烧结工序为超低排放改造的重点环节。烧结机机头烟气一般采用电除尘器进行除尘，而电除尘器主要分为电控和本体两部分。近年来，针对超低排放技术改造的文献报道大多针对的是电除尘器的本体新技术。但对电控技术，尤其是其对电除尘器提效特性的影响及其在烧结烟气除尘中的应用报道较少。目前，已有学者对高频电源、脉冲电源等电源新技术在燃煤电厂的应用特性开展了一些研究。

关键词:电除尘器；工频电源；高频电源；脉冲电源；烧结烟气

中图分类号:X505文献标识码:A

1.实验材料及方法

采用某3台烧结机机头电除尘器收集下来的颗粒物为研究对象，并分析其主要化学成分。采用激光粒度分析仪测定颗粒物的几何粒径分布。样品中Fe质量分数占比最高，其次为CaO、Cl、K等；从粒径分布来看，样品分别在1、10μm前后有两个峰值。

设计的电除尘器实验系统，电除尘器为单室5电场电除尘器，电除尘器各个电场均配置单独的电源供电；通过螺旋给料机转速调整进入系统的颗粒物量，可设定最大连续给料量约为25kg/h；通过气瓶阀门开度调整进入实验系统的气体量，设计最大风量为2000m3/h；实验电源分别为5台2.0A/72kV工频电源、2台2.0A/72kV高频电源、1台2.0A/72kV+80kV/200A/100Hz脉冲电源。

采用TH2681A型飞灰工况比电阻测试仪，在电除尘器入口(烟气温度约在147℃)测定样品1、2、3在烟气环境中的工况比电阻，测定结果分别为1.28×1014、1.79×1011、8.12×109Ω·cm。对于电除尘器而言，它们分别属于高、中、低比电阻粉尘。采用崂应3012H采样仪及1085B型采样枪测定烟尘颗粒物质量浓度，采用DEKATIPM－10撞击器测定烟尘的PM_2.5质量浓度^[1]。

2.结果与讨论

2.1高频电源与脉冲电源单独使用时的提效特性

通过调整给料机转速，控制高、中、低比电阻，3组样品实验时电除尘器入口的烟尘质量浓度均约为14g/m3，此时PM2.5质量浓度分别约为428.9、399.6、407.5mg/m3。5个电场均为工频电源供电时，3组样品实验时电除尘器出口的烟尘质量浓度分别约为35.6、27.2、29.8mg/m3，电除尘器的总烟尘(总尘)脱除效率分别为99.75%、99.81%、99.79%；电除尘器出口PM_2.5质量浓度分别约为19.1、21.2、25.4mg/m³，对应的PM_2.5脱除效率分别为95.55%、94.69%、93.77%。由此可知，比电阻越高，电除尘器对应的总尘及PM_2.5的脱除效率就越低。

通过调整电控连线，分别对5个均为工频电源的电场供电;1个电场高频(分别对1～5电场进行实验)+4个电场工频电源供电;1个电场脉冲(分别对1～5电场进行实验)+4个电场工频电源供电时，电除尘器的性能进行实验。高、中、低比电阻粉尘实验时对应的电除尘器出口总尘及PM_2.5质量浓度。根据相关的研究表明:3组样品实验时，各电场换用高频或脉冲供电后，电除尘器出口总尘及PM_2.5质量浓度均有不同程度的减排，且脉冲电源的减排效果明显优于高频电源。

2.2高频电源与脉冲电源组合使用时的提效特性

根据上述规律，采用第1、2电场高频电源+第3、4电场工频电源+第5电场脉冲电源的配置方式，分别对高、中、低比电阻粉尘3组样品进行实验，测定电除尘器出口总尘及PM2.5质量浓度，并分别计算其提效幅度。3组样品实验时对应电除尘器出口烟尘质量浓度分别为11.3、9.1、7.8mg/m3，总尘提效幅度分别为68.35%、69.57%、71.22%；PM2.5质量浓度分别为9.2、6.9、5.8mg/m3，PM2.5提效幅度分别为63.63%、67.29%、69.95%。

3.高频电源与脉冲电源在烧结烟气除尘中的应用

以某3个实际改造项目为研究对象，改造前的电除尘器出口烟尘质量浓度在25～30mg/m3，烟气排放粉尘质量浓度均在20mg/m3以上。经电除尘器扩容检修并更换电源后的烟气治理工艺如图所示。

烧结烟气治理工艺

分别采用上述烟尘及PM2.5采样仪测定3个项目中电除尘器的进、出口及烟囱入口处烟尘、PM2.5的质量浓度。根据相关的研究表明:3个项目的电除尘器出口烟尘质量浓度分别为8.7、7.5、6.2mg/m³，对应的除尘效率均在99.93%以上；电除尘器出口PM_2.5质量浓度分别为6.7、5.9、4.5mg/m³，对应的PM2.5脱除效率分别为98.46%、98.75%、98.7%；3个项目的最终烟尘排放质量浓度分别为5.1、4.3、4.9mg/m³，均远低于烧结烟气超低排放限值(10mg/m³)，对应的PM_2.5

排放质量浓度也仅有4.5、3.2、4.1mg/m³。

4.结论

(1)与工频电源供电相比，电除尘器各电场换用高频或脉冲电源供电后，其出口总尘及PM2.5质量浓度均有不同程度的减排；对于高频电源而言，第1电场更换时的提效幅度最大，后级电场更换时，其提效幅度逐渐减少；而脉冲电源则恰恰相反，末级电场更换时，其提效幅度最大，前级电场更换时，其提效幅度逐渐减少；脉冲电源的提效幅度明显高于高频电源，且比电阻越高，其差距越明显。

(2)高频电源(第1、2电场)、工频电源(第3、4电场)、脉冲电源(第5电场)组合使用，与全工频电源供电时相比，烟尘的提效幅度分别达68.35%、69.57%、71.22%，PM2.5提效幅度分别达63.63%、67.29%、69.95%。

(3)实测A、B、C3个实际工程项目的电除尘器除尘效率均在99.93%以上，PM_2.5脱除效率分别为98.46%、98.75%、98.7%，最终烟尘排放质量浓度分别为5.1、4.3、4.9mg/m3，均远低于烧结烟气超低排放限值(10mg/m³)^[3]。

参考文献：

[1]孙岩，高粉艳.火电厂电除尘器出口烟尘浓度闭环控制在DCS中的实现[J].仪器仪表用户，2020，27(06):85-87+21.

[2]陈元招.电除尘器顶部电磁振打控制系统改造设计[J].自动化技术与应用，2020，39(05):15-20+71.

[3]莫伟军，刘行，邓红博，蒙万华，徐玉刚.湿电除尘器优化设计及应用[J].节能与环保，2020(05):84-85.