1、背景
2013年初，我國多地出現(xiàn)了多日霧霾天氣，部分城市居民明顯感受到了呼吸道不適，能見度降低，公共交通及市民的生活受到影響，引起了全民對于空氣污染治理的警覺。除去汽車尾氣排放、建筑行業(yè)等露天作業(yè)現(xiàn)場的揚塵外。我國的高污染行業(yè)，例如火電、鋼鐵、有色金屬及水泥等生產企業(yè)基本都配備了除塵設備。其形式主要為靜電除塵器、布袋除塵器以及電袋復合式除塵器。其中，靜電除塵器的發(fā)展時間zui久，*zui高。同時，因其維護工作量小、設備可靠性高，廣受污染治理企業(yè)的好評。但是，現(xiàn)有的靜電除塵器在項目建設時期，多數(shù)遵從50mg/Nm3出口排放標準，還有為數(shù)不少的早期項目遵從了100～150mg/Nm3出口排放標準。已遠遠不能滿足現(xiàn)有需求。隨著火電廠大氣污染物排放標準的實施，重點地區(qū)火電廠排放降至20mg/Nm3，非重點地區(qū)降至40mg/Nm3。國內現(xiàn)有火電機組均不同程度地面臨粉塵排放技改局面。
同時，已建項目的改造條件基本都具有如下共同點：場地受限、工期較短、希望盡量減少土建施工和設備更換、不可預期的煤質變化。這些都向我國的靜電除塵技術提出了挑戰(zhàn)。
2、主要除塵改造技術
2.1 國內技術
2.1.1 傳統(tǒng)靜電除塵改造
傳統(tǒng)靜電除塵器改造路線以增加收塵面積為原則，根據(jù)現(xiàn)場條件，增加電場數(shù)、增加除塵器的有效寬度和增加除塵器有效高度為手段。上述方法的優(yōu)點是技術成熟、可靠性高、對于配套設備無特殊要求。在增加電場數(shù)可滿足排放的條件下，高壓電源及控制柜可做獨立增設，對原有系統(tǒng)的改動較少。缺點是目前有充分場地富裕量的項目偏少。適用的項目范圍較窄。同時，由于除塵器灰斗的改變，原有的輸灰系統(tǒng)需要做增設或輸灰路線改造。
2.1.2 機電多復式雙區(qū)技術
機電多復式雙區(qū)電除塵器的設計， 前級電場采用常規(guī)結構； 在末級電場內將其設計成一個標準復式雙區(qū)結構。即*個荷電區(qū)+ *個收塵區(qū)， 第二個荷電區(qū)+ 第二個收塵區(qū)。同一電場內， 荷電區(qū)與收塵區(qū)供電電源分開， 荷電區(qū)用一套高壓電源， 收塵區(qū)用另一套高壓電源。
從電除塵原理上分析，此項技術的目的是利用荷電區(qū)的高電流增加粒子荷電，利用收塵區(qū)的高電壓增加場強，從而提高收塵效率。并且通過分區(qū)，使每個供電電源所需支持的收塵面積減小，國內的高頻電源就可滿足。從實驗數(shù)據(jù)看，這種改造方案與常規(guī)結構電場相比的優(yōu)點是：一是捕集粉塵的平均效率比較高； 二是能夠捕集到更為細小的荷電塵粒； 三是擁有較大表面積的管式陰極線， 可以捕集荷正電的塵粒； 四是對煙塵的適應性比較廣， 適合收集高、中、低比電阻粉塵。
同時，其缺點是：一是由于電源采用高頻電源，因而受到高頻電源性能的制約，大型機組的適應性還有待驗證。二是雙區(qū)改造區(qū)域必須對內件進行改造，將陰極改造為管狀線。改造工作量相對較大。三是電氣部分將原有的一個供電區(qū)一分為二，必須對原供電區(qū)的高壓部分進行更換和增設，上位機等一系列的信號通訊等，都需要更新。
2.1.3 濕式靜電除塵器改造技術
濕式靜電除塵器在結構上有兩種基本型式：管式和板式。管式濕式靜電除塵器的集塵極為多根并列的圓形或多邊形金屬管，放電極均布于極板之間。板式靜電除塵器的集塵極呈平板狀，可獲得良好的水膜形成的特性，極板間均布電暈線，板式濕式靜電除塵器可用于處理水平或垂直流動的煙氣。
