燃煤電廠電除塵器優(yōu)化提效應(yīng)用分析

盧權(quán)，張翼

(國(guó)華三河電廠，河北三河065201)

燃煤電廠電除塵器優(yōu)化提效應(yīng)用分析

盧權(quán)，張翼

(國(guó)華三河電廠，河北三河065201)

以300MW鍋爐電除塵器為例，通過(guò)電除塵試驗(yàn)分析，調(diào)整導(dǎo)流板和氣流分布板，優(yōu)化除塵器各室流量偏差及氣流分布，使氣流分布相對(duì)均方根差值小于0.025，提高除塵器效率0.06%;通過(guò)電除塵器內(nèi)部?jī)?yōu)化、高頻電源技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步將煙塵排放濃度由43mg/m3降至20 mg/m3以下，同時(shí)提出強(qiáng)化電廠除塵效果的技術(shù)措施。

電站;電除塵器;氣流均布;高頻電源;除塵效率

0 引言

新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223－2011)，要求燃煤電廠嚴(yán)格控制大氣污染物排放，重點(diǎn)地區(qū)執(zhí)行大氣污染特別排放限值，煙塵排放限值降至20mg/m3以下。為達(dá)到嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，需要采用更高效的除塵技術(shù)與設(shè)備，但對(duì)已經(jīng)投產(chǎn)多年的電廠，原有的除塵設(shè)備已經(jīng)在達(dá)標(biāo)限值附近排放，如何在原有的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低煙塵排放濃度，提高除塵效率則更為經(jīng)濟(jì)合理。本文以300MW機(jī)組電除塵器為例，通過(guò)除塵器氣流分布試驗(yàn)調(diào)整，以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高頻電源等技術(shù)的應(yīng)用，提高了除塵器性能，極大的降低了煙塵排放濃度，為同類型電除塵器的設(shè)計(jì)與優(yōu)化及電廠粉塵控制提供參考。

1 設(shè)備概況

臥式、板式電除塵器配置在300MW機(jī)組DG1025/18.2－Ⅱ6型亞臨界參數(shù)機(jī)組中，鍋爐為四角切圓燃燒方式、自然循環(huán)、固態(tài)排渣，單爐膛π型布置，燃用煙煤，每臺(tái)爐配2臺(tái)五電場(chǎng)除塵器，設(shè)計(jì)除塵效率≥99.6%，氣流均布系數(shù)＜0.2。在優(yōu)化調(diào)整前，除塵器出口煙塵排放濃度為43mg/m3，除塵效率在99.58%～99.67%之間;脫硫系統(tǒng)出口煙塵排放濃度為27～29mg/m3，除塵效率為28%～38.3%。電除塵器的除塵效率低于設(shè)計(jì)效率。

2 電除塵器氣流均布試驗(yàn)及調(diào)整

2.1 氣流流量試驗(yàn)及調(diào)整［1］

流量試驗(yàn)測(cè)試斷面布置在距進(jìn)口喇叭小口法蘭約3m位置，每個(gè)煙道的測(cè)試斷面截面幾何尺寸均為2.3m×3.5m。在煙道頂部開(kāi)5個(gè)測(cè)孔，每個(gè)測(cè)孔布置7個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)截面共布置35個(gè)測(cè)點(diǎn)。冷態(tài)氣流分布測(cè)試時(shí)電場(chǎng)氣體流速為0.487m/s，雷諾數(shù)為345077，熱態(tài)設(shè)計(jì)電場(chǎng)煙氣流速為0.811m/s，冷態(tài)測(cè)試時(shí)工況雷諾數(shù)占熱態(tài)設(shè)計(jì)的99.80%，冷態(tài)測(cè)試時(shí)的雷諾數(shù)與熱態(tài)工況雷諾數(shù)基本相等，證明冷態(tài)與熱態(tài)氣流運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力相似。

電除塵器進(jìn)口煙道流量分配試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可知，A列進(jìn)口煙道1、2兩室的風(fēng)量分別為239178、215990m3/h，相對(duì)流量偏差為±5.09%;B列進(jìn)口煙道1、2兩室的風(fēng)量分別為220061、228683m3/h，相對(duì)流量偏差±1.92。A列兩室的流量分配未能滿足≤±5%的要求。為調(diào)整A列中兩室的流量分配，在進(jìn)口煙道三通管前的斜管內(nèi)加裝導(dǎo)流板，該管段內(nèi)上游原有導(dǎo)流板保留。

