1 技術(shù)背景

目前國內(nèi)外電除塵器主要采用兩種振打清灰技術(shù)，即側(cè)部機械振打技術(shù)和頂部電磁振打技術(shù)。

頂部電磁錘振打技術(shù)的主要特點為：振打棒或振打錘擊打方向為垂直向下，振打點一般布置在電極上部，振打力為自上而下垂直傳遞。

側(cè)部機械振打技術(shù)的主要特點為：分為側(cè)向底部撓臂錘振打、側(cè)向多點撓臂錘振打等，振打錘均為水平擊打。

上述兩種電除塵器振打清灰技術(shù)均在世界范圍內(nèi)得到了大規(guī)模的應(yīng)用。對應(yīng)這兩種振打形式的電除塵器，其相應(yīng)極配形式的配置各具特點。其中與側(cè)部振打相對應(yīng)的波狀形陽極板和與頂部電磁振打相對應(yīng)的陰極小框架結(jié)構(gòu)，在電氣性能和結(jié)構(gòu)上也分別具有各自的特點。隨著我國新排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺和市場的需求，對電除塵器設(shè)備的性能和可靠性提出了更高的要求，目前國內(nèi)一些企業(yè)已成功開發(fā)出一種頂打和側(cè)打相結(jié)合的BEL型雙維振打式電除塵器產(chǎn)品（以下簡稱BEL型電除塵器），該產(chǎn)品集中了上述兩種電除塵器的優(yōu)點，受到用戶的廣泛歡迎。

2 BEL型電除塵器特點

2.1BEL型電除塵器總體構(gòu)成與電場極配形式BEL型電除塵器總體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

1—電磁錘振打器、2—絕緣子保溫室、3—殼體、4—出口喇叭、5—陽極振打裝置、6—雙層密封人孔門、7—灰斗、8—陽極系統(tǒng)、9—氣流均布裝置、10—進(jìn)口喇叭、11—陰極系統(tǒng)、12—高壓進(jìn)線、13—頂部檢修門。

通過將與側(cè)部振打配合的波形極板和與頂部電磁振打相配合的陰極結(jié)構(gòu)有機地結(jié)合，使這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點得到更進(jìn)一步的發(fā)揮，形成BEL型電除塵器電極結(jié)構(gòu)的最大特點。

BEL型電除塵器由軋制成波浪形的陽極板與針刺形陰極線相配合，每塊陽極板配置兩根陰極線，每根陰極線布置在波浪形陽極板的波谷位置（如圖2所示）。 

 

在這種電場極配形式下，電暈線輻射到極板表面各點的空間距離幾乎相等，產(chǎn)生的電力線分布均勻，板面電流密度分布也較為均勻，因而具有類似于圓管式放電的效果，使得吸附在極板上各點的粉塵厚度相一致，可充分利用極板的有效面積，克服常規(guī)C形板存在的電場死區(qū)，抑制了因高比電阻粉塵而引發(fā)的反電暈現(xiàn)象的產(chǎn)生，達(dá)到充分捕集粉塵、提高除塵效率的目的。

2.2波狀形陽極板的優(yōu)點

（1）波狀形陽極板與相同長度和高度的C形板相比，可增加10%的收塵面積（即電暈線實際輻射陽極板的表面積為其投影面積的1.1倍），從而實現(xiàn)在電除塵器殼體長度不增加的情況下，達(dá)到增加集塵面積、提高除塵效率的目的。

（2）與C形板相比,波狀形陽極板不容易發(fā)生氣體擊穿。C形板防風(fēng)鉤附近電位梯度很大，易產(chǎn)生氣體擊穿，導(dǎo)致火花電壓下降。而波狀形板呈“W”形，斷面邊沿?zé)o防風(fēng)鉤，而且陰極線處流通寬闊，電場很均勻，可推遲出現(xiàn)火花，增大運行電壓，有效提高除塵效率。

（3）波狀形陽極板與針刺線相匹配，與C形板相比，電流密度峰值低，平均電流密度較高，具有較強的捕集高比電阻粉塵能力，可提高對細(xì)微塵粒的擴散荷電與捕集效率。由于陽極板表面上粉塵層內(nèi)的電場強度為E塵層=ρi（ρ為粉塵的比電阻，i為電流密度），因此，對于同樣情況下的煙塵（ρ為定值），i愈大則塵層兩側(cè)電位差愈大，愈易將其中氣體擊穿而生成反電暈，此時會產(chǎn)生大量的正負(fù)離子，中和帶電的粉塵粒子，具體表現(xiàn)為電流劇增，電壓下降，除塵效率明顯下降。從圖3中可看出，C形板正對電暈線處電流密度出現(xiàn)峰值，容易引發(fā)反電暈現(xiàn)象。     

（4）試驗證明，在相同極距、相同陰極線的條件下，無論是冷態(tài)空載，還是熱態(tài)負(fù)載條件下的伏安特性，波狀形陽極板的伏安特性曲線更為平緩，其閃絡(luò)電壓總是高于C形板（見圖4）。這進(jìn)一步表明了波狀形陽極板表面的場強分布較均勻，沒有明顯的峰值。而C形板表面的場強分布均勻性較差，會過早出現(xiàn)火花。     

