低低溫電除塵器在華潤蒼南發(fā)電廠的技術(shù)應(yīng)用研究

宋文哲，何 勇，張 華，闞旭東

（華潤電力（溫州）有限公司，浙江 溫州 325805）

低低溫電除塵器在華潤蒼南發(fā)電廠的技術(shù)應(yīng)用研究

宋文哲，何 勇，張 華，闞旭東

（華潤電力（溫州）有限公司，浙江 溫州 325805）

系統(tǒng)介紹了華潤蒼南電廠在實(shí)施煙氣超低排放改造過程中低低溫電除塵器設(shè)備的選型與應(yīng)用，主要包括：在靜電除塵器入口煙道加裝煙氣冷卻器降低電除塵器入口煙氣溫度，形成低低溫電除塵器實(shí)現(xiàn)靜電除塵器除塵提效；由煙氣冷卻器與汽輪發(fā)電機(jī)低壓加熱器系統(tǒng)聯(lián)合形成煙氣余熱利用裝置，實(shí)現(xiàn)降低機(jī)組熱耗和煤耗。通過應(yīng)用低低溫電除塵器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了顯著的除塵提效和節(jié)能降耗，保證了煙氣超低排放改造目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。實(shí)際應(yīng)用情況表明，低低溫電除塵器節(jié)能減排效果明顯，對粉塵比電阻較高的干式靜電除塵器除塵提效具有良好的借鑒意義。

煙氣冷卻器；余熱利用裝置；低低溫；電除塵器

0 引言

燃煤發(fā)電雖已是我國煤資源利用中“最清潔”方式之一，但因其基數(shù)大，現(xiàn)階段仍是我國大氣污染物主要排放大戶，正面臨越來越嚴(yán)峻的環(huán)境壓力。

根據(jù)《華潤電力（溫州）有限公司大氣污染防治目標(biāo)責(zé)任書》和企業(yè)社會(huì)公益環(huán)保要求，蒼南發(fā)電廠啟動(dòng)了煙氣超低排放改造，其中粉塵排放目標(biāo)設(shè)定為在設(shè)計(jì)煤種含硫量及含灰量分別為0.9%和20%時(shí)，相應(yīng)的鍋爐空預(yù)器出口SO2和煙塵標(biāo)況濃度分別為2 347 mg/m3和26.84 g/m3條件下，電除塵器出口粉塵標(biāo)況濃度不大于33 mg/m3，以滿足煙氣污染物通過濕法脫硫和濕式靜電除塵器協(xié)同除塵后，最終實(shí)現(xiàn)煙氣污染物（粉塵）排放標(biāo)況濃度不大于4.5 mg/m3。在此基礎(chǔ)上，通過分析研究最終采用在除塵器前煙道加裝煙氣冷卻器形成低低溫電除塵器的方式進(jìn)行除塵提效。

1 機(jī)組概況

1.1 設(shè)備概況

華潤電力（溫州）有限公司2臺(tái)機(jī)組鍋爐采用東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司引進(jìn)日本日立-巴布科克公司技術(shù)制造的超超臨界鍋爐變壓運(yùn)行直流爐；其型式為單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、固態(tài)排渣、對沖燃燒、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)Π型半露天布置燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)煤種、BMCR工況條件下鍋爐空預(yù)器出口煙氣體積流量413 8447 m3/h，煙氣質(zhì)量流量3 808.6 t/h；出口煙氣含塵濃度18.05 g/m3；空氣預(yù)熱器出口煙溫（進(jìn)風(fēng)20℃）122℃，空氣預(yù)熱器出口煙氣含塵標(biāo)況濃度（以O(shè)2=6%計(jì)）15.36 g/m3。

每臺(tái)機(jī)組配套2臺(tái)雙室五電場干式靜電除塵器，全部為高頻電源，設(shè)計(jì)除塵器入口煙氣溫度122℃，煙氣含塵量不大于19.5 g/m3（標(biāo)況值），出口煙氣含塵量不大于60 mg/m3（標(biāo)況值），設(shè)計(jì)除塵效率不小于99.85%，本體漏風(fēng)系數(shù)小于2%，氣流均布系數(shù)小于0.2。

1.2 除塵現(xiàn)狀

1.2.1 設(shè)備情況

對2號(hào)機(jī)組進(jìn)行了電除塵器性能考核試驗(yàn)和超低排放改造摸底試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

由測試結(jié)果可見，高頻電源提效模式下電除塵效率僅為99.65%，未達(dá)到設(shè)計(jì)值99.85%。按照性能測試后的實(shí)際電除塵效率，折算至改造工程燃燒20%灰分的設(shè)計(jì)煤種時(shí)，電除塵出口含塵量約為110 mg/m3（標(biāo)況值），不滿足煙氣超低排放改造目標(biāo)對除塵器出口粉塵濃度不大于33 mg/m3（標(biāo)況值）的目標(biāo)需求且差距較大，需要對電除塵器進(jìn)行改造。

