电除尘行业推出燃煤电厂电除尘器选型设计指导书
■ 编者按
电除尘行业是我国环保产业中能与国际厂商抗衡且最具竞争力的一个行业，多年来电除尘器一直作为各行业除尘及气体净化的主要设备。但目前我国电除尘器存在电场数量偏少、比集尘面积偏小的现象，使少部分电除尘设备投运后烟尘排放不能达标。电除尘器的除尘效率是根据排放标准和工况条件等要素设计的，随着粉尘排放标准的提高，电场数量偏少、比集尘面积偏小现象越发显得突出。对此，中国环境保护产业协会电除尘委员会组织并委托浙江菲达环保科技股份有限公司负责编写了《燃煤电厂电除尘器选型设计指导书》。
该指导书通过煤、飞灰成分对电除尘性能影响分析，在对电除尘器进行适应性研究、技术经济性分析基础上，结合30余年的电除尘器实际运行经验撰写而成。经业内18位专家的多次审查，由中国环境保护产业协会电除尘委员会常委会议审核通过。
《燃煤电厂电除尘器选型设计指导书》是行业集体智慧及经验的结晶，值得向中电联、各大电力企业、电力规划院、电力设计院、电除尘器供货商、各相关研究机构等相关部门、组织和企业推荐。相信该指导书的推广将有助于推动和引导电除尘行业技术进步、规范行业市场、提升行业整体技术水平、保证设备性能并满足排放要求。
近年来，我国电除尘技术有了长足发展，但与国际先进水平相比还有一定差距。特别是在电除尘器的选型设计方面，由于历史原因，使得我国电除尘器普遍存在电场数量偏少、比集尘面积偏小的现象，造成部分设备投运后烟尘排放不能达标的现状。有必要根据国际先进技术、国内应用实际，编制适合我国国情和特点的燃煤电厂电除尘器选型设计指导文件，保证电除尘器选型设计科学合理，设备性能满足排放要求，提升行业整体技术水平，推动和引导电除尘行业技术进步。
中国环境保护产业协会电除尘委员会组织本行业主要骨干企业和技术专家，通过分析研究我国煤种成分及其对电除尘器运行性能影响、国内投运电除尘器实情、国内外电除尘器规范，提出了电除尘器选型设计的主要流程以及选型设计的
指导意见，希望能为电除尘器供货商、设计建设单位及管理部门科学合理地选择电除尘器提供技术支持。
一、 选型设计条件和要求及其分析
为使电除尘器选型正确，首先必须掌握系统概况、燃煤性质、飞灰性质、烟气成分分析、设计参数、厂址气象和地理条件、达到保证效率的条件等选型设计用基本资料。其次要进行选型设计条件对电除尘器性能的影响分析及性能要求分析。
影响电除尘器性能的因素很复杂，对燃煤电厂而言，它不但与工况条件——即燃煤性质(成分、挥发分、发热量、灰熔融性等)、飞灰性质(成分、粒径、密度、比电阻、粘附性等)、烟气成分等有关，同时与电除尘器的技术状况(包括极配形式、结构特点、振打方式及振打力大小、气流分布的均匀性以及电场划分情况、电气控制特性等)有关，还与运行条件(包括操作电压、板电流密度、积灰情况、振打周期等)有关。
此外，还存在着诸如飞灰物相组份、显微结构(灰粒形状、孔隙率及孔隙结构、表面状况)、浸润性等方面对电除尘器性能的影响。虽然对这些方面的系统论述和定量计算还缺乏基础，但选型时应予注意。如:灰的熔融温度与其成分有密切关系，灰中Al2O3、SiO2含量越高则灰熔融温度越高，Na2O、K2O、Fe2O3、MgO、CaO等有利于降低灰熔融温度。一般地，灰的熔融温度高，对除尘不利。在飞灰粒径方面，当粒径＞1μm时，粉尘驱进速度与粒径为正相关，当粒径为0.1μm~1μm时，粉尘的驱进速度最小，当粒径＜0.1μm时，粉尘驱进速度与粒径为反相关。在飞灰密度方面，当真密度与堆积密度之比＞10时，电除尘器二次飞扬会明显增大，应给予注意。飞灰的粘附性，可使微细粉尘凝聚成较大的粒子，这有利于除尘。但粘附力强的飞灰，会造成振打清灰困难，阴、阳极易积灰，对除尘不利。一般地，粒径小、比表面积大的飞灰粘附性强。
在上述因素中，煤、飞灰成分对电除尘器性能影响最大。在煤的成分中，对电除尘器性能产生影响的主要因素有Sar、水分和灰分。飞灰包括Na2O、Fe2O3、K2O、SO3、Al2O3、SiO2、CaO、MgO、P2O5、Li2O、MnO2、TiO2及飞灰可燃物等成分。
