低低溫電除塵技術(shù)的工程應(yīng)用

何毓忠，何海濤，胡露鈞，周岳鋒

（浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，浙江 諸暨 311800）

低低溫電除塵技術(shù)的工程應(yīng)用

何毓忠，何海濤，胡露鈞，周岳鋒

（浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，浙江 諸暨 311800）

結(jié)合華能長(zhǎng)興電廠660MW高效超超臨界機(jī)組低低溫電除塵技術(shù)的成功應(yīng)用案例，介紹了低低溫電除塵器的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)、技術(shù)方案、提效措施等熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)低低溫電除塵技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，為將來(lái)類(lèi)似工程建設(shè)積累了經(jīng)驗(yàn)，提供了示范和指導(dǎo)。

低低溫電除塵技術(shù)；提效措施；工程應(yīng)用

引言

我國(guó)大氣環(huán)境形勢(shì)日益嚴(yán)峻，環(huán)保要求日趨嚴(yán)格。2014年9月12日，國(guó)家發(fā)展改革委、環(huán) 境 保 護(hù) 部、國(guó) 家 能 源 局聯(lián)合發(fā)布《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014～2020年）》，要求東部十一省新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值。這表明通過(guò)新技術(shù)、新工藝、新路線達(dá)到超低排放的要求，是火電行業(yè)迫在眉睫的一道課題。在此背景下，低低溫電除塵技術(shù)的研發(fā)及推廣得到了政府部門(mén)的高度重視，國(guó)家科技部、環(huán)保部等部門(mén)在政策、項(xiàng)目和資金上給予大力支持，國(guó)內(nèi)環(huán)保企業(yè)聯(lián)合大專(zhuān)院校與燃煤電廠，也加大了對(duì)這些技術(shù)的研發(fā)、推廣力度。國(guó)內(nèi)現(xiàn)已通過(guò)自主研發(fā)、技術(shù)引進(jìn)或成立合資公司的方式在該技術(shù)上取得了較大突破，掌握了其核心技術(shù)，并在華能長(zhǎng)興電廠等工程項(xiàng)目中成功應(yīng)用。

1 低低溫電除塵器的的原理及技術(shù)特點(diǎn)

1.1 除塵效率高

低低溫電除塵技術(shù)是指通過(guò)熱回收器降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)以下（一般在90℃左右），使煙氣中的大部分SO3在熱回收器中冷凝成硫酸霧并黏附在粉塵表面，粉塵性質(zhì)發(fā)生很大變化，比電阻大幅下降，從而避免了反電暈現(xiàn)象，同時(shí)由于煙氣溫度降低致使煙氣量下降，電除塵器電場(chǎng)內(nèi)煙氣流速降低，增加了粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間，比集塵面積提高，除塵效率得以較大幅度的提高。

1.2 去除煙氣中大部分SO3

由于入口煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下，氣態(tài)的SO3將轉(zhuǎn)化為液態(tài)的硫酸霧，因煙氣含塵濃度高，粉塵總表面積很大，為硫酸霧的凝結(jié)附著提供了良好的條件。相關(guān)研究表明低低溫電除塵技術(shù)對(duì)于SO3的去除率至少在80%以上，最高可達(dá)95%以上，是目前SO3去除率最高的煙氣處理設(shè)備。

1.3 提高濕法脫硫裝置協(xié)同除塵效果

日立公司對(duì)低低溫電除塵器與常規(guī)電除塵器出口粉塵粒徑、電除塵器出口煙塵濃度與脫硫系統(tǒng)出口煙塵濃度關(guān)系作了研究，研究表明低低溫電除塵器出口粉塵平均粒徑在3μm左右，明顯大于常規(guī)電除塵器，當(dāng)采用低低溫電除塵技術(shù)時(shí)，可有效提高濕法脫硫裝置協(xié)同除塵效果，脫硫出口煙塵濃度明顯降低。

