余熱利用技術在火電廠電除塵器改造中的應用

文 // 陳曉雷 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

“十二五”期間，國家和地方政府相續(xù)出臺了更加嚴格的粉塵排放標準（≤30mg/Nm3），新的排放標準成為電除塵技術發(fā)展的巨大動力。電除塵行業(yè)為滿足新排放標準迅速推出了幾項可供大機組工程應用的新技術，余熱利用技術就是其中一種。電除塵器是火電廠煙塵污染治理的主流設備，但它對燃用煤種的粉塵比電阻較敏感，在我國煤種多變的情況下，特別對于高比電阻粉塵工況時，電除塵易出現反電暈，使除塵效率下降，這是傳統(tǒng)電除塵器的一大弊病。近幾年，工程技術人員從整個鍋爐尾部工藝系統(tǒng)考慮把鍋爐排煙溫度進一步降低（從120～170℃降到90～110℃），使得大多數煤種的粉塵比電阻都能降低到電除塵器的最佳工作范圍，從而從根本上解決了電除塵器在高比電阻粉塵工況時，易出現反電暈使除塵效率下降的問題。

圖1是比較典型的煤種的粉塵比電阻與溫度曲線，當溫度在150℃左右時粉塵的比電阻最大，隨著溫度的上升和下降，粉塵的比電阻均會降低。煙氣溫度調高會影響鍋爐的熱效率顯然是不現實的，溫度降低則有利于粉塵的比電阻降低，從調節(jié)電除塵入口煙氣溫度入手來降低粉塵比電阻。采取余熱利用技術，實現煙氣調溫，使之降低粉塵比電阻，適應電除塵高效工作，實現粉塵減排，同時也可實現節(jié)煤、節(jié)電的多重效果。

圖1 典型煤種的粉塵比電阻和溫度的關系曲線

圖2 余熱利用并聯(lián)布置工藝圖

圖3 余熱利用串聯(lián)布置工藝圖

圖4 江西某電廠余熱利用工藝系統(tǒng)圖

1 余熱利用工藝

燃煤電廠常用的余熱利用工藝一般是利用余熱來加熱低加系統(tǒng)的冷凝水，從而達到煙氣降溫和冷凝水升溫的目的。加熱低加系統(tǒng)的余熱利用的工藝系統(tǒng)一般可分為兩種模式。其中圖2為并聯(lián)布置模式，采取單路取水單路回水工藝，配合增壓泵及管路閥門系統(tǒng)，通過PID自動調節(jié)，實現余熱利用系統(tǒng)的自動控制。并聯(lián)布置的優(yōu)勢是，該模式可單獨解列，不影響發(fā)電系統(tǒng)正常運行。

圖3為余熱利用串聯(lián)布置模式，在低加回路上適當位置設置截止閥，并在截止閥的前后取水和回水，設置熱水再循環(huán)系統(tǒng)和旁路系統(tǒng)，通過PID自動調節(jié)，實現系統(tǒng)的自動控制。與并聯(lián)模式相比較，該模式降溫效果更加明顯。

2 余熱利用在某火電廠的應用

2.1 余熱利用工藝說明

江西某電廠采用余熱利用并聯(lián)布置工藝（圖4），從軸封加熱器出口取一路凝結水，通過增壓泵提高管路系統(tǒng)中的壓力，將凝結水送至電除塵器前端換熱器進行氣-水換熱，換熱后的凝結水回到7號低加出口，由于軸封加熱器出口處水溫較低（45℃左右），通過設置再循環(huán)管道與增壓泵，將換熱后的高溫水引回進水口，提高進入換熱器的水溫，保證換熱器內的管道水溫高于管壁腐蝕溫度；在電除塵器4個入口煙道各布置一個換熱器，用于系統(tǒng)中的氣-水換熱。

2.2 余熱利用控制系統(tǒng)

余熱利用的控制系統(tǒng)主要包括煙溫自適應控制、水溫自適應控制和吹灰控制。

煙溫自適應控制：每個換熱器出口各設兩個溫度測點，通過調節(jié)閥門的開度或泵的轉速，控制凝結水進入換熱器的水量與煙氣的熱交換，來實現煙溫的保持在恒定的范圍內。煙溫自適應控制邏輯圖見圖5。

水溫自適應控制：換熱器入口水溫（三取二）為反饋參數，通過調節(jié)閥門開度和泵的轉速，控制循環(huán)水進入換熱器的水量，來實現換熱器入口的水溫保持在恒定的區(qū)間范圍，避免換熱器金屬管壁的低溫腐蝕。水溫自適應控制邏輯圖見圖6。

吹灰控制：余熱利用系統(tǒng)采用聲波吹灰器，控制方式分為手動噴吹和自動順控噴吹，同時具備解列的操作功能。吹灰控制系統(tǒng)的作用在于清除換熱模塊的積灰，使換熱器保持良好的換熱性能。

2.3運行狀況

從實際運行來看，在鍋爐負荷變大的情況下，增大回水管電動調節(jié)閥開度和增壓泵的頻率，供水管道流量增大，余熱利用換熱器出口煙氣溫度和增壓泵出口管道水溫均降低；在鍋爐負荷變小的情況下，減小回水管電動調節(jié)閥開度和增壓泵的頻率，供水管道流量減小，余熱利用換熱器出口煙氣溫度和增壓泵出口管道水溫均上升。由此通過煙溫調節(jié)和水溫調節(jié)，使換熱器出口煙氣溫度和換熱器入口溫度保持在恒定的溫度范圍。

表1是在機組不同負荷下，余熱利用系統(tǒng)運行參數。

圖5 煙溫自適應控制邏輯圖

圖6 水溫自適應控制邏輯圖

表1

3 結語

經過江西省電力科學研究院的測試，在余熱利用工藝投運情況下，江西某電廠1號機組粉塵排放濃度為16mg/m3，除塵效率達到99.91%，機組熱耗平均降低54.69kJ/kWh，廠用電率降低0.15%，供電煤耗平均降低2.57g/kWh，綜合考慮環(huán)境等因素影響，年平均節(jié)煤2.18g/kWh，達到了良好的減排節(jié)能效果。余熱利用技術在電除塵器上的成功應用，說明該技術具有很好的降低排放、循環(huán)節(jié)能的效益，值得進一步推廣應用。