200MW機(jī)組電除塵器的優(yōu)化改造

白國鋼

(華電能源股份有限公司牡丹江第二發(fā)電廠，黑龍江牡丹江157015)

0 引言

華電能源牡丹江第二發(fā)電廠(以下簡稱牡二電廠)#7機(jī)組(200MW)電除塵器由于設(shè)計(jì)除塵效率偏低，導(dǎo)致煙塵排放濃度嚴(yán)重超標(biāo)。因此，迫切需要對#7機(jī)組電除塵器進(jìn)行優(yōu)化改造，以提高除塵效率，減少煙塵排放濃度，降低企業(yè)污染排放水平，改善大氣環(huán)境質(zhì)量。改造后的電－袋復(fù)合式除塵器能夠達(dá)到國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。

1 電除塵器的改造原因

(1)牡二電廠#7機(jī)組(200MW)電除塵器是由蘭州電力修造廠于1995年設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的雙室三電場靜電除塵器。型號，LZ－WDFH－330×2×1;鍋爐煙氣量，1400000m3/h;煙溫，＜160℃;設(shè)計(jì)除塵效率，99%;出口煙塵排放質(zhì)量濃度，≤100mg/m3。目前實(shí)際除塵效率為98.94%，煙塵排放質(zhì)量濃度平均值為129mg/m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國家環(huán)保煙塵排放質(zhì)量濃度≤50mg/m3的控制指標(biāo)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

(2)在#7機(jī)組啟、停及低負(fù)荷燃燒投油助燃期間，為防止電極污染、結(jié)垢和積灰，存在著由于靜電除塵器不能投運(yùn)而造成煙塵排放濃度超標(biāo)的問題。

(3)靜電除塵器的除塵效率受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻的影響，不能捕集燃用低硫煤產(chǎn)生的高比電阻粉塵和對人體有害的0.1～2.0μm微細(xì)粉塵，很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

(4)#7機(jī)組電除塵器各系統(tǒng)部件腐蝕、磨損、開焊、松動的情況非常嚴(yán)重，陰極線設(shè)計(jì)強(qiáng)度低，斷線的缺陷經(jīng)常發(fā)生，造成電場短路跳閘無法運(yùn)行。

(5)振打軸套和托板平均磨損已超過2/3，振打軸系整體下沉，撥叉撥動振打錘的位置偏移造成振打力下降，陰極瓷軸斷裂頻繁。嚴(yán)重影響#7機(jī)組電除塵器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

(6)除塵器屋面板的下層底板及保溫巖棉已全部腐蝕脫落。屋面板的上層頂板原厚度為5mm，目前平均厚度僅為2mm。由于頂部保溫失去作用，造成電場冬季經(jīng)常結(jié)露跳閘。

(7)自動化水平差，需手動調(diào)整二次電壓和二次電流。

2 電除塵器改造原則及選型分析

確定#7機(jī)組除塵器改造原則并對除塵器選型技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表2。電－袋復(fù)合式除塵器能夠滿足國家環(huán)保煙塵排放質(zhì)量濃度≤50mg/m3的要求且不受煤種、煙氣特性的影響，特別適用于已投產(chǎn)不達(dá)標(biāo)，場地受到限制的舊電除塵器的改造項(xiàng)目。

3 電除塵器改造主要實(shí)施方案

(1)2008年10—12月，牡二電廠利用#7機(jī)組大修的機(jī)會，對電除塵器進(jìn)行優(yōu)化改造，電－袋組合式除塵器型號為DLP330－772×8。

(2)在保留原有電除塵器的進(jìn)/出風(fēng)口喇叭、氣流分布板、進(jìn)口煙道、殼體、灰斗、第1電場不動，第2電場、第3電場外殼及鋼支架不變的條件下，僅對原電除塵器的吊掛大梁以上部分進(jìn)行電－袋復(fù)合除塵器設(shè)計(jì)改造。