1.4 節(jié)能效果明顯

低低溫電除塵技術(shù)節(jié)能效果明顯，有研究表明，以1臺(tái)1000MW機(jī)組低低溫系統(tǒng)為例，煙氣溫度降低30℃，可回收熱量1.64×108kJ/h（相當(dāng)于1.2t標(biāo)煤/h）；可節(jié)約濕法脫硫系統(tǒng)水耗量；煙氣溫度降低后，實(shí)際煙氣量大大減少，可降低下游設(shè)備規(guī)格，風(fēng)機(jī)的電耗減小，脫硫系統(tǒng)用電量減小。

1.5 二次揚(yáng)塵有所增加

由于粉塵比電阻的降低會(huì)削弱捕集到陽(yáng)極板上的粉塵的靜電黏附力，從而導(dǎo)致低低溫電除塵器的二次揚(yáng)塵現(xiàn)象比常規(guī)電除塵技術(shù)有所增加，使得除塵性能有所下降。二次揚(yáng)塵形成原因如圖1所示。

圖1 低低溫電除塵器二次揚(yáng)塵形成原因

2 華能長(zhǎng)興電廠660MW機(jī)組超低排放的技術(shù)方案

2.1 華能長(zhǎng)興電廠工程概況

華能長(zhǎng)興電廠“上大壓小”工程是在關(guān)?，F(xiàn)有的兩臺(tái)老機(jī)組（125MW + 135MW）的基礎(chǔ)上，利用浙江省內(nèi)關(guān)停的小火電機(jī)組發(fā)電容量，新建2×660MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝裝置，并留有擴(kuò)建條件。

2.2 華能長(zhǎng)興電廠超低排放技術(shù)路線

隨著《浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃（2013～2017年）》的出臺(tái)，華能長(zhǎng)興電廠需要實(shí)現(xiàn)最終煙塵排放小于5mg/Nm3的設(shè)計(jì)值。長(zhǎng)興電廠根據(jù)經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)合理性分析，最終確定采用以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線（如圖2所示）。該技術(shù)路線通過(guò)低低溫電除塵器有效降低除塵器出口的煙塵濃度，同時(shí)借助了高效濕法脫硫技術(shù)。該技術(shù)由于采用了漿液洗滌的氣液接觸方式，不但具有良好的脫硫功能，而且具有一定的除塵功能，可將從電除塵器逸出的顆粒物進(jìn)行二次捕集，從而降低煙塵排放濃度，達(dá)到協(xié)同治理的效果。

經(jīng)脫硫廠家論證，在下列條件下該項(xiàng)目的脫硫裝置出口煙塵濃度可達(dá)到5mg/Nm3甚至更低：1）采用低低溫電除塵技術(shù)。煙氣經(jīng)熱回收器后溫度降到90℃，從而降低飛灰比電阻，在高效濕法脫硫裝置前端采用低低溫電除塵器，確保高效濕法脫硫裝置入口煙塵濃度為15mg/Nm3以下，出口煙塵濃度控制在≤5mg/Nm3；2）提高噴嘴壓力，降低漿液霧化粒徑，噴嘴更換為高效雙頭噴嘴；3）更換華能長(zhǎng)興工程原設(shè)計(jì)除霧器。

除上述條件外，保證脫硫裝置高效除塵的其他技術(shù)措施有：增加吸收塔周邊噴嘴流量及密度，保證噴淋層噴嘴的覆蓋率和優(yōu)化覆蓋均勻度，設(shè)置托盤(pán)，設(shè)置塔壁增效環(huán)，進(jìn)行煙氣流場(chǎng)CFD模擬以及確保除霧器的沖洗等。

圖2 以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線

3 華能長(zhǎng)興電廠低低溫電除塵器設(shè)計(jì)相關(guān)措施

3.1 確定入口煙氣溫度及除塵器型號(hào)