我们通过对2006年~2008年国内招标的138套电除尘器所使用的122种煤
种(含9种混煤)进行分析后，总结出影响电除尘器性能的国内煤、飞灰主要成分含量分布(见表1)。
表1国内煤、飞灰样主要成分含量分布
研究表明，Sar、Na2O、Fe2O3、Al2O3及SiO2对电除尘器性能影响很大，其中Sar、Na2O、Fe2O3对除尘性能发挥可起到有利影响，Al2O3及SiO2则对除尘性能发挥有不利影响，煤、飞灰成分对电除尘器性能的影响是其综合作用的结果。
K2O、SO3、CaO、MgO、P2O5、Li2O、MnO2、TiO2及飞灰可燃物对电除尘器性能的影响相对较小(美国南方研究所的Bickelhaupt先生的比电阻预测实验研究报告中，把Li2O和Na2O的含量之和作为一个影响因素，实验结果表明两者之和虽然很小，但其微小的变化对粉尘比电阻的影响却很大，但国内有关专家对此观点存在异议。)，其中K2O、SO3、P2O5、Li2O、TiO2对除尘性能起着有利的影响，CaO、MgO对除尘性能则起着不利的影响。
水分对电除尘器性能的影响是显而易见的。炉前煤水分高，烟气的湿度就大，粉尘的表面导电性就会较好，比电阻相对较低。在燃煤含水量很高的锅炉烟气中，水分对电除尘器的性能起着十分重要的作用。
煤的灰分高低，直接决定了烟气中的含尘浓度。对于特定的工艺过程和在一般含尘浓度范围内，驱进速度将随着粉尘浓度的增加而增大。但含尘浓度过大，会产生电晕封闭。出口粉尘浓度要求相同时，其设计除尘效率的要求也越高。烟
气含尘浓度高，所消耗表面导电物质的量大，对高硫、高水分的有利作用折减幅度大。综合来讲，高灰分对电除尘器的烟尘排放是不利的。
当处于高Sar煤条件时，Sar的含量对电除尘器的性能起着主导作用，而低Sar煤条件时，Sar的影响相对减弱，主要取决于飞灰中碱性氧化物的含量、烟气中水的含量及烟气温度等。 二、电除尘器适应性研究
1964年，瑞典专家S·麦兹(Sigvard Matts)对经典的电除尘器设计公式Deutsch公式进行了修正，使用了表观驱进速度ωk概念。简单地说，可以将ωk看成是一个“收尘难易参数”(Precipitation Parameter)，由于它克服了众多应用中的粒径分布问题而使其使用更加方便。经验表明，相对于原始Deutsch公式中的驱进速度，常数值ωk具有更广的除尘效率范围。
正如前文所说的那样，煤、飞灰成分直接影响着电除尘器的除尘性能，且其对电除尘器除尘性能的影响是其综合作用的结果。当然，电除尘器的性能在很大程度上也依赖其电控技术。
若直接用煤、飞灰成分分析其对电除尘器性能的影响，则只能作定性的分析。 一般情况下，煤、飞灰成分直接影响着ωk值，ωk值的大小可评价电除尘器对粉尘的收尘难易程度，如表2所示。ωk值越大，电除尘器对粉尘的收集越容易。
表2电除尘器对煤种的除尘难易性评价
我们对2006年~2008年国内招标的138套电除尘器所使用的122种煤种(含9种混煤)的煤、飞灰样的ωk值进行计算，得出ωk的变化范围为20~63.11，其平均值为45.26。ωk值所对应的煤种及项目统计结果参考值如表3。
表3 ωk值所对应的煤种及项目统计结果
同时我们又对国内2004年7月至2009年12月所测试的100套300MW以上机组配套电除尘器测试结果进行统计，得出:
a)实测除尘效率达到设计保证效率的电除尘器占总数的96％；
b)在电场数量基本上为4个、比集尘面积(SCA)＜110m2/(m3/s)的情况下，出口粉尘浓度≤50mg/m3的电除尘器数占总数的60％，其中≤30mg/m3的电除尘器数占总数的18％。
说明对于中国多数的煤种，在适当增加电场数量和SCA的情况下，达到50mg/m3甚至30mg/m3的低排放是完全可以实现的。
通过综合煤、飞灰成分对电除尘器性能影响分析、国内煤、飞灰样ωk值统计结果及电除尘器实测结果分析，我们认为，在排放标准已提高的今天，电除尘器仍有着广泛的适应性，分析结果见表4、表5。
表4 50mg/m3粉尘排放标准下电除尘器的适应性分析
电除尘行业推出燃煤电厂电除尘器选型设计指导书