表1 電除塵器性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

1.2.2 除塵效率低原因分析

根據(jù)研究表明，影響電除塵性能的因素很多[1]，主要因素列于表2并進(jìn)行了逐項(xiàng)分析。

根據(jù)分析結(jié)果采取應(yīng)對措施，對入爐煤進(jìn)行采樣分析，同時(shí)在空預(yù)器飛灰取樣口進(jìn)行飛灰取樣，進(jìn)行了飛灰比電阻試驗(yàn)。圖1為溫度與飛灰比電阻的關(guān)系曲線。按以往研究來看，電除塵中粉塵比電阻的最佳除塵效率區(qū)間為1×104～5×1011Ω·cm。對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析：在日常煤種情況下，現(xiàn)階段運(yùn)行溫度在120℃左右，根據(jù)比電阻劃分標(biāo)準(zhǔn)，該發(fā)電機(jī)組粉塵屬于高比電阻粉塵，比電阻值高達(dá)1.55×1012Ω·cm；當(dāng)煙氣溫度從設(shè)計(jì)入口煙溫120℃降至100℃時(shí)，粉塵比電阻會(huì)從1.55×1012Ω·cm降低到6.90×1011Ω·cm，接近最佳除塵效率區(qū)間比電阻上限，要達(dá)到最佳設(shè)計(jì)效率需要將除塵器入口煙氣溫度降低到100℃以下。

圖1 溫度與飛灰比電阻關(guān)系

根據(jù)上述分析，電除塵器除塵效率低的主要影響因素為飛灰比電阻不合理，需要重點(diǎn)改善飛灰比電阻的影響；同時(shí)漏風(fēng)率接近設(shè)置值，需要對電除塵器進(jìn)一步進(jìn)行密封檢查。

2 電除塵器改造技術(shù)的選擇

現(xiàn)階段電除塵改造技術(shù)主要有旋轉(zhuǎn)電極改造和低低溫電除塵器改造，對這2種改造技術(shù)分析進(jìn)行對比見表3。

根據(jù)現(xiàn)階段除塵治理技術(shù)方案，除塵和脫硫相互影響、相互關(guān)聯(lián)，根據(jù)技術(shù)對比，本著協(xié)同治理原則，針對本項(xiàng)目飛灰比電阻高導(dǎo)致除塵效率不高的情況，綜合比選采用低低溫電除塵器同步降低脫硫入口煙溫達(dá)到脫硫提效目標(biāo)，這種改造技術(shù)產(chǎn)生的腐蝕和磨損問題可以通過技術(shù)進(jìn)行解決，對脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵有利；可去除絕大部分SO3降低除塵器后設(shè)備的腐蝕、前段加裝管式換熱器可用于加熱凝結(jié)水降低煤耗、同時(shí)煙溫降低可以節(jié)約濕法脫硫系統(tǒng)的水耗量、預(yù)留了WGGH或者M(jìn)GGH改造空間雖然低低溫電除塵器前端加裝有管式換熱器，一次投資相對旋轉(zhuǎn)電極投資較高，但由于低低溫電除塵器運(yùn)行方式更靈活，電耗及故障率相對更低，同時(shí)兼具煤耗降低、節(jié)約濕法脫硫系統(tǒng)的水耗量等節(jié)能措施，長期投資低低溫電除塵器更有利。

3 低低溫電除塵器技術(shù)簡介

表2 電除塵效率影響因素初步分析對照表及應(yīng)對措施

通常將低于酸露點(diǎn)溫度運(yùn)行的靜電除塵器稱為低低溫靜電除塵器[2]。根據(jù)《火力發(fā)電廠燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算技術(shù)規(guī)程》中公式計(jì)算，設(shè)計(jì)煤種酸露點(diǎn)約為102℃。低低溫電除塵技術(shù)是通過煙氣冷卻器或MGGH（熱媒體氣氣換熱裝置）降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)溫度以下，一般約為90℃，使煙氣中的大部分SO3在煙氣冷卻器或MGGH中冷凝形成硫酸霧，黏附在粉塵上并被堿性物質(zhì)中和，大幅降低粉塵的比電阻，避免反電暈現(xiàn)象，從而提高除塵效率，同時(shí)去除大部分的SO3，當(dāng)采用煙氣冷卻器時(shí)還可節(jié)省能耗。由于進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度下降，于是又對普通電除塵器進(jìn)行相關(guān)改造，即低低溫電除塵器。

