降低300MW機(jī)組鍋爐煙塵排放濃度

張永智

（大唐洛陽熱電有限責(zé)任公司,河南 洛陽 471039）

降低300MW機(jī)組鍋爐煙塵排放濃度

張永智

（大唐洛陽熱電有限責(zé)任公司,河南 洛陽 471039）

本文針對電除塵器陰極線設(shè)計缺陷和單相電源效率低等方面的原因分析，詳細(xì)闡述火電機(jī)組降低電除塵器煙塵排放濃度和提高除塵效率的改造方法，實踐證明電除塵器陰極線和控制電源改造后，環(huán)保和節(jié)能效果顯著，對同類型機(jī)組電除塵器改造具有借鑒意義。

電除塵器；煙塵排放濃度；原因分析；除塵效率

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，霧霾的形成越演越烈，這已成為全人類面臨的嚴(yán)峻問題，而資源的合理充分利用、環(huán)境保護(hù)和能源節(jié)約又是我們進(jìn)行可持續(xù)發(fā)展的一個重要方針政策。因此，環(huán)保是我們生產(chǎn)、生活中的一項重要工作。電除塵器作為環(huán)保除塵的重要設(shè)備，具有除塵效率高、減少煙塵排放，而電除塵器運行方式的優(yōu)化與否，決定了該設(shè)備節(jié)電的效果和環(huán)保運行的重要性。

為了適應(yīng)越來越高的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，確保煙氣達(dá)到《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）要求，完成洛陽市2013年創(chuàng)模暨碧水藍(lán)天工程責(zé)任目標(biāo)任務(wù)，大唐洛陽熱電有限責(zé)任公司對2×300MW機(jī)組的除塵器實施技術(shù)改造，按期完成煙塵治理任務(wù)，滿足政府要求，改善洛陽市環(huán)境質(zhì)量。

1 煙塵排放濃度高的現(xiàn)狀

1.1 電除塵器改造前煙塵排放濃度

大唐洛陽熱電有限責(zé)任公司的5號爐電除塵器型號：RWD/KFH—302-5×3.5-2。在煙道尾部配置兩臺雙室共20個高壓電場。5號爐電除塵器投運以來，執(zhí)行2003年《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2003），最高允許煙塵排放濃度為50 mg/Nm3，而《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）要求最高允許煙塵排放濃度為30 mg/Nm3。

1.2 電除塵器的現(xiàn)狀

（1）電除塵設(shè)計工況。電除塵器設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)完全相同并對稱布置，每臺除塵器有效通流面積為302m2，設(shè)計處理煙氣量85.50×104m3/h。在鍋爐燃用設(shè)計煤種時，自然循環(huán)燃煤鍋爐特性。電除塵器保證效率為99.85 ％，且鍋爐最高允許煙塵排放濃度為50 mg/Nm3。本機(jī)組鍋爐煙氣先采用循環(huán)鍋爐低溫低氮燃燒技術(shù)脫硝，爐內(nèi)噴鈣脫硫，脫硫效率大于90％，鍋爐排出的煙氣再經(jīng)雙室五電場靜電除塵器凈化處理后排放，除塵效率大于99.85％。煙氣中主要污染物為煙塵和SO2、NOX。

（2）電除塵性能試驗。對5號爐電除塵器進(jìn)行性能試驗，試驗結(jié)果為：5號爐電除塵器A、B側(cè)除塵效率分別為99.55％、99.62％；A、B側(cè)除塵器阻力分別為360Pa、300Pa；A、B側(cè)除塵器漏風(fēng)率分別為2.03％、2.23％；A、B側(cè)除塵器出口粉塵濃度分別為156.951mg/Nm3、139.60mg/Nm3；煙塵排放量為151.664kg/h。

（3）除塵設(shè)備故障。在電除塵停運時發(fā)現(xiàn)內(nèi)部有嚴(yán)重積灰、瓷軸脫落、陰極線斷裂等現(xiàn)象。

由此可知：如果電除塵內(nèi)部一旦出現(xiàn)問題，將可能造成電除塵退出，煙塵排放不達(dá)標(biāo)，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境。

