1 技術(shù)背景

目前國(guó)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(jī)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(diǎn)為：振打棒或振打錘擊打方向?yàn)榇怪毕蛳?，振打點(diǎn)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(jī)械振打技術(shù)的主要特點(diǎn)為：分為側(cè)向底部撓臂錘振打、側(cè)向多點(diǎn)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(duì)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(diǎn)。其中與側(cè)部振打相對(duì)應(yīng)的波狀形陽(yáng)極板和與頂部電磁振打相對(duì)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(diǎn)。隨著我國(guó)新排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和市場(chǎng)的需求，對(duì)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(guó)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(jiǎn)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(diǎn)，受到用戶的廣泛歡迎。

2 BEL型電除塵器特點(diǎn)

2.1BEL型電除塵器總體構(gòu)成與電場(chǎng)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(yáng)極振打裝置、6—雙層密封人孔門、7—灰斗、8—陽(yáng)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(jī)地結(jié)合，使這兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)。

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

 

在這種電場(chǎng)極配形式下，電暈線輻射到極板表面各點(diǎn)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(diǎn)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(chǎng)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(yáng)極板的優(yōu)點(diǎn)

（1）波狀形陽(yáng)極板與相同長(zhǎng)度和高度的C形板相比，可增加10%的收塵面積（即電暈線實(shí)際輻射陽(yáng)極板的表面積為其投影面積的1.1倍），從而實(shí)現(xiàn)在電除塵器殼體長(zhǎng)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(yáng)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(chǎng)很均勻，可推遲出現(xiàn)火花，增大運(yùn)行電壓，有效提高除塵效率。

（3）波狀形陽(yáng)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(qiáng)的捕集高比電阻粉塵能力，可提高對(duì)細(xì)微塵粒的擴(kuò)散荷電與捕集效率。由于陽(yáng)極板表面上粉塵層內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E塵層=ρi（ρ為粉塵的比電阻，i為電流密度），因此，對(duì)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(shí)會(huì)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(duì)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(yàn)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(yáng)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(yáng)極板表面的場(chǎng)強(qiáng)分布較均勻，沒有明顯的峰值。而C形板表面的場(chǎng)強(qiáng)分布均勻性較差，會(huì)過早出現(xiàn)火花。     

（5）波狀形陽(yáng)極板比C形板更適于高風(fēng)速下運(yùn)行，并對(duì)工況變化適應(yīng)性強(qiáng)。試驗(yàn)證實(shí)，隨著電場(chǎng)風(fēng)速的逐步提高，兩者的除塵效率均有下降，但波狀形陽(yáng)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(yáng)極板的除塵效率下降較為緩慢。這說明波狀形陽(yáng)極板比C形板更適于高風(fēng)速下運(yùn)行。換言之，采用波狀形陽(yáng)極板的電除塵器對(duì)工況煙氣溫度、煙氣量的波動(dòng)適應(yīng)性較好，有利于確保電除塵器長(zhǎng)期高效運(yùn)行。波狀形陽(yáng)極板與C形板效率對(duì)比情況見下表。     

2.3陽(yáng)極振打清灰方式

鑒于波狀形陽(yáng)極板自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其懸吊方式的特殊性，陽(yáng)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(jī)構(gòu)簡(jiǎn)潔、活動(dòng)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(yáng)極下部振打機(jī)構(gòu)對(duì)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(chǎng)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(diǎn)的振打加速度過大會(huì)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(gè)電場(chǎng)分為兩個(gè)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(duì)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(yàn)中，當(dāng)頂部電磁錘振打器高度提升為300mm時(shí)，最小振打加速度值可達(dá)100g以上，其加速度分布相對(duì)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(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行安全可靠、便于維護(hù)管理；振打強(qiáng)度、頻率、順序均可實(shí)時(shí)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(qiáng)度大于徑向強(qiáng)度，因此不易斷線，提高了電除塵器運(yùn)行的可靠性，振打器還可在不停機(jī)的條件下實(shí)施檢修?？蛇m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(jì)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(jī)構(gòu)在電場(chǎng)內(nèi)部所占的空間位置，提高電場(chǎng)內(nèi)部空間利用率，使得除塵器電場(chǎng)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(gè)電場(chǎng)占地長(zhǎng)度可縮短1m左右，因此一臺(tái)四電場(chǎng)BEL型電除塵器在長(zhǎng)度上可節(jié)省4m，從而可解決一些場(chǎng)地有限的電除塵器工程項(xiàng)目中的工藝布置問題,并可節(jié)約一定的工程費(fèi)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(jī)-80C196KB為主控芯片，在控制功能上采用雙重火花檢測(cè)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(dòng)檢測(cè)動(dòng)態(tài)伏安特性曲線族，可采集并存儲(chǔ)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(lì)磁和超油溫檢測(cè)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(chǎng)應(yīng)用

BEL型電除塵器第一臺(tái)工業(yè)樣機(jī)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(yùn)行幾年，主要問題如下：

（1）陽(yáng)極板腐蝕、變形、錯(cuò)位嚴(yán)重；

（2）陰極斷線率高，陰極大框架變形，影響電場(chǎng)正常工作；

（3）陽(yáng)極板上部積灰嚴(yán)重，后電場(chǎng)陰極線肥大；

（4）陰陽(yáng)極側(cè)部機(jī)械振打機(jī)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(duì)該臺(tái)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(chǎng)同極間距為400mm，第二、三電場(chǎng)同極間距為460mm，以便于提高電場(chǎng)工作電壓和提高對(duì)細(xì)微粉塵的捕集能力。

（2）采用波狀形陽(yáng)極板與針芒刺線取代原陰陽(yáng)電極。

（3）陰極系統(tǒng)采用微機(jī)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(yáng)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(jì)，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(yáng)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(duì)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(jì)進(jìn)口喇叭氣流均布機(jī)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(chǎng)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(duì)所有的密封部位進(jìn)行全面更換。

（13）采用一臺(tái)微機(jī)集控柜更換原振打、加熱控制柜。

該臺(tái)BEL型電除塵器設(shè)備于2002年初安裝完畢并投入運(yùn)行，運(yùn)行前對(duì)設(shè)備做了冷態(tài)氣流分布測(cè)試和振打加速度測(cè)試，實(shí)測(cè)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(chǎng)陰陽(yáng)極振打加速度測(cè)試，實(shí)測(cè)陰極最小加速度值為120g，整個(gè)框架加速度分布相對(duì)均方根差值僅為0.26；實(shí)測(cè)陽(yáng)極最小加速度值高達(dá)383g，板排加速度分布相對(duì)均方根差值僅為0.31，滿足小于0.40的國(guó)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(yùn)轉(zhuǎn)半年后，進(jìn)行了熱態(tài)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果為：在機(jī)組滿負(fù)荷工況下，實(shí)測(cè)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(cè)試結(jié)果，電除塵器改造后各項(xiàng)性能保證值均滿足合同協(xié)議要求。

按實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算，改造后的樣機(jī)每年可減少?gòu)臒焽柘虼髿馀欧诺姆蹓m約600噸。實(shí)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(diǎn)。

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(chǎng)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(jià)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(chǎng)應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：（略）