根據(jù)各測(cè)試斷面的速度場(chǎng)分布呈上大下小、靠直角彎頭內(nèi)側(cè)小外側(cè)大的趨勢(shì)，調(diào)整各測(cè)試斷面的速度場(chǎng)，一是取消進(jìn)口煙道聯(lián)通煙箱內(nèi)原導(dǎo)流板，加裝10塊新的導(dǎo)流板;二是取消測(cè)試斷面前的直角彎頭內(nèi)的原導(dǎo)流板，加裝5塊新的導(dǎo)流板。

2.2 氣流均布試驗(yàn)及調(diào)整

電場(chǎng)氣流均布測(cè)試斷面選擇在第一電場(chǎng)入口斷面，在每個(gè)測(cè)試斷面沿電場(chǎng)寬度方向每隔1個(gè)氣流通道布置1列測(cè)點(diǎn)，沿電場(chǎng)高度方向第1行測(cè)點(diǎn)距極板頂端467mm，以下每隔933mm布置一行測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試斷面共布置了180個(gè)測(cè)點(diǎn)。

表2給出電除塵器A列1室第一電場(chǎng)氣流分布試驗(yàn)結(jié)果，其他室類似。

表1 電除塵器進(jìn)口煙道流量分配試驗(yàn)結(jié)果

表2 A列1室第一電場(chǎng)入口氣流分布測(cè)試結(jié)果

通過(guò)對(duì)除塵器四個(gè)室的電場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可知A列1、2室第一電場(chǎng)入口斷面平均風(fēng)速分別為0.513、0.461m/s，分布均勻性分別為0.287、0.301;B列1、2兩室第一電場(chǎng)入口斷面平均風(fēng)速分別為0.495、0.513m/s，分布均勻性分別為0.351、0.333。各室支進(jìn)口煙道測(cè)試斷面的速度場(chǎng)相對(duì)均方根差值均大于0.25，未達(dá)合格標(biāo)準(zhǔn)［2］。

分析認(rèn)為:電場(chǎng)內(nèi)氣流分布不均勻，容易造成氣流速度不同的區(qū)域所捕集的粉塵量不同，風(fēng)速低處捕塵量增大，但不能彌補(bǔ)風(fēng)速高處少捕集的粉塵;并且，局部氣流速度太高，出現(xiàn)沖刷極板或灰斗內(nèi)的粉塵，產(chǎn)生二次揚(yáng)塵現(xiàn)象;三是氣流紊亂，振打時(shí)易帶走粉塵;四是流速低處，電暈線上積灰多，會(huì)抑制電暈，使放電不均勻;五是氣流旁路，使粉塵和氣流不經(jīng)過(guò)收塵區(qū)。根據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)公式和以往測(cè)試結(jié)果可推算出，如果將氣流分布的相對(duì)均方根差值0.318調(diào)整到0.250合格水平，流量分配滿足要求，除塵效果可提高26%以上，有效地降低除塵器出口排放。

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整進(jìn)口喇叭氣流均布裝置，考慮調(diào)整的難易程度、合理性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合原除塵器的多孔分布板設(shè)計(jì)開(kāi)孔率，以局部區(qū)域調(diào)整的方式，對(duì)分布板開(kāi)孔率進(jìn)行調(diào)整。

2.3 調(diào)整前后性能比較

通過(guò)調(diào)整入口導(dǎo)流板減少進(jìn)口煙氣流量偏差，以及調(diào)整分布板開(kāi)孔率，優(yōu)化氣流分布。

A列、B兩室進(jìn)口煙道的流量均能滿足≤±5%標(biāo)準(zhǔn)要求，A列1室、A列2室、B列1室、B列2室四個(gè)室的相對(duì)均方根差值均能達(dá)到≤0.25合格水平。調(diào)整前后電除塵器的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 調(diào)整前后電除塵器的數(shù)據(jù)對(duì)比

由多依奇公式可知趨進(jìn)速度越高其除塵效率越高，可定性分析調(diào)整前后的效率，對(duì)比電除塵器優(yōu)化前后性能的優(yōu)異，此次調(diào)優(yōu)化調(diào)整前后的趨進(jìn)速度分別是6.27cm/s、6.43cm/s，調(diào)整后電除塵器的趨進(jìn)速度大于調(diào)整前2.6%?？梢?jiàn)在相同的煙氣流量、比集塵面積條件下，調(diào)整后電除塵器除塵效率由原99.71%提高至99.77%。