（4）氣力除灰系統(tǒng)。針對電除塵氣力除灰系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)灰量濃度太高，導(dǎo)致無法排出，使灰斗內(nèi)料位高報警。只有通過外排法，用汽車運輸，造成人力、物力的浪費和環(huán)境的污染。

（5）根據(jù)以上調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)我公司電除塵的煙塵排放已不符合新國標(biāo)的要求，必須在停爐的狀態(tài)下進(jìn)行徹底治理，從而降低煙塵排放濃度，具備較強(qiáng)的可行性。

2 煙塵排放濃度高的原因分析

通過對電除塵器的現(xiàn)狀分析可以看出，造成煙塵排放濃度高的因素具體原因如下。

（1）運行人員經(jīng)驗少。機(jī)組在運行中，參數(shù)調(diào)整不規(guī)范。運行人員必須對電除塵一、二次電流及電壓進(jìn)行及時調(diào)整分析；同時，并對電除塵監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，有針對性對變化趨勢對比，觀察變化是否增加明顯，確保煙塵排放濃度。

（2）設(shè)備外部故障。經(jīng)過對電除塵本體的振打器、電加熱全面檢查，設(shè)備接線完好，保護(hù)定值整定合格，振打清灰效果良好，氣流分布均勻，能充分反映出電除塵內(nèi)部故障；其余未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

（3）陰極鋸齒線除塵效率低。由于鋸齒線因質(zhì)量輕、加工簡單、適應(yīng)性強(qiáng)而被廣泛應(yīng)用；但在實際運行中鋸齒線經(jīng)常容易斷線、掉線，造成陽極、陰極短路，重則退出故障電場停運，造成電除塵器的除塵效率降低。

（4）燃料煤質(zhì)不合格。經(jīng)由煤化驗專業(yè)人員對入爐煤進(jìn)行嚴(yán)格檢驗，有部分煤質(zhì)較差，偏離設(shè)計煤種，灰量濃度偏高，造成電場內(nèi)部積灰嚴(yán)重，形成搭橋短路，電場跳閘；通過技術(shù)人員合理調(diào)整燃煤摻燒比例，及時降低煤粉灰量，做到可控在控。

（5）電源控制方式不合理。經(jīng)過對電除塵的運行控制方式分析看出，單相工頻電源頻率低，效率轉(zhuǎn)換低（一般在70％以下），因此耗能較高；輸出紋波大，平均電壓比脈動峰值電壓要低25％左右，致使電暈電壓低，波形又是單一的工頻波，電除塵器采用工頻可控硅電源，在當(dāng)粉塵比電阻比較高、易出現(xiàn)反電暈現(xiàn)象時除塵效果會明顯下降，在高濃度粉塵、高比電阻等工況下，一般達(dá)不到原電除塵器設(shè)計指標(biāo)及環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

（6）電場本體密封不好，造成電場內(nèi)部滲漏點多，溫差變化大，粉塵容易形成塊狀，造成電場內(nèi)部灰堆。根據(jù)以上原因的逐條論證，確定影響煙塵排放濃度高的主要原因有2條：1）陰極鋸齒線除塵效率低；2）電源控制方式不合理。

3 改造實施

3.1 改造內(nèi)容

大唐洛陽熱電有限責(zé)任公司5號爐電除塵器于2014 年9月進(jìn)行了大修改造工作。原除塵器設(shè)計除塵效率99.85％，設(shè)備運行8年，除塵器內(nèi)部設(shè)備存有磨損老化，測試除塵器A、B側(cè)除塵效率分別為99.55％、99.62％；低于原設(shè)計效率。改造原則對整個電除塵器設(shè)備內(nèi)部現(xiàn)存框架、結(jié)構(gòu)不變，Ⅲ、Ⅳ電場仍保留原線型方式只對電源升級。改造具體內(nèi)容為：

（1）將5號爐電除塵器Ⅰ、Ⅱ電場所有陰極線（共計6048根，原為鋸齒線）更換為針刺線，Ⅴ電場所有陰極線（3024根，原為魚骨線）更換為波形線；其它Ⅲ、Ⅳ電場鋸齒線線形不變。