表1 2008年1—9月#7機(jī)組靜電除塵器煙塵排放質(zhì)量濃度mg/m3

(3)在原有電除塵器基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，保留原有地基基礎(chǔ)、混凝土支架及鋼架，不增加除塵器縱向、橫向尺寸，可以加高殼體。

表2 #7機(jī)組除塵器改造原則和除塵器選型技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比

(4)原有電除塵器第2電場、第3電場拆除后，在原來電場空間改設(shè)為2通道(室)、4進(jìn)口、4出口、1個電場、8袋束旋轉(zhuǎn)噴吹脈沖袋式除塵器。在第1電場至后面布袋收塵之間設(shè)有煙氣均布裝置以保證煙氣均勻流過布袋。拆除原第2電場、第3電場的頂蓋，在保溫大梁上面新設(shè)高約3.2m的凈氣室，新增4個布袋凈氣室出口喇叭。

(5)電除塵器保溫及外護(hù)板全部更換，采用巖棉+外護(hù)彩鋼板改造。

(6)原電除塵器第1電場陰極線采用管狀芒刺線，它具有強(qiáng)度高、起暈電壓低和放電特性好的特點(diǎn)。陽極板采用雙峰陽極板，對陰陽極振打裝置進(jìn)行了檢修。對腐蝕、磨損、開焊、松動部件進(jìn)行更換改造。

(7)對原有電除塵器的電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造，以保證第1電場電除塵器的運(yùn)行。高壓硅整流電源型號為GGAJ02－0.8/72WH(2臺)和GGAJ02－0.6/72WH(2臺)。

(8)布袋除塵器的電氣系統(tǒng)和控制系統(tǒng)各增加1套。增加布袋除塵器的清灰氣源系統(tǒng)，每臺爐增加2臺羅茨風(fēng)機(jī)(1用1備)，每臺羅茨風(fēng)機(jī)的功率75kW。

(9)清灰系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，采用德國魯奇公司的低壓脈沖旋轉(zhuǎn)噴吹技術(shù)定期清灰，清灰控制方式采用可編程邏輯控制器PLC(ProgrammableLogic Controller)。

4 電－袋除塵器工作原理和性能特點(diǎn)

(1)DLP330－772×8型電－袋復(fù)合式除塵器工作原理:來自于鍋爐的煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入到電－袋除塵器電場通道，電場內(nèi)設(shè)有陰極線和陽極板，在陰極線和陽極板之間施加高壓的直流電壓并產(chǎn)生極不均勻的電場，通過陰極線端放電，使大部分帶有負(fù)電荷的粉塵附著在帶有正電荷的陽極板上，通過機(jī)械振打機(jī)構(gòu)對陽極板進(jìn)行振打清灰，使大部分粉塵振落到灰斗之中，隨粉塵排出送至灰漿泵房。煙氣攜帶未被電場捕集的細(xì)微粉塵，進(jìn)入到濾袋室內(nèi)透過濾袋完成了過濾，細(xì)微粉塵被阻擋在濾袋的外表面，過濾后的潔凈氣體通過濾袋內(nèi)部的排風(fēng)總管排出。隨著布袋除塵器濾袋表面的粉塵越積越厚，需要對濾袋表面的粉塵定期清灰，以防止除塵器阻力的上升。其工作原理如圖1所示。

(2)DLP330－772×8型電－袋復(fù)合式除塵器的性能特點(diǎn)。

1)前級靜電除塵器與后級布袋除塵器按串聯(lián)式布置。前級靜電除塵器電場預(yù)收煙氣中70%～80%的粉塵，后級布袋除塵器收集煙氣中剩余的粉塵，包括捕獲燃用低硫煤產(chǎn)生的高比電阻粉塵和對人體有害的0.1～2.0μm微細(xì)粉塵。

2)電－袋復(fù)合式除塵器解決了在機(jī)組啟、停及低負(fù)荷燃燒投油助燃期間，靜電除塵器不能投運(yùn)而造成煙塵排放濃度超標(biāo)的技術(shù)難題。