（5）波狀形陽極板比C形板更適于高風(fēng)速下運行，并對工況變化適應(yīng)性強。試驗證實，隨著電場風(fēng)速的逐步提高，兩者的除塵效率均有下降，但波狀形陽極板的除塵效率始終高于C形板。尤其是在較高風(fēng)速下波狀形陽極板的除塵效率下降較為緩慢。這說明波狀形陽極板比C形板更適于高風(fēng)速下運行。換言之，采用波狀形陽極板的電除塵器對工況煙氣溫度、煙氣量的波動適應(yīng)性較好，有利于確保電除塵器長期高效運行。波狀形陽極板與C形板效率對比情況見下表。     

2.3陽極振打清灰方式

鑒于波狀形陽極板自身的結(jié)構(gòu)特點及其懸吊方式的特殊性，陽極振打采用改進(jìn)的側(cè)部整體仿錘形振打清灰技術(shù)，其機構(gòu)簡潔、活動環(huán)節(jié)少、可靠性高。改進(jìn)后的側(cè)向振打力由布置在“W”形極板下部波谷位置的雙斜向楔塊進(jìn)行傳遞，因而可有效解決常規(guī)側(cè)部振打式陽極下部振打機構(gòu)對極板的剪切破壞和變形問題，并提高了傳力效果。

2.4陰極振打清灰方式 

陰極采用陰極小分區(qū)結(jié)構(gòu)+頂部塵外電磁錘振打清灰技術(shù)。采用小分區(qū)結(jié)構(gòu)技術(shù)，可劃出小振打單元，提高振打清灰效果。采用的剛性桅桿式陰極小框架結(jié)構(gòu)，與常規(guī)側(cè)打型電除塵器陰極大框架結(jié)構(gòu)相比，振打傳遞區(qū)間減小了一半，大大提高了加速度分布的均勻性。圖5所示為三電場電除塵器陰極分區(qū)結(jié)構(gòu)及振打?qū)Ρ惹闆r。     

圖5中（a）的陰極采用常規(guī)側(cè)部振打大框架結(jié)構(gòu)，由于振打點的振打加速度過大會導(dǎo)致電極結(jié)構(gòu)出現(xiàn)剪切破壞、變形及斷線等問題，振打加速度分布均勻性較差。圖5中（b）將每個電場分為兩個小區(qū)，陰極采用頂部振打和剛性小框架結(jié)構(gòu)，振打加速度分布均勻性較好，較小的振打力即可滿足清灰要求。

（1）剛性桅桿式小框架的結(jié)構(gòu)對稱，頂部振打的傳力途徑順暢，最小振打加速度值高，分布均勻性好。在15m高的全尺寸陰極小框架振打試驗中，當(dāng)頂部電磁錘振打器高度提升為300mm時，最小振打加速度值可達(dá)100g以上，其加速度分布相對均方根值為0.2，小于0.40的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?？蓮氐捉鉀Q常規(guī)側(cè)部振打式陰極大框架振打加速度分布不均勻和由于局部振打加速度過大而導(dǎo)致的剪切破壞、變形、斷線、斷軸及絕緣爬電等問題。

（2）采用頂部塵外電磁錘振打的清灰技術(shù)，煙塵中沒有運動部件，運行安全可靠、便于維護(hù)管理；振打強度、頻率、順序均可實時調(diào)節(jié)。由于頂部振打作用力的方向與極線的軸線方向相一致，而極線軸線方向的強度大于徑向強度，因此不易斷線，提高了電除塵器運行的可靠性，振打器還可在不停機的條件下實施檢修。可適應(yīng)不同煙氣條件的CS系列不銹鋼針芒刺電暈線，振打傳力特性好，加速度分布均勻。該線型還具有多種規(guī)格，可根據(jù)放電特性需要靈活設(shè)計選用，能適應(yīng)各種工況下的煙塵治理。采用陰極振打及絕緣吊掛朝上布置的方式，可省去陰極側(cè)部振打機構(gòu)在電場內(nèi)部所占的空間位置，提高電場內(nèi)部空間利用率，使得除塵器電場結(jié)構(gòu)緊湊，利于布置，節(jié)省占地面積。與相同規(guī)格的傳統(tǒng)側(cè)部振打式電除塵器相比，BEL型電除塵器每個電場占地長度可縮短1m左右，因此一臺四電場BEL型電除塵器在長度上可節(jié)省4m，從而可解決一些場地有限的電除塵器工程項目中的工藝布置問題,并可節(jié)約一定的工程費用。

2.5 BEL型電除塵器配套高、低壓電器設(shè)備

BEL型電除塵器采用高、低壓控制設(shè)備。其中高壓硅整流控制設(shè)備采用高速、高性能、大容量Intel CH-MOS真16位單片機-80C196KB為主控芯片，在控制功能上采用雙重火花檢測控制技術(shù)，具有常規(guī)的火花跟蹤、最高平均電壓、雙半波間歇脈沖供電等多種控制方式，并增加了單半波間歇脈沖供電，能自動檢測動態(tài)伏安特性曲線族，可采集并存儲電壓電流波形，而且在保護(hù)功能上除具有短路、開路、過流、偏勵磁和超油溫檢測保護(hù)功能外，還增加了特殊的超電壓、過載限流措施。

