引言根据我国《煤电节能减排升级与改造行动计划》（2014~2020年）要求，国内大部分燃煤发电机组已完成超低排放改造。燃煤电厂烟尘控制技术通常采用“干式除尘器+脱硫系统协同除尘技术”或“干式除尘器+脱硫系统协同除尘+湿式静电除尘器技术”[1]。干式除尘器被分为静电除尘器和袋式除尘器[2]，是烟尘控制设备的重要组成部分，承担超过90%的烟尘脱出压力[3]。随着运行时间延长，干式除尘器可能出现漏风率高、飞灰板结、壳体腐蚀、振打卡涩等状况，影响干式除尘器的除尘效率，增大后续设备的协同脱出压力，甚至存在环保超标排放的风险[4-7]。因此，利用对标比较的方式评估分布在3个不同区域的已实施超低排放改造的300 MW级燃煤机组静电除尘器的运行性能，分析静电除尘器在运行过程可能出现的问题，针对性地提出解决措施和检修建议，为除尘器长期安全、稳定、超低运行提供保障。1研究方法与内容研究对象为3台不同区域的已经实现超低排放改造的300 MW级燃煤发电机组静电除尘器，在机组满负荷条件下分别进行性能测试和试验研究，测试参数主要包括烟气流量、烟尘浓度、烟气温度、除尘效率、本体漏风率、本体阻力等。性能试验参照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T 16157—1996）、《电除尘器性能测试方法》（GB/T 13931—2017）等标准[8-9]进行，采样点采用网格布置，采用平行采样和平行分析方法。锅炉分布在不同区域，由不同的锅炉厂生产制造。试验机组及静电除尘器情况如表1所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.T001表1试验机组及静电除尘器情况设备参数A机组B机组C机组锅炉锅炉制造厂制造A厂制造B厂制造C厂锅炉型式四角切圆四角切圆四角切圆煤种无烟煤烟煤烟煤机组分布山东河北江苏静电除尘器单台机组配置除尘器类型2台双室四电场静电除尘器2台双室四电场静电除尘器2台双室四电场静电除尘器设计烟气量（实际状态）/(m3/h)1 828 9702 010 7851 809 347设计除尘效率/%99.8799.8899.85设计漏风率/%333设计入口粉尘浓度/(g/m3)302824设计出口粉尘浓度/(mg/m3)403535注：粉尘浓度单位为标态、干基、6%O2。测试仪器采用美国生产的51Ⅱ温度显示器、中国青岛生产的3012H自动烟尘测试仪、中国天津生产的铠装E型热电偶及美国生产的HM7750型微压计。测试的采样管采用长度为3 m的无缝钢管，进行分段采样。2结果与分析2.13台机组静电除尘器的烟尘浓度与除尘效率3台机组静电除尘器的进、出口烟尘浓度与除尘效率如表2所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.T002表23台机组静电除尘器的进、出口烟尘浓度与除尘效率机组测试项目实测值设计值A机组A列进口烟尘浓度/(g/m3)28.430.0B列进口烟尘浓度/(g/m3)27.530.0A列出口烟尘浓度/(mg/m3)36.240.0B列出口烟尘浓度/(mg/m3)38.940.0A列除尘效率/%99.8799.87B列除尘效率/%99.8699.87平均除尘效率/%99.8799.87B机组A列进口烟尘浓度/(g/m3)27.528.0B列进口烟尘浓度/(g/m3）26.928.0A列出口烟尘浓度/(mg/m3)34.835.0B列出口烟尘浓度/(mg/m3)33.235.0A列除尘效率/%99.8799.88B列除尘效率/%99.8899.88平均除尘效率/%99.8899.88C机组A列进口烟尘浓度/(g/m3)25.924.0B列进口烟尘浓度/(g/m3)23.724.0A列出口烟尘浓度/(mg/m3)36.135.0B列出口烟尘浓度/(mg/m3)31.835.0A列除尘效率/%99.8699.85B列除尘效率/%99.8699.85平均除尘效率/%99.8699.85A列、B列分别指单台机组的A台除尘器和B台除尘器。由表2可知，3台机组静电除尘器的除尘效率及出口烟尘浓度均达到设计水平，表明3台机组静电除尘器运行正常。A机组和B机组静电除尘器的进口烟尘浓度在设计值范围内，但C机组静电除尘器进口烟尘浓度超出设计值。满负荷工况条件长期运行时，C机组存在烟尘浓度超标的风险，建议C电厂加强对燃煤采购的管理，进行合理掺烧，从源头控制除尘器进口烟尘浓度。2.23台机组静电除尘器的流场分布流场分布情况能够极大地影响静电除尘器的除尘效率。其中，温度场、浓度场和速度场分布是3个关键的表征参数[10]。静电除尘器的烟气速度场分布情况比较关键，能够影响烟气在静电除尘器中的停留时间以及烟尘的逃逸能力，可能造成除尘器壳体磨损。因此，分析3台机组静电除尘器的速度场、温度场和浓度场分布情况。2.2.13台机组静电除尘器速度场分布烟气速度场分布情况是影响除尘器除尘效率的重要因素。烟气流速过高时，电场烟气的停留时间缩短，粉尘逃逸浓度增大，烟气携带粉尘会对除尘器极板、极线及除尘器壳体造成冲刷，造成除尘器漏风率增大，除尘器壳体被腐蚀并影响除尘器的除尘效率。