3)電－袋除塵器的除塵效率不受煤種、煙氣特性、飛灰高比電阻等影響，排放質(zhì)量濃度容易達(dá)到≤50mg/m3的要求，且長期穩(wěn)定、高效。

4)電－袋復(fù)合除塵器解決了布袋除塵器濾袋使用壽命短的難題，相對延長濾袋的使用壽命，降低除塵器的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，濾袋共6524個。

圖1 電－袋除塵器左(右)室工作原理圖

①濾袋纖維采用進(jìn)口材料，材質(zhì)為PPS+P84，濾袋材料短時耐溫不小于180℃，保證電－袋復(fù)合式除塵器在4年內(nèi)布袋破損率≤5%。

②前級靜電除塵器電場的除塵效率和荷電作用能夠捕集粗顆粒粉塵，大幅度降低煙氣進(jìn)入到濾袋室內(nèi)的粉塵濃度，減少了對濾袋的沖擊和磨損，延長了濾袋使用壽命。

③電－袋復(fù)合除塵器解決了布袋除塵器的阻力大的難題。由于電－袋除塵器后級濾袋收集的粉塵量少，運(yùn)行阻力較低(低于1200Pa)。

5 改造后的電－袋除塵器的社會和經(jīng)濟(jì)效益

(1)為了驗(yàn)證改造后的電－袋復(fù)合式除塵器的運(yùn)行性能，牡二電廠委托黑龍江省電力監(jiān)督檢測中心于2009年3月10日和22日進(jìn)行了該電－袋復(fù)合式除塵器性能考核試驗(yàn)，并對電－袋除塵器的性能作出評價，見表3。

(2)自2009年4月以來，#7機(jī)組電－袋除塵器煙塵排放質(zhì)量濃度日常指標(biāo)平均值為21.88mg/m3(見表4)，完全滿足國家環(huán)保煙塵排放質(zhì)量濃度≤50.00mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)的要求，#7機(jī)組除塵器優(yōu)化改造目標(biāo)已達(dá)到，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如圖2所示。

表3 牡二電廠#7機(jī)組電－袋除塵器性能評價

(3)自2009年4月以來，#7機(jī)組電－袋除塵器正常投入，自動化水平達(dá)到了PLC程序自動投入率達(dá)到100%的效果。

表4 2009年4—12月#7機(jī)組電－袋除塵器煙塵排放質(zhì)量濃度(煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù))mg/m3

圖2 #7機(jī)組除塵器優(yōu)化改造前、后煙塵排放質(zhì)量濃度對比柱狀圖

(4)#7機(jī)組電－袋除塵器社會效益突出，減少了煙塵排放濃度，改善了周邊大氣環(huán)境質(zhì)量，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比見表5。

(5)因電廠煙塵排放濃度超標(biāo)引起的其他負(fù)面影響及損失還很大(包括指標(biāo)完成情況)，經(jīng)濟(jì)效益有所下降。#7機(jī)組除塵器優(yōu)化改造后，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。除塵器改造投入700萬元，每年在減少電量消耗、排污費(fèi)用、控制運(yùn)行成本以及干灰回收利用方面可節(jié)約資金297萬元，2年多就可收回投資。改造后，節(jié)省了大量資金，間接經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，除塵器優(yōu)化改造前、后經(jīng)濟(jì)效益對比見表6。

6 電－袋除塵器運(yùn)行調(diào)整

(1)應(yīng)加強(qiáng)煤質(zhì)監(jiān)督，做好混、配煤工作。運(yùn)行人員應(yīng)及時掌握煤質(zhì)和變化情況，通過制粉系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整，控制好煤質(zhì)均勻性及煤粉細(xì)度，以免使飛灰濃度增加，飛灰顆粒增大變硬。

(2)依據(jù)DL/T461—2004《燃煤電廠電除塵器運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則》的要求，將電場電壓、電流運(yùn)行參數(shù)，合理的振打清灰周期等內(nèi)容編入《電－袋復(fù)合式除塵器補(bǔ)充規(guī)程》。加強(qiáng)值班員的技術(shù)培訓(xùn)，提高值班員的技術(shù)水平和責(zé)任心。