采用前蘇聯(lián)公式對(duì)華能長(zhǎng)興電廠2×660MW機(jī)組低低溫電除塵器的酸露點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，設(shè)計(jì)煤種與校核煤種1的酸露點(diǎn)值分別為98.87℃、96.82℃，考慮到低低溫電除塵器入口煙氣溫度應(yīng)低于酸露點(diǎn)溫度，一般為90℃±5℃，確定長(zhǎng)興電廠入口煙氣溫度為90℃。

通過(guò)專(zhuān)家評(píng)審，結(jié)合企業(yè)在電除塵器設(shè)計(jì)制造方面多年來(lái)積累的經(jīng)驗(yàn)以及相關(guān)選型程序的計(jì)算結(jié)果，確定長(zhǎng)興電廠低低溫電除塵器采用雙室5電場(chǎng)。

3.2 防止低溫腐蝕

（1）灰斗部分

由于電除塵器灰斗需要一定時(shí)間的存灰，因此，灰斗是電除塵器防腐的重點(diǎn)之一，主要措施有：1）提高材料的防腐等級(jí)，灰斗板采用防腐材料；2）采用效果更可靠、均勻的蒸汽加熱方式。加熱面積達(dá)整個(gè)灰斗高度的2/3；3）在灰斗外表面設(shè)置更可靠的保溫層，保持灰斗溫度。

（2）人孔門(mén)

人孔門(mén)防腐措施如下：1）所有人孔門(mén)均采用雙層密封結(jié)構(gòu)，整體組裝出廠，確保關(guān)啟嚴(yán)密；2）在采用常用雙層結(jié)構(gòu)人孔門(mén)及硅橡膠玻纖密封條基礎(chǔ)上，內(nèi)門(mén)在煙氣接觸面采用不銹鋼材料；3）每個(gè)人孔門(mén)周?chē)s1米范圍內(nèi)的殼體板都采用耐腐蝕鋼板。

3.3 防止絕緣子結(jié)露

絕緣子設(shè)有加熱裝置及強(qiáng)制熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)。絕緣瓷件的保溫規(guī)格與常規(guī)設(shè)計(jì)基本相同，但絕緣子室需要更有效地加熱，并需對(duì)絕緣子室設(shè)置熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)以保證絕緣瓷件內(nèi)壁干凈不沾灰。

3.4 防止灰斗堵灰

為防止灰斗堵灰采取了相應(yīng)措施，主要包括：灰斗斜壁與水平面的夾角不小于65°?；叶肪哂辛己玫谋卮胧诨叶废虏?/3區(qū)域內(nèi)設(shè)置蒸汽加熱器，外層敷設(shè)保溫。在第一電場(chǎng)每個(gè)灰斗的適當(dāng)位置增設(shè)手動(dòng)緊急出灰裝置，必要時(shí)采取強(qiáng)制排灰。灰斗設(shè)有防止灰斗內(nèi)灰結(jié)拱的氣化裝置，每個(gè)灰斗設(shè)有兩個(gè)灰斗氣化板并對(duì)稱(chēng)布置。

3.5 降低漏風(fēng)率

漏風(fēng)主要產(chǎn)生于殼體的現(xiàn)場(chǎng)拼接焊縫和孔、洞、門(mén)處，長(zhǎng)興項(xiàng)目的低低溫電除塵器通過(guò)以下幾個(gè)方面有效控制漏風(fēng)：1）陰極振打采用頂部傳動(dòng)側(cè)面機(jī)械振打方式，每一個(gè)電場(chǎng)只有一個(gè)穿墻絕緣點(diǎn)，可最大限度地減少電除塵器的孔、洞數(shù)量，絕緣性能好、漏風(fēng)少；2）殼體在運(yùn)輸可能條件下盡量在廠內(nèi)拼接成大件，以減少現(xiàn)場(chǎng)的拼接焊縫；3）所有人孔門(mén)均采用雙層密封結(jié)構(gòu)，整體組裝出廠，確保關(guān)啟嚴(yán)密。

