中国电力发电技术燃煤电厂新型静电布袋复合除尘器的开发与气流分布试验研究刘练波，许世森，郜时旺，蔡铭（西安热工研宄院有限公司，陕西西安710032）题。其中静电除尘单元与布袋除尘单元之间的结合形式是一个技术难点，将影响整个除尘系统的效率和布袋的使用寿命。研宄开发出一套气流分布试验台，采用一定形式的气流分布板进行冷态试验研宄，分析了几个关键截面的流场，掌握了气流分布规律，确定了气流分布板的开孔分布，为进一步进行中试试验和实现工程化奠定了基础。研宄表明，采用具有独创性的结合形式后，该新型静电布袋复合除尘器应用于工程后将具有非常大的经济和环保优势。
基金项目：中国华能集团公司科技项目（F-04-HNK06）；西安热工研宄院有限公司研宄与开发基金项目（A-03-TYK02）0引g为加快燃煤电厂的更新换代和推进污染物控制进程，2004年1月国家新修订了火电厂污染物排放标准，提高了电力行业燃煤锅炉的烟尘排放控制要求（新建厂为50mg/m3，老厂逐步达到100150mg/m3）根据新标准，国内绝大部分现役电除尘器都面临改造。传统方法是大幅度增加收尘面积和串联电场数，但这样可能受到场地限制而无法进行改造，并且对于直径为0.11.0um的尘粒收尘效率仍不高。袋式除尘器作为高效除尘设备，近年来得到了发展，但存在压降大、清灰复杂的缺点，设备庞大且昂贵。因此，电力行业需要技术性能更高的除尘装置来满足现役电除尘器改造需要，以达到新排放标准。
静电布袋复合除尘器是基于静电除尘和布袋除尘2种成熟的除尘理论而提出的一种新型的除尘技术。它结合了电除尘器和布袋除尘器的优点，除尘效率高（排放质量浓度可低于30mg/m3），既能满足新的环保标准，又能增加运行可靠性，降低电厂除尘成本。因此，静电布袋复合除尘器对现役火电厂电除尘器改造和新建电厂（包括现役电厂扩建机组）除尘设备选择具有重要意义，同时也是对静电除尘和袋式除尘的集成创新，是中国烟气治理的发展方向。
1复合除尘器的优势静电布袋复合除尘器采用常规静电除尘的第一电场作为一级除尘单元，除去烟气中的粗颗粒烟尘，然后利用布袋作为二级除尘单元除去剩余的微细颗粒。
作为静电除尘器和布袋除尘器的有机结合，静电布袋复合除尘器充分发挥了2种除尘器各自的优势。在了国内外资料及相关工程经验基础上，通过对静电除尘器、布袋除尘器以及静电布袋复合除尘器做了技术经济比较，最后得出了静电布袋复合除尘器的优势：机理科学，技术先进可靠。常规静电除尘器第一电场通常能除去烟气中80%40%的粉尘，剩余电场用来除去剩下的10%40%的粉尘。复合除尘器充分利用了静电除尘器的这一特性，只采用第一电场，余下的细微粉尘由布袋除尘单元过滤掉，这就发挥了布袋除尘器对超细粉尘除尘效率高的特点。同时，静电布袋除尘器利用静电除尘、布袋除尘2种现有的成熟除尘技术，技术可靠性高，研发相对容易。
除尘效率不受粉尘特性及风量影响，效率稳定，适应性强。常规静电除尘器的除尘效率受煤种、锅炉负荷和工况、粉尘比电阻等诸多因素的影响，造成稳定性差甚至不能正常工作。复合除尘器发挥了布袋除尘单元对煤种适应范围广泛、受锅炉负荷变化及烟气量波动影响小、不受粉尘比电阻的影响等特性，使整体除尘效率稳定可靠。
结构紧凑。与布袋除尘器相比，复合除尘器的静电除尘单元除去了大部分粉尘，大幅降低了滤袋负荷，因而可选择较高的过滤风速，所需滤袋数量少，结构紧凑，占地面积减少。同时，可选择较大的滤袋间距，解决了脉冲布袋除尘器因滤袋较密而在清灰时引起的二次扬尘问题。
压降小，滤袋寿命长。同布袋除尘器相比，静电布袋复合除尘器的布袋单元负荷低，同时未被静电场完全除去的细微颗粒经电晕级荷电，沉积在滤袋表面呈松散的凹凸不平结构，这种松散结构有利于降低气流的通过阻力，压力损失小，因而可选择较长的清灰周期和较低的喷吹压力，延长滤袋寿命。
费用低。在初投资上，静电除尘单元只设一级电场，可避免静电除尘器高昂的设备费和土建费；布袋除尘单元中，所需滤袋少，滤袋以及相应辅助设施的费用也大大减少。由于阻力小、能耗低，滤袋更换周期增长，总的运行费用比同容量的静电除尘器和布袋除尘器都低。排放质量浓度低，每年可少缴大量排污费，甚至可达标排放，其环境效益是不可估量的。
2需解决的问题由分析可知，静电布袋复合除尘器技术优势明显，经济性突出。从我国燃煤电厂除尘现状来看，该技术具有开发的必要性。但是要将该技术实际应用于燃煤电厂，目前仍需解决以下一些问题：静电除尘单元和布袋除尘单元之间的结合形式、结合间烟气分配的均匀性问题：气流的均匀性既影响静电除尘单元的除尘效率，又影响布袋除尘单元中滤袋的寿命。在大型静电除尘器内烟气通常为水平流动方式，而袋式除尘器传统的进气方式为下进气。因此，需采取适当的布风措施，既满足烟气在静电除尘单元和袋式除尘单元都能均匀分布，又尽量减少压力损失。
静电除尘单元电场和布袋除尘单元运行技术参数的合理选择：复合除尘器内的运行条件等都发生很大改变，因此除尘器的运行参数也要做相应调整，特别是布袋除尘单元的喷吹压力、清灰周期等参数需重新选择。