(3)#7機(jī)組除塵器優(yōu)化改造為電－袋復(fù)合式除塵器后，煙塵排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家環(huán)保煙塵排放質(zhì)量濃度≤50mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)要求，為使煙塵排放濃度對大氣環(huán)境的污染程度降至最低，應(yīng)制訂1套可行性調(diào)整方案。

(4)布袋除塵器在啟動和運(yùn)行時，為了保護(hù)濾袋，需要對布袋采取一定的保護(hù)措施。

1)每次鍋爐啟動前，為了避免油煙粘袋損壞濾袋，應(yīng)確認(rèn)濾袋表面粉塵層的厚度情況，通過設(shè)置預(yù)涂灰系統(tǒng)來對濾袋進(jìn)行安全防護(hù)。預(yù)涂灰是非常關(guān)鍵的一項(xiàng)措施，預(yù)涂灰的好壞直接影響到袋式除塵器的運(yùn)行阻力、濾袋壽命、除塵效率等。#7機(jī)組大修后啟動預(yù)涂灰用量160t，成本1.6萬元。

2)在鍋爐出口煙氣短期超溫＞180℃時，為了保護(hù)濾袋，采用噴水霧化降溫系統(tǒng)，設(shè)置在鍋爐出口至進(jìn)口匯箱水平管道上，保證足夠的距離。

3)#7機(jī)組電－袋除塵器PLC程序自動正常投入。

4)電場設(shè)定合理的電壓、電流參數(shù)。在正常運(yùn)行時，一次電流60.0A、二次電流0.2A，一次電壓160V、二次電壓60kV。前區(qū)需要更大的二次電流以保證預(yù)除塵效率。

5)布袋區(qū)設(shè)定合理的振打、清灰周期。正常運(yùn)行時設(shè)定“壓差清灰”，“壓差清灰”為PLC系統(tǒng)自動清灰模式。

表5 #7機(jī)組除塵器優(yōu)化改造前、后經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)對比

表6 #7機(jī)組除塵器優(yōu)化改造前、后經(jīng)濟(jì)效益對比

①慢速清灰壓差設(shè)定800Pa，脈沖閥動作脈沖時間15s。

②正常清灰壓差設(shè)定1000Pa。脈沖閥動作脈沖時間10s。

③快速清灰壓差設(shè)定1200Pa，脈沖閥動作脈沖時間5s。

機(jī)組啟、停時可設(shè)定“定時清灰”或“手動清灰”。在滿足運(yùn)行的前提下，合理的清灰周期可使清灰壓力低、清灰周期長，有利于濾袋的使用壽命。清灰過于頻繁產(chǎn)生的二次揚(yáng)塵增加袋區(qū)的阻力，并增加振打機(jī)構(gòu)的故障發(fā)生幾率。

6)灰斗及時排灰是保證除塵器穩(wěn)定運(yùn)行和安全的重要措施，沖灰水量充足。加強(qiáng)設(shè)備巡回檢查并及時、到位，防止堵灰現(xiàn)象的發(fā)生。

7 結(jié)束語

我國“十一五”規(guī)劃綱要中提出節(jié)能減排的總體目標(biāo)為:主要污染物排放總量減少10%。牡二電廠通過對#7機(jī)組(200MW)除塵器優(yōu)化改造，完全滿足國家環(huán)保部門有關(guān)煙塵排放質(zhì)量濃度≤50 mg/m3標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時，管理質(zhì)量意識和環(huán)保意識都得到了提高。#7機(jī)組改造后不僅實(shí)現(xiàn)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，而且社會效益也十分顯著，減少了對城市周邊大氣環(huán)境的污染，體現(xiàn)了“以人為本，綠色環(huán)保，科學(xué)發(fā)展”的企業(yè)理念，為節(jié)能減排做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

[1]王勇，董雪峰，江得厚.電－袋除塵器在大型火電機(jī)組的應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2009，31(7):73－75.

[2]黃新遠(yuǎn).電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整[M].北京:中國電力出版社，2002.