新型高效除塵器提效改造技術(shù)

(華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310 )

0 引 言

華能上安電廠6號機(jī)組為600 MW國產(chǎn)超臨界空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，配套東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG2090/25.4-Ⅱ7型鍋爐，6號機(jī)組于2008年7月16日投入商業(yè)運(yùn)行，機(jī)組配套福建龍凈環(huán)保公司設(shè)計制造的兩臺BEL型雙室四電場除塵器，原電除塵器主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 6號電除塵器誰參數(shù)

上安電廠6號機(jī)組根據(jù)當(dāng)時較低的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)備選型偏小，電除塵器的設(shè)計效率較低。電除塵器設(shè)計的保證除塵效率≥99.72%，比集塵面積為97.72 m2/m3/s，根據(jù)電除塵試驗實測除塵器效率為99.8%(100%負(fù)荷)、99.8%(75%負(fù)荷)，電除塵器入口含塵濃度為41 g/Nm3，除塵器出口排放濃度分別為76.8 mg/Nm3(100%負(fù)荷)、71 mg/Nm3(75%負(fù)荷)，滿足原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但高于除塵器出口30 mg/Nm3(脫硫除塵效率按40%計)排放限值。

2013年2月，環(huán)保部發(fā)布14號公告要求，47個重點(diǎn)城市的主城區(qū)火電廠從2014年7月1日起達(dá)到煙塵特別排放限值20 mg/Nm3。上安電廠屬于重點(diǎn)地區(qū)，須執(zhí)行煙囪入口煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3要求，須進(jìn)行6號機(jī)組除塵器提效改造。

1 改造方案的確定

因電廠6號機(jī)組引風(fēng)機(jī)緊隨除塵器出口橫向布置，除塵器后側(cè)空間設(shè)備布置非常緊湊，無新增電場位置。同時受60天檢修工期限制，引風(fēng)機(jī)移位、新增電場方案無法實施，因此，只能充分利用現(xiàn)有除塵器位置進(jìn)行改造。在不新增電場的情況下，確保電除塵提效改造后滿足達(dá)標(biāo)排放要求，達(dá)到99.93%的除塵效率，仍是一個技術(shù)難題。在借鑒其它電廠成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，采用多種電除塵器提效新技術(shù)，創(chuàng)新組合模式，開辟除塵器綜合提效改造新路：

(1)充分挖掘擴(kuò)容潛力，優(yōu)化原除塵器出口罩形式，改進(jìn)支撐結(jié)構(gòu)，縮短出口罩長度將末電場向爐后擴(kuò)容1 m，第四電場擴(kuò)容后采用復(fù)合雙區(qū)結(jié)構(gòu)以提高四電場除細(xì)微塵粒效果，有效增加集塵面積6 669 m2，比集塵面積增大18.34 m2/m3/s；

(2)采取電除塵器前加裝低低溫?zé)煔鈸Q熱器降低排煙溫度以降低煙塵比電阻、提高電除塵器比集塵面積；

(3)前三電場高頻電源改造以提高原有電場收塵效果。通過以上新技術(shù)組合模式實現(xiàn)除塵器出口煙塵排放小于30 mg/Nm3的目標(biāo)。

考慮脫硫協(xié)同除塵作用，將脫硫原有平板式除霧器更換為1級管式除霧器和2級屋脊式除霧器、吸收塔整體提高6.3 m，將最上層噴淋層與除霧器的間距由2 m增加至4米等一系列改造，提高脫硫除霧效果，減少漿液攜帶，最大限度提高脫硫系統(tǒng)的除塵效率，確保改造后設(shè)計除塵效率不低于40%。在電除塵出口排放小于30 mg/Nm3的情況下，實現(xiàn)最終煙囪排放小于20 mg/Nm3的目標(biāo)。