（2）I、II、Ⅲ電場工頻電源（共計12套），更換為新型高頻電源（12臺，1.2A/72kV）。Ⅳ、Ⅴ電場工頻電源（共計8套），更換為新型三相電源。

（3）5號爐電除塵器4套低壓控制柜實現(xiàn)電除塵振打斷電自動控制功能。

（4）對原控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，所有控制納入新變化的上位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，所有電場的控制均納入到一套上位機(jī)進(jìn)行控制（包括所有電場高、低壓、節(jié)電、斷電振打、灰斗料位等）。

3.2 使用高頻電源

我們對含塵濃度較高的Ⅰ、Ⅱ電場，選用針刺線，以滿足塵粒電荷需要足夠的氣體離子空間電荷密度，并防止電暈封閉現(xiàn)象的出現(xiàn)，I、II、Ⅲ采用高頻電源控制。

高頻電源是新一代的電除塵器電源，采用現(xiàn)代高頻開關(guān)電力電子技術(shù)，通過工頻交流—直流—高頻交流—高頻脈動直流的能量轉(zhuǎn)變形式，供給電場的是一系列的電流脈沖（脈沖寬度在5～20微秒），從而提高了煙塵的荷電量，提高了除塵效率，降低了煙塵排放濃度。

3.3 使用三相電源

對于Ⅴ電場氣體含塵濃度低且粒度細(xì)，而細(xì)粉回收相對困難，故要提高操作電壓和減小電暈電流，我們選用波形線、三相電源控制。

4 效果檢查

4.1 電除塵器效率試驗

電除塵器效率試驗在高頻、新型三相電源投入正常情況下進(jìn)行，A、B 電除塵器全投供電分區(qū)時，A、B 電除塵器除塵效率分別為99.923 ％、99.918 ％。

4.2 煙塵濃度試驗

根據(jù)國標(biāo)GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，實測的火電廠煙塵排放濃度，必須執(zhí)行燃煤鍋爐按過量空氣系數(shù)折算值a =1.4 進(jìn)行折算。試驗期間測得，A、B除塵器出口煙氣含氧量分別為4.7 ％、3.8 ％，過剩空氣系數(shù)分別為1.29、1.22。

從試驗結(jié)果看出，機(jī)組在290MW工況下，燃用試驗煤種，除塵器在振打正常情況時，A、B除塵器出口煙塵排放濃度折算值分別為29.86mg/Nm3和29.32mg/Nm3。達(dá)到國標(biāo)GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益和社會效益

通過技術(shù)改造，現(xiàn)場對比測試表明跟改造前同等條件下，高頻電源可節(jié)電70％以上；以300MW機(jī)組電除塵器為例，年運行時間5500小時計算，每年可節(jié)約電耗400多萬度，節(jié)電效益為100多萬元。

降低5號爐煙塵排放濃度達(dá)到了預(yù)定目標(biāo)，符合國家產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保要求，并通過省市及國家環(huán)保部門驗收合格，同時滿足洛陽市2013年創(chuàng)模暨碧水藍(lán)天工程責(zé)任目標(biāo)任務(wù)要求，對當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量改善有很好的促進(jìn)作用。

5 結(jié)束語

通過對5號爐電除塵器陰極線和控制電源改造，環(huán)保和節(jié)能效果顯著，煙塵排放濃度降低到29.32mg/Nm3以下，除塵效率達(dá)到了99.918 ％。高頻電源采取脈沖供電，與單相工頻可控硅電源相比，可以減少煙塵排放40-70％，具有明顯的社會環(huán)保效益及推廣價值，有效的提高了發(fā)電企業(yè)的社會附加值，從而提供清潔電力，點亮美好生活。

[1]GB13223—2011.火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]DL/T 461—2004.燃煤電廠電除塵器運行維護(hù)導(dǎo)則[S].

[3]GB/T 13931-2002.電除塵器性能測試方法[S].

[4]大唐洛陽熱電有限責(zé)任公司5號爐電除塵器大修和改造項目技術(shù)協(xié)議書[S].

張永智（1971—），男，河南宜陽人，本科，工程師，主要從事：火電廠技術(shù)管理工作。