3台机组静力除尘器的进口烟道烟气速度场分布如图1所示。A机组A1、A2侧除尘器速度场偏差较大，相对标准偏差达到20%；B机组静力除尘器相对标准偏差能够控制在15%以下，运行情况基本正常；C机组静力除尘器A1和B2侧通道的烟气偏流情况较严重，相对标准偏差达到20%。建议A机组和C机组在停机时加强除尘器进口导流板的检修工作，及时更换破损的导流板，必要时可以进行物模和数模试验，避免流场进一步恶化，影响除尘效率及除尘器的安全稳定运行。图13台机组静力除尘器的进口烟道烟气速度场分布10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.F1a110.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.F1a210.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.F1a32.2.23台机组静电除尘器温度场分布3台机组静电除尘器进口烟道温度分布的相对标准偏差如表3所示。3台机组静电除尘器进口烟气温度的相对标准偏差均低于3%，烟气温度场分布较均匀，温度场对静电除尘器除尘效率影响较小。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.T003表33台机组静电除尘器进口烟道温度分布的相对标准偏差项目相对标准偏差A机组A1烟道2.4A2烟道2.1B1烟道1.0B2烟道2.2B机组A1烟道1.2A2烟道1.3B1烟道1.5B2烟道1.1C机组A1烟道2.2A2烟道1.7B1烟道1.3B2烟道2.5%2.2.33台机组静电除尘器浓度场分布受重力作用的影响，烟尘浓度在烟道中自上而下成梯度分布，沿着烟气的垂直方向，深度越深，粉尘浓度越大[11]。但粉尘沿烟气垂直方向上的浓度梯度分布不会影响除尘器的除尘效率。2.33台机组静电除尘器漏风率除尘器漏风率增大会导致外部空气漏入除尘器壳体内部，烟气冷热交替可能造成壳体结露、腐蚀，进而影响除尘器安全稳定运行[12]。3台机组静电除尘器进、出口烟道O2测试结果如表4所示。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.T004表43台机组静电除尘器进、出口烟道O2测试结果测试位置A机组B机组C机组A侧入口6.424.274.35A侧出口6.824.754.78B侧入口6.314.324.30B侧出口6.734.774.76%静电除尘器本体漏风率Δα按下式计算：Δα=CO2,out-CO2,inK-CO2,out×100% (1)式中：Δα——静电除尘器本体漏风率，%；K——大气中的含氧量；CO2,out——静电除尘器出口断面烟气平均含氧量，%；CO2,in——除尘器进口断面烟气平均含氧量，%。3台机组静电除尘器的漏风率如图2所示。3台机组静电除尘器漏风率均低于3%，能够满足设计性能要求，目前运行状况良好。A机组静电除尘器的本体漏风率存在超标的风险，应密切关注除尘器漏风率数值。A机组进行大小修期间，应重点关注除尘器壳体焊接处、人孔门附近，旋转部件与固定部件的连接处的漏风排查，降低除尘器漏风进一步升高的风险。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.F002图23台机组静电除尘器的漏风率2.43台机组静电除尘器本体阻力除尘器本体阻力能够在一定限度上反应烟气流场的均匀程度和极板极线的积灰程度。除尘器本体阻力值高的原因可能是烟气流场偏斜严重或极板极线清灰不及时，导致发生阳极板飞灰板结或阴极线“肥大”等现象[13]。3台机组静电除尘器的本体阻力如图3所示。3台机组静电除尘器阻力均小于300 Pa（本体+进出口烟道），在正常范围内。电厂仍需密切监测静电除尘器的本体阻力参数，本体阻力值升高时，及时检查振打系统及气流均布性，降低除尘器烟尘超标及风机电耗增加的风险[14]。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.F003图33台机组静电除尘器的本体阻力3结语已投产并实施超低排放的3台300 MW级燃煤机组静电除尘器的整体运行性能良好，但仍存在烟气流场分布差等问题和漏风率、本体阻力超设计值的可能性，存在除尘器烟尘超标的风险，建议燃煤电厂在机组停机检修时注意以下方面：（1）大小修期间对静电除尘器进口烟气导流板进行检修，若存在磨损、脱落、变形、移位等情况应及时修复，必要时可以进行物模和数模试验，进一步优化除尘器进口流场；（2）定期对除尘器壳体进行密封检修，人孔门附近、壳体焊接处及转动与固定部件连接处应重点排查，降低漏风率；（3）对除尘器振打系统进行检修维护，必要时提高运行振打频率，降低飞灰在除尘器壳体内部板结的风险。静电除尘器处理烟气为高浓度粉尘烟气，工作环境较恶劣，需要燃煤电厂在静电除尘器的实际运行过程中加强对温度、流场、阻力、漏风等参数的监控，在检修期间进行针对性的检查，消除缺陷，确保静电除尘器能够长期、稳定、达标运行。10.3969/j.issn.1004-7948.2022.10.012.F004