2 低溫電除塵器改造方案簡介

本方案主要由低低溫?zé)煔鈸Q熱器改造、高頻電源改造、電除塵器第四電場復(fù)合雙區(qū)結(jié)構(gòu)擴(kuò)容改造三部分組成。

2.1 低低溫?zé)煔鈸Q熱器改造

在空預(yù)器出口至電除塵器入口四分支煙道上設(shè)置四套煙氣換熱器，每套換熱器由五組換熱元件組成，每組換熱元件換熱面積834.5 m2(ND鋼材質(zhì)、雙H型鰭片)，設(shè)計將煙氣溫度由143℃降至123 ℃(考慮機(jī)組設(shè)有GGH,煙囪未做防腐，要求脫硫系統(tǒng)入口煙溫不小于123 ℃，本次改造預(yù)留二級換熱器安裝位置，二級換熱器安裝后，設(shè)計煙溫降至100 ℃)，冷卻水源取自7號低壓加熱器前、后，經(jīng)低低溫?zé)煔鈸Q熱器加熱后進(jìn)入6號低壓加熱器進(jìn)口；在換熱器進(jìn)、回水母管上設(shè)置再循環(huán)系統(tǒng)，低負(fù)荷狀態(tài)時，若汽機(jī)側(cè)來水溫度低于設(shè)定溫度時，啟動循環(huán)泵，進(jìn)行回水再循環(huán)，確保換熱器進(jìn)水溫度達(dá)到設(shè)定溫度；換熱器設(shè)置蒸汽吹灰系統(tǒng)，每套換熱器后側(cè)布置2臺吹灰器，吹灰汽源取自空預(yù)器吹灰汽源母管，如圖1所示。

圖1

2.2 高頻電源改造

為了充分發(fā)揮原有一至三電場的除塵效果，對前三電場進(jìn)行高頻電源改造。

常規(guī)的電除塵器可控硅工頻相控整流電源T/R產(chǎn)生的輸出可控硅工頻相控整流電源峰值電壓在靜電除塵器電場中觸發(fā)火花，限制了加在電極上的平均電壓，使其比高頻電源輸出直流電壓大幅降低，嚴(yán)重影響電除塵器的除塵效率。

工頻電源輸出紋波大，致使電暈電壓低下，波形為單一的工頻波，高頻電源輸出的直流電壓紋波系數(shù)小，靜電除塵器能夠以次火花發(fā)生點(diǎn)電壓運(yùn)行，提高了靜電除塵器的供電電壓和電流。

圖2 工頻電源與高頻電源二次電壓波形對比

對除塵器一、二、三電場進(jìn)行高頻電源改造，拆除原工頻電源，重新安裝12臺高頻電源和控制系統(tǒng)。對改造后的電除塵所有高壓電源進(jìn)行整合：一、二、三電場采用12套高頻電源獨(dú)立供電；針對第四電場粉塵度低，收塵困難的問題，末電場配置“機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電場”用于捕捉PM10以下的細(xì)微粉塵，每個煙道第四電場擴(kuò)容后電場前區(qū)作為荷電區(qū)，2個電場合用一臺大電流高頻電源，利于粉塵荷電；擴(kuò)容后電場后區(qū)作為收塵區(qū)，2個電場合用一臺高電壓工頻電源，提高除塵效率,總共安裝高頻電源14臺,工頻電源2臺。各電源分別獨(dú)立供電，使各區(qū)段的電氣運(yùn)行條件最佳化，能適應(yīng)高、低比電阻粉塵收集，防止高比電阻粉塵反電暈的發(fā)生和低比電阻粉塵的反彈，從而提高除塵效率。

將原配電柜工頻控制柜改造高頻配電柜，原配電柜中元器件拆除，面板中重新布置刀熔開關(guān)，塑殼斷路器，并通過銅排進(jìn)行連接，由頂部母排分別引入三相380 V動力電源至刀熔開關(guān)，柜體出線連接動力電纜至頂部高頻電源。