3 BEL型電除塵器的市場應(yīng)用

BEL型電除塵器第一臺工業(yè)樣機應(yīng)用在某電廠130t/h燃煤鍋爐配套電除塵器改造工程。原電除塵器設(shè)備運行幾年，主要問題如下：

（1）陽極板腐蝕、變形、錯位嚴(yán)重；

（2）陰極斷線率高，陰極大框架變形，影響電場正常工作；

（3）陽極板上部積灰嚴(yán)重，后電場陰極線肥大；

（4）陰陽極側(cè)部機械振打機構(gòu)磨損嚴(yán)重，掉錘頻繁；

（5）進(jìn)口喇叭氣流分布孔板被氣流沖刷磨損嚴(yán)重。由于上述原因，該電除塵器效率明顯下降，不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放要求。該電廠采用了BEL型電除塵器技術(shù)對該臺設(shè)備進(jìn)行了提效改造，主要改造方案如下：

（1）采用混合寬間距技術(shù)，第一電場同極間距為400mm，第二、三電場同極間距為460mm，以便于提高電場工作電壓和提高對細(xì)微粉塵的捕集能力。

（2）采用波狀形陽極板與針芒刺線取代原陰陽電極。

（3）陰極系統(tǒng)采用微機控制，頂部塵外電磁錘振打清灰系統(tǒng)取代原振打裝置。

（4）陽極系統(tǒng)采用側(cè)部整體仿錘形振打清灰技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，取代原振打裝置。

（5）陰極系統(tǒng)按照小分區(qū)結(jié)構(gòu)技術(shù)布置，劃出小振打單元，提高振打清灰效果。

（6）采用剛性單桅桿式陰極小框架取代原陰極大框架。

（7）采用剛玉承壓絕緣子和錐形絕緣軸更換原陰極吊掛和絕緣系統(tǒng)。

（8）陰、陽極系統(tǒng)均采用上吊下垂懸吊方式，系統(tǒng)可自由伸縮，避免熱脹冷縮變形，提高電除塵器對工況溫度變化的適應(yīng)性。

（9）保留原電除塵器殼體墻板、頂梁及其內(nèi)部承壓件，更換頂板，增設(shè)下部承壓件、內(nèi)部阻流板及側(cè)封板等。

（10）保留原電除塵器進(jìn)口喇叭,重新設(shè)計進(jìn)口喇叭氣流均布機構(gòu)，采用多孔板加導(dǎo)流葉片裝置更換原三層氣流分布板，并進(jìn)行調(diào)整，解決了原電場斷面的氣流分布均勻性差的問題；保留出口喇叭。

（11）保留原有的高壓硅整流裝置，采用龍凈環(huán)保K型全數(shù)字控制高壓調(diào)整器取代原高壓調(diào)整器。（12）對所有的密封部位進(jìn)行全面更換。

（13）采用一臺微機集控柜更換原振打、加熱控制柜。

該臺BEL型電除塵器設(shè)備于2002年初安裝完畢并投入運行，運行前對設(shè)備做了冷態(tài)氣流分布測試和振打加速度測試，實測氣流分布均方根差值為0.23%，達(dá)到≤0.25%的保證要求；經(jīng)現(xiàn)場陰陽極振打加速度測試，實測陰極最小加速度值為120g，整個框架加速度分布相對均方根差值僅為0.26；實測陽極最小加速度值高達(dá)383g，板排加速度分布相對均方根差值僅為0.31，滿足小于0.40的國家電除塵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，冷態(tài)試車順利。設(shè)備投入正常運轉(zhuǎn)半年后，進(jìn)行了熱態(tài)性能測試，測試結(jié)果為：在機組滿負(fù)荷工況下，實測除塵效率為99.93%,出口煙氣含塵濃度為36.45mg/Nm3，本體壓力降為180Pa，漏風(fēng)率為2.0%。依據(jù)測試結(jié)果，電除塵器改造后各項性能保證值均滿足合同協(xié)議要求。

按實際測試數(shù)據(jù)計算，改造后的樣機每年可減少從煙囪向大氣排放的粉塵約600噸。實踐證明，BEL新型電除塵器比傳統(tǒng)電除塵器具有更好的綜合性能，特別是在電除塵改造方面具有更加突出的優(yōu)點。

4 小結(jié)

BEL型電除塵器突破了傳統(tǒng)的技術(shù)界限，科學(xué)地將當(dāng)今流行的兩種電除塵器振打技術(shù)進(jìn)行了融合，并形成了以同心圓電場極配形式、陰極小分區(qū)結(jié)構(gòu)、單桅桿式陰極框架、陰極頂部電磁錘振打清灰技術(shù)等為技術(shù)特征的新型電除塵器，性能價格比得到進(jìn)一步的提高，適于老電除塵器提效改造和新電除塵器的制造，具有較大的市場應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：（略）