3 內(nèi)部?jī)?yōu)化和高頻電源改造

電除塵器氣流分布試驗(yàn)及氣流優(yōu)化，一定程度上提升電除塵器的性能，但影響電除塵器的因素除了氣流分布外，還有內(nèi)部結(jié)構(gòu)、振打清灰、振打周期及其振打產(chǎn)生二次揚(yáng)塵、粉塵比電阻、電暈放電形式和供電方式等因素，又通過(guò)以下提效技術(shù)應(yīng)用，進(jìn)一步提高電除塵器除塵效果:一是調(diào)整極距，使極距滿足≤±5mm的要求;二是原除塵器第一電場(chǎng)電暈線為RS芒刺線，其他電場(chǎng)均采用螺旋線，為保證前兩電場(chǎng)的除塵效率，將第二電場(chǎng)也更換為芒刺線;所有電場(chǎng)進(jìn)行高頻電源改造，提高除塵效率。

相對(duì)而言，高頻電源設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠，電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)93%左右，輸出頻率高可達(dá)到20kHz，避免了工頻電源受到峰值電壓的影響，電流降低造成除塵效率下降。

通過(guò)氣流分布調(diào)整和以上各項(xiàng)優(yōu)化提效措施的應(yīng)用，電除塵器除塵效率提高至99.89%，除塵器出口煙塵排放濃度平均值由50mg/m3降為19mg/m3左右。

4 進(jìn)一步提高除塵器性能的措施

此外，通過(guò)分析認(rèn)為，還可通過(guò)以下措施進(jìn)一步降低電站煙塵排放:一是根據(jù)粉塵前級(jí)電場(chǎng)粗、后級(jí)電場(chǎng)細(xì)的特性，擬通過(guò)調(diào)整，改變后級(jí)電場(chǎng)電暈線的放電特性，使每個(gè)電場(chǎng)放電得到充分發(fā)揮;二是在電除塵器入口增設(shè)煙氣余熱利用節(jié)能循環(huán)裝置。在有效節(jié)能的同時(shí)，又可以降低煙溫，降低了飛灰工況比電阻，增加粉塵的荷電量，提高了電場(chǎng)強(qiáng)度，相應(yīng)的提高了電場(chǎng)工作電壓，從而有效地提高除塵效率;三是濕法脫硫采用漿液洗滌的氣液接觸方式，具有良好而穩(wěn)定的脫硫效果的同時(shí)還具有明顯的降塵作用［4］。進(jìn)一步分析研究脫硫系統(tǒng)除塵性能，以提高其輔助除塵效果;四是根據(jù)機(jī)組負(fù)荷及煤質(zhì)情況，細(xì)化電除塵器的運(yùn)行調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析，調(diào)整優(yōu)化氣流分布，提高了電除塵器效率，同時(shí)通過(guò)除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化，更換電場(chǎng)電暈線結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用高效節(jié)能高頻電源等，使電除塵器除塵效率提高至99.89%，將出口煙塵排放濃度平均值控制19mg/m3左右，并結(jié)合實(shí)際提出進(jìn)一步優(yōu)化除塵效果的技術(shù)措施。這對(duì)大部分已經(jīng)投產(chǎn)多年的粉塵排放已經(jīng)在達(dá)標(biāo)限值附近排放的燃煤電廠，如何在原有的基礎(chǔ)上提高除塵效率，進(jìn)一步降低排放濃度，給出了經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)參考。

［1］趙勤虎，賈玉堂，劉立鵬，等.電除塵器氣流分布均勻性試驗(yàn)研究［J］.陜西電力，2008，36(8):41－44.

［2］趙勇凱，蔣蓬勃.電除塵器氣流分布均勻性試驗(yàn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)探討［J］.電站系統(tǒng)工程，2008，24(3):68.

［3］趙俊起，劉同欣，張津.電除塵器氣流均布裝置最佳開(kāi)孔率和孔形的實(shí)驗(yàn)研究［J］.電力情報(bào)，2001(1):39－41.

［4］郝強(qiáng)，陳健.石灰石/石膏濕法煙氣脫硫裝置的除塵性能［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2005，21(2):33－34.

Application analysis of optimization and extraction efficency on the electrostatic precipitator in power plant

Taking 300MW power boiler electrostatic precipitator for example，the airflow distribution test was conducted，the guide plates and uniformity allocation plates were adjusted，the deviation of rate of flow and the uniformity of different room were optimized.The relative mean variance was reduced below 0.025，and the efficiency was raised 0.06%.And the other optimization technologies like internal optimized and high frequency power technology were applied，which reduced the dust concentration from 43mg/m3below 20mg/m3.The measure of enhance dedusting effect was also introduced.

power plant;ESP;airflow distribution uniformity;high frequency power;dedusting efficiency

X701.2

B

1674－8069(2015)05－048－03

2015-03-16;

:2015-05-22

盧權(quán)(1982-)，男，廣西柳州我，碩士，工程師，主要從事發(fā)電廠鍋爐專業(yè)生產(chǎn)技術(shù)管理方面的工作。E－mail:luquans@ 163.com