2.3 第四電場復(fù)合雙區(qū)擴(kuò)容改造

通過優(yōu)化出口罩結(jié)構(gòu)，將第四電場向后擴(kuò)容1 m，并對改進(jìn)電場內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有效長度由4.32 m增至5.76 m，單排陽極板由9塊增至12塊(共3組，每組4塊)，由單室35通道改為39通道(同極距由450 mm改為400 mm)，陽極板由原144排增至160排，實際增加集塵面積6 669 m2，擴(kuò)容后電場采用 BEH型機(jī)電復(fù)合式雙區(qū)結(jié)構(gòu)，即每組陽極板分別對應(yīng)1組陰極線排(陰極放電極)、陰極管排(陰極輔助收塵電極)，輔助收塵電極增加集塵面積5 868 m2，并改造陽極板振打方式由側(cè)部機(jī)械振打改為頂部電磁振打，降低振打故障率，提高振打效果。改造后電除塵器總集塵面積為99117 m2，結(jié)合前三電場高頻電源改造，滿足入口煙塵濃度為41 g/Nm3時出口煙塵濃度≤30 mg/Nm3(入口煙溫降至123 ℃)、 ≤20 mg/Nm3(入口煙溫降至100 ℃)。改造后第四電場極配布置示意圖，如圖3所示。

圖3 改造后第四電場極配布置示意圖

2.4 投資費(fèi)用

低低溫?zé)煔鈸Q熱器、電除塵器前三電場高頻電源改造、電除塵器第四電場提效改造三項改造項目，中標(biāo)單位均為福建龍凈環(huán)保股份有限公司。其中，低低溫?zé)煔鈸Q熱器改造投資費(fèi)用為900萬元，電除塵器前三電場高頻電源改造投資費(fèi)用為225.5萬元，電除塵器第四電場提效改造投資費(fèi)用1 299萬元，合計投資2 424.5萬元。

3 改造結(jié)果

(1)低低溫?zé)煔鈸Q熱器，投運(yùn)后煙氣溫降滿足設(shè)計要求(部分運(yùn)行工況見表2)。

表2 6號機(jī)組低溫?zé)熇淦魍哆\(yùn)后運(yùn)行參數(shù)表

低低溫?zé)煔鈸Q熱器投運(yùn)后，降低凈發(fā)電煤耗約0.56 g/kwh，按2013年發(fā)電量363 067.1萬Kwh計，年節(jié)約標(biāo)煤約2 033.2 t。

(2)電除塵器空載升壓一至三電場二次電壓均在55～60 kV之間，二次電流均在1 400～1 500 mA之間，且二次電壓、二次電流波形穩(wěn)定，火化率限制在可控范圍之內(nèi)，極板極線無積塵現(xiàn)象，電場無短路放電；四電場荷電區(qū)二次電壓約43 kV左右，二次電流1 600 mA左右，四電場收塵區(qū)二次電壓約40 kV左右，二次電流100 mA左右，具有較好的荷電、收塵效果；各電場均運(yùn)行在較高的電壓、電流區(qū)間，六號機(jī)組負(fù)荷600 MW穩(wěn)定運(yùn)行，A側(cè)煙道濁度儀指示17%～18%，B側(cè)煙道濁度儀指示10%～11%，除塵器出口粉塵度在20 mg/Nm3以內(nèi)。

2014年2月22日至3月05日，河北省電力公司電力科學(xué)研究院進(jìn)行了6號機(jī)組電除塵器性能試驗，試驗結(jié)果如表所示，在除塵器入口煙溫降至123 ℃后，改造后除塵效率大于99.94%，出口煙塵含量小于16.12 mg/Nm3；試驗加大低溫?zé)熇淦鞯慕o水量，將入口煙溫降至110 ℃后，除塵效率大于99.95%，出口煙塵含量小于12.26 mg/Nm3，達(dá)到了煙囪入口煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3排放要求，改造效果良好。

4 結(jié)束語

華能上安電廠成功實施了“低低溫+高頻電源控制技術(shù)+末電場復(fù)合雙區(qū)技術(shù)擴(kuò)容”除塵器綜合提效改造，兼顧煙塵達(dá)標(biāo)排放、降低初投資及維護(hù)費(fèi)用，實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，不僅為電廠后續(xù)的除塵器改造工作積累了豐富的經(jīng)驗，也為兄弟電廠進(jìn)行除塵器改造提供有益借鑒，見表3和表4。

表3 6號機(jī)組電除塵器試驗結(jié)果一覽表(煙冷器出口煙溫降至123 ℃)

表4 6號機(jī)組電除塵器試驗結(jié)果一覽表(煙冷器出口煙溫降至110 ℃)