燃煤锅炉电除尘器对PM10控制的应用研究[范文]

 2012年1月1日实施的《火电厂大气污染物排放标准》，要求重点地区燃煤锅炉烟尘颗粒物排放质量浓度＜20 mg/m3；2014年7月27日开始对火电厂燃煤锅炉进行超低排放改造，要求烟尘颗粒物排放质量浓度＜10 mg/m3；2015年12月1日国家三部门印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方法》，要求我国有条件的新建燃煤机组需达到超低排放水平，对东部地区燃煤机组超低排放改造提前至2017年前总体完成。目前我国各大发电集团均按照颗粒物排放限值5 mg/m3的要求进行燃煤锅炉超低排放改造。

对此，我国燃煤机组现役的电除尘器绝大部分不能满足超低排放要求，需要进行升级改造，也不乏改造后进行二次改造的问题。目前国内大多数电除尘工作者和学者对电除尘器设计选型主要仍是采用传统德意希效率公式，对本体选型、电极极配研究较多，而对电气因素以及过程控制的研究较少。本体条件固然是电除尘器满足达标排放的必要条件，同时电气因素及过程控制也是电除尘器高效运行的保障。论文在实验室电除尘平台进行电除尘基础实验以及开发并利用以ELPI为核心的恒温、稀释采样方法对我国60多台燃煤锅炉电除尘器进行了实地测试和原始数据采集，对电除尘器选型条件、过程控制与PM10排放规律进行了系统分析和研究；基于目前燃煤锅炉超低排放技术路线，论文同时也研究了湿法脱硫系统对PM10排放的影响特性。论文主要结论如下：

1）当比收尘面积＜90 m2/m3/s，电除尘效率随比收尘面积的增加呈指数增加，电除尘器对PM10总颗粒物的捕集效率或排放满足以下关系：或者；当比收尘面积＞100 m2/m3/s，比收尘面积的变化对电除尘效率影响不大，除尘器对PM10总颗粒物的捕集效率或排放满足以下关系：或者；电除尘器运行功率存在一个排放最低的最佳值，对于90 m2/m3/s~100 m2/m3/s范围内比收尘面积，电除尘器单电场平均运行的最佳功率为65 kW ~70 kW。

2）对燃煤锅炉电除尘器PM10排放影响较大的因素主要为烟气温度、末电场电流密度和振打。在120 ℃~180 ℃烟气温度范围内，每降低20 ℃烟气温度，烟尘比电阻降低1个数量级，平均每个电场运行功率提高约16 kW，PM2.5和PM10排放可分别降低46 %~85 %和67 %~75 %；末电场板电流密度需根据颗粒物浓度限制在0.1 mA/m2~0.3 mA/m2运行，通过合理的优化末电场二次电流，可使PM10排放降低62.78 %~67.02 %，可使PM2.5排放降低62.09 %~68.91 %；每一个电场合理的振打周期应为：某电场阳极板所积累的粉尘层厚度达到1.28 mm的时间间隔。不合理的振打周期造成的第一电场反电晕可提高电除尘器出口PM10排放比例为155 %，可提高PM2.5排放比例为125 %。

3）湿法脱硫对PM10的捕集效率平均值约为51.39 %，对PM2.5的捕集效率约16.88 %；影响湿法脱硫对PM10捕集效率的因素为脱硫进口烟气温度和脱硫进口烟尘浓度，进口烟气温度较高或进口烟尘浓度较低，脱硫出口PM0.1~1的排放均增加；脱硫出口PM10各个粒径段颗粒物排放变化与其荷电量的变化有显著的相关性。

4）电除尘器出口，即脱硫进口PM2.5质量浓度占PM10的平均比例为17.38 %，分布范围为6.5 %~28.74 %；脱硫出口PM2.5质量浓度占PM10的比例平均为28.74 %，分布范围为17.38 %~64 %。

5）电除尘器PM10排放分布中，粒径＞1 μm的颗粒物质量浓度分布随粒径的增大呈增加趋势；出口PM1质量浓度呈单峰分布，峰值粒径主要集中在为0.2 μm~0.5 μm；而湿法脱硫PM10排放分布中，峰值粒径为0.1 μm~1 μm。

关键词：燃煤锅炉，电除尘器，湿法脱硫，比收尘面积、电场功率，离子风，过程控制，ELPI，PM10

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