管式濕式除塵器的優(yōu)勢在于可以與濕法脫硫塔做一體化設計，在脫硫改造時，可以將除塵器的占地面積降至零。對于場地條件受限制的火電及鋼鐵行業(yè)是*的選擇。其缺點是，管狀濕式靜電除塵器只能用于處理垂直流動的煙氣。
2.2*
2.2.1 大功率三相電源
從電除塵原理的根本出發(fā)，增加場強是在本體不做改動的情況下，zui有效的提高收塵效率的方法。大功率三相電源的成功研發(fā)，將此設想變?yōu)榭赡堋Ｍ瑫r，三相電源與高頻電源的控制部分，在功能上，同樣可實現(xiàn)節(jié)能調節(jié)。因而，在實際能耗使用上，與采用高頻電源相近。并且，因三相電源采用可控硅進行整流變的控制，比高頻電源所采用的IGBT逆變整流來得更加可靠。更為重要的是，三相電源可以將輸出電壓做的更高，更接近擊穿電壓，以達到zui高的靜電除塵器內部場強。因此，在歐洲，大功率三相電源在靜電除塵器的改造上得到了廣泛應用。
2.2.2 低低溫除塵技術
在電除塵器上游設置熱回收裝置，使得電除塵器入口煙氣溫度降低，從而使除塵器性能提高的技術稱為低低溫電除塵技術。此種技術在日本得到了較高的推廣，并有多項工程實例，據(jù)資料顯示，已有1000MW機組的成功案例。
低低除塵器改造更多的是結合脫硫、脫硝系統(tǒng)的整體工藝進行考慮。其主要工藝流程如下圖所示。該系統(tǒng)由兩個主要設備組成，一是低低溫電除塵器，二是低溫換熱器。低溫換熱器的目的主要就是降低煙氣溫度至92℃，降低粉塵比電阻，提高收塵效率。在國內的設計院，還有一種做法是選用低溫省煤器，直接降低鍋爐出口煙氣溫度，再通過低低溫除塵器進行除塵。日本的工程實例證明，粉塵出口排放可降低至30mg/Nm3以內。
從除塵器的單體上分析，需要注意煙氣降溫后的設備防腐問題。此種技術的應用更大的意義還是在于整個煙氣凈化系統(tǒng)工藝改造上。
3、技術對比
上述介紹的各項技術都具有了成功案例，可見對于減排都有其適用的范圍。從工程造價看，我們以改造為例，一臺600MW火電機組。傳統(tǒng)電除塵改造、機電多復式雙區(qū)、移動極板改造未電場的建設成本均達到了1000萬人民幣左右。濕式除塵器的改造和低低溫除塵器的改造價格相當于新建除塵器，因而價格更高。三相電源的改造依據(jù)不同工況，其改造價格在100至1000萬人民幣內不等。因此，具有一定的市場空間。
從技術方案看，機電多復式雙區(qū)、移動極板改造均在末電場進行，當排放標準進一步提高時，將無提升的空間。而三相電源的改造可以隨著排放標準的提高，進一步增加更換的高壓系統(tǒng)的臺數(shù)。根據(jù)歐洲某650MW機組的改造實例看，僅以更換相當于我國雙室五電場的除塵器全部10個供電區(qū)的高壓系統(tǒng)，就可達到出口排放5mg/Nm3的效果?？梢姶隧椉夹g，具有較大的應用前景。
4、結論
我國目前的靜電除塵器技術多是于八、九十年代從歐美引進。根據(jù)我廠2012年，與歐洲*技術公司的合作交流發(fā)現(xiàn)，歐洲的靜電除塵器技術已經做了較大的調整。其高壓組件得到了發(fā)展，為提高除塵器內部場強提供了保障。同時，也使得本體結構的用鋼量得以減少，結構更緊湊。內件也不再拘泥于過去的極板寬度和陰極線形式，與高壓電源配套做了改進。目前，可以達到出口排放5～10mg/Nm3，與國內的布袋除塵技術相媲美。
從日本引入的低低溫除塵器也在國內引起了熱議。由于此種技術對于設備防腐的要求很高，所以，造價及我國原材料和生產、安裝工藝上是否可滿足需求是此項技術在中國推廣的關鍵。
綜合中國國情，考慮業(yè)主對于設備造價接受程度、運行后的維護成本以及我國對于節(jié)能減排、綠色環(huán)保的政策指導。發(fā)展高壓組件及更新極配形式以優(yōu)化靜電除塵器性能應成為我國火電機組除塵器改造的方案。