3.6 防治二次揚(yáng)塵

由于煙氣溫度的降低，煙塵比電阻下降，煙塵黏附力有所降低，二次揚(yáng)塵會(huì)適當(dāng)增加，為防止二次揚(yáng)塵可采用下述措施之一：1）適當(dāng)增加電除塵器容量，即通過(guò)加大流通面積，降低煙氣流速，設(shè)置合適的電場(chǎng)數(shù)量來(lái)控制二次揚(yáng)塵；2）當(dāng)需控制電場(chǎng)數(shù)量時(shí)，可采用旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)或離線振打技術(shù)。

在采取上述措施的同時(shí)還應(yīng)注意：1）設(shè)置合理的振打周期；2）設(shè)置合理的振打制度：末電場(chǎng)各室不同時(shí)振打；最后2個(gè)電場(chǎng)不同時(shí)振打；末電場(chǎng)陰、陽(yáng)極不同時(shí)振打。

針對(duì)長(zhǎng)興電廠的實(shí)際情況，根據(jù)選型計(jì)算，如不考慮二次揚(yáng)塵，低低溫電除塵器一般3～4個(gè)電場(chǎng)即可滿足排放要求。當(dāng)?shù)偷蜏仉姵龎m器采用5電場(chǎng)時(shí)，相對(duì)較多的電場(chǎng)可加大對(duì)二次揚(yáng)塵的再次吸收，從而在合理減少二次揚(yáng)塵的同時(shí)，避免由于采取旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)和離線振打技術(shù)而帶來(lái)的系統(tǒng)復(fù)雜、相對(duì)更容易引起故障的難題。同時(shí)對(duì)于低低溫電除塵器振打引起的二次揚(yáng)塵，通過(guò)控制或調(diào)整末電場(chǎng)的振打，制定出合理的振打制度和振打邏輯，從而最大限度的減少和避免二次揚(yáng)塵。

4 長(zhǎng)興電廠低低溫電除塵器運(yùn)行情況

華能長(zhǎng)興電廠2×660MW機(jī)組每臺(tái)爐配套2臺(tái)雙室5電場(chǎng)低低溫電除塵器，設(shè)計(jì)煙氣溫度90℃，于2014年11月安裝完畢并試運(yùn)行，2014年12月投入使用，經(jīng)初步測(cè)試，電除塵器出口煙塵濃度約為12mg/m3，經(jīng)濕法脫硫后，出口煙塵排放約為3.5mg/m3，濕法脫硫協(xié)同除塵效果約70%，達(dá)到了超低排放對(duì)粉塵的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線越來(lái)越受到如華能?chē)?guó)際、浙能等業(yè)主的廣泛關(guān)注和推崇，低低溫電除塵技術(shù)得到了極大的肯定，其具有除塵效率高、SO3去除率可達(dá)90%以上、當(dāng)采用熱回收器時(shí)還具有節(jié)能效果等一系列優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)可作為環(huán)保型燃煤電廠的首選除塵工藝，也可與其它成熟技術(shù)優(yōu)化組合，應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]酈建國(guó)，酈祝海，何毓忠，等.低低溫電除塵技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014（3）：28-34.

[2]崔占忠，龍輝，龍正偉，等.低低溫高效煙氣處理技術(shù)特點(diǎn)及其在中國(guó)的應(yīng)用前景[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào)，2012，32（2）：152-158.

[3]Yoshio Nakayama，Satoshi Nakamura，Yasuhiro Takeuchi，et al. MHI High Efficiency System-Proven technology for multi pollutant removal[R]. Hiroshima Research & Development Center. 2011：1-11.

[4]藤島英勝，土屋喜重，西田定二，等.低低溫EP適用による石炭火力用排煙処理システムの合理化設(shè)計(jì)[J].三菱重工技報(bào)，1994，31（4）：247-251.

[5]郭士義.低低溫電除塵器的應(yīng)用及前景[J].裝備機(jī)械，2011（1）：69-73.

Engineering Application of Electric Precipitation Technology with Low-low Temperature

HE Yu-zhong, HE Hai-tao, HU Lu-jun, ZHOU Yue-feng

X701

：A

：1006-5377（2016）04-0022-03