针对燃煤电厂锅炉烟气特性，建立静电布袋复合除尘器的控制与运行模式。
在该新型复合除尘器开发初期阶段，针对静电除尘单元和布袋除尘单元间的结合形式问题，设计开发了一套静电布袋复合除尘器气流分布冷态试验台，目的是为了确定整个除尘器进口气流均布装置与静电除尘单元和布袋除尘单元间的气流均布装置，同时摸清气流在布袋除尘单元的流动情况，为后阶段的中试试验和工程化积累经验，奠定理论和试验基础。
3气流分布试验3.1试验装置静电布袋复合除尘器气流分布冷态试验台见。
静电布袋复合除尘器气流分布冷态试验台气流的流过路径：进口烟道一进口烟箱一静电除尘区一布袋除尘区一净气室一出口烟道一风机。在进口烟箱中，由3组不同开孔率的孔板组成进口气流调节装置，保证进入静电除尘区的气流均匀分布。在静电除尘区和布袋除尘区之间设置了气流分布板，该分布板为孔板形式，并在高度方向上采用不同的开孔率，调节静电除尘区出口（即B测试断面）气流均布性，保证静电除尘的效率，同时防止气流直接冲刷布袋，提高布袋的使用寿命。
试验风机采用Y5-47型引风机，提供风量为47182-86779m3/h，可满足试验装置内气流情况达到第二自模化区，即当Re大于某一定值（第二临界值）以后流体的流动状态及流速分布规律不再变化，模型流动与实际流动具有极大的相似性。
试验时首先应检查模型是否符合图纸要求，然后测定模型漏风率。测定漏风率采用标准毕托管、YYT-200B微压计、U型管、水银温度计及大气压力表，分别测出进、出口烟道内的动压、静压、温度及大气压力，代入相应公式计算出风速、风量及漏刘练波等：燃煤电厂新型静电布袋复合除尘器的开发与气流分布试验研究发电技术bookmark2风率。
通过前期试验，在确认模型漏风率小于3%以后，再做气流分布调试。气流分布调试时，首先要测定“第二自模化区”的临界雷诺数值，它是由欧拉-雷诺曲线来确定的。试验时分别测几组不同的风量，从而算出相应的雷诺数Re=vD/u和欧拉数En=AP/（撕2），并整理成En=KRe）的函数关系。气流分布调试时取大于第二临界雷诺数值状态下的风量，用热球风速仪（QDF-2A型）测各所需断面上各点的气流速度，代入公式计算相应均方根值，如果气流分布均匀性达不到要求应反复调整均流装置，直到均匀性达到要求。
3.2试验结果2005年4月进行了气流分布试验，完成了13个不同的试验方案，累计试验90h，收集了大量试验数据。根据对试验数据进行规律性总结，最后得出了最佳的结构形式，确定了进口烟箱导流板参数与气流分布板形式。现给出各测试断面的数据处理结果。
A测试断面（电场入口断面）100个数据点，数据均方根值e.14，为断面气流速度等高线图。
A测试断面气流分布等高线图B测试断面（静电除尘单元和布袋除尘单元结合部断面）120个数据点，数据均方根=0.20，给出断面气流速度等高线图（见）。
C测试断面（布袋除尘单元侧进气断面）120个数据点，不需气流完全均布，因此不用考察均方根值，现仅给出速度等高线图（见），以对气流分布规律有一个直观的了解。
F测试断面（布袋除尘单元底进气断面）100个数据点，同样仅给出速度等高线图（见）。
3.3试验结果分析与讨论从以上各个断面测量结果看，可总结出以下复合除尘器第1级采用传统静电除尘器，根据已有的经验将气流调配均匀较容易。
重点调节对象是静电除尘单元和布袋除尘单元结合部断面。通过调整气流分布板形式，首先满足了该断面气流分布的均匀性，保证静电除尘单元除尘效率不受太大的影响；其次使低气流速度区域上移，使绝大部分气流从中部及底部进入布袋除尘区，增长了在除尘区的前进路径，以提高除尘效率，同时减轻了靠近气流分布板上部布袋的除尘压力，延长布袋使用寿命。）气流通过气流分布板后，气流分布情况有一些变化，侧进气部分断面顶部气流速度小，从上至下气流速度是从小到大的趋势，这对减小顶部布袋冲刷及增加气流在布袋除尘区的滞留时间是有利的。同时也不难发现，断面底部气流速度有所下降，这是因为在布袋除尘区入口处设置了灰斗挡板，阻止底部入口对灰斗产生高气流的冲击，避免了二次扬尘。
从布袋除尘区底进气等高线图分布可看出，断面两端向上的气流速度较低，中部较高。靠近电场一端气流速度低，这可由侧进气来补充。远离电场一端的气流速度低，形成一个气流死角，对布袋除尘不利。该模拟装置没有装滤袋，因此不能模拟出布袋除尘区的阻力层，现在所知的气流分布状况与实际情况是有很大区别的，这将在后期的热态中试试验中进行研宄探讨。
4结语同常规静电除尘器、布袋除尘器技术经济性能相比，静电布袋复合除尘器具有明显优势。
该除尘器面临的首要技术难题是静电单元和布袋单元的结合形式，这在文中已得到解决方案。
对于现役机组配套静电除尘器改造，静电袋式复合除尘方式是最经济、效果最佳的，同时新建燃煤电厂采用这种新型除尘器也具有很大的经济和环保优势，应用前景十分广阔。