低低溫除塵技術(shù)是指在電除塵器上游設(shè)置熱回收裝置，使得電除塵器入口煙氣溫度降低，從而使除塵器性能提高，換熱采用的媒介是水。低低溫電除塵器與普通干式電除塵原理相同，只是由于低低溫電除塵器入口煙氣溫度較低，灰流動(dòng)性差，為了防堵防腐，在電除塵器的灰斗和絕緣子上裝輔助加熱設(shè)備，保證在整個(gè)電除塵器中煙氣局部溫度不下降，同時(shí)在容易引起漏風(fēng)又無法做保溫的地方采用不銹鋼材料進(jìn)行防腐。

4 低低溫電除塵器選型設(shè)計(jì)

4.1 改造內(nèi)容

在除塵器前增設(shè)煙氣冷卻器（簡稱煙冷器）將進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度從122℃降至90℃以下，從而發(fā)揮低低溫電除塵器的作用，以提高除塵效率。同時(shí)對電除塵器進(jìn)行適應(yīng)性改造，如增設(shè)熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)、增加灰斗電加熱器等，從而實(shí)現(xiàn)除塵器出口粉塵排放濃度不大于33 mg/m3（標(biāo)況值）；煙冷器出口煙溫不大于90℃。

4.2 工藝說明

表3 電除塵器主要改造技術(shù)對比

煙冷器運(yùn)行時(shí)，從8A/8B號(hào)低壓加熱器（簡稱低加）進(jìn)出口引全部凝結(jié)水混合至70℃后進(jìn)入煙冷器，加熱后的凝結(jié)水回到7A/7B低加入口；通過控制8號(hào)、7號(hào)低加間的調(diào)節(jié)閥及8號(hào)低加入口的取水調(diào)節(jié)閥開度，調(diào)節(jié)低溫省煤器系統(tǒng)旁路和調(diào)溫凝結(jié)水量，進(jìn)而控制電除塵器的入口煙溫達(dá)到設(shè)計(jì)要求；在低負(fù)荷等工況時(shí)，啟用熱水再循環(huán)系統(tǒng)提高進(jìn)入低溫省煤器的水溫，以減輕腐蝕；在超溫工況時(shí)，將8A/8B低加進(jìn)出口引水混合至65℃后進(jìn)入低溫省煤器，進(jìn)而控制進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度，使之接近設(shè)計(jì)要求。

4.3 煙氣冷卻器的設(shè)計(jì)

為了對煙氣熱量加以利用，同時(shí)降低進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度及工況煙氣量，在進(jìn)口煙道上設(shè)置低溫省煤器。經(jīng)過對比，最終采用將煙冷器布置于除塵器進(jìn)口喇叭處及進(jìn)口喇叭前水平煙道處，煙冷器荷載由原除塵配電間F1和F2軸2排立柱共同承擔(dān)的方案。優(yōu)化方案的氣流均布較良好，可保證電除塵器達(dá)到穩(wěn)定的除塵效率。

煙冷器布置于除塵器進(jìn)口喇叭處及進(jìn)口喇叭前的水平煙道上。每個(gè)煙道設(shè)置1臺(tái)煙冷器，1臺(tái)鍋爐共計(jì)6臺(tái)。煙冷器的換熱器沿?zé)煔夥较蚍智昂髢蓞^(qū)，每個(gè)區(qū)的換熱器在高度方向設(shè)置5個(gè)換熱分區(qū)，每個(gè)煙道共有10個(gè)換熱分區(qū)，1臺(tái)爐共有60個(gè)換熱分區(qū)。煙氣冷卻器本體傳熱管采用H型鰭片管形式，管束、鰭片材料全部采用ND鋼，管壁厚度不小于4 mm。換熱管的年腐蝕速率小于0.07 mm，使用壽命大于30年，腐蝕裕量1 mm。鰭片間距不小于13 mm、厚度不小于2.0 mm、高度30 mm。煙冷器部分設(shè)計(jì)參數(shù)見表4。

5 投運(yùn)效果

5.1 主要參數(shù)

1號(hào)機(jī)組低低溫電除塵改造完畢后重新投入運(yùn)行，經(jīng)過煙氣冷卻器后的電除塵入口煙溫由122℃降至 90℃左右，煙氣余熱用于加熱凝結(jié)水，凝結(jié)水溫度提高了13.2℃，經(jīng)計(jì)算可節(jié)約標(biāo)煤1.1 g/kWh。根據(jù)投運(yùn)后的環(huán)境監(jiān)測報(bào)告，滿負(fù)荷條件下電除塵除塵效率從原有99.65%提高到99.9%以上，除塵器出口（吸收塔入口）粉塵濃度監(jiān)測期間平均值小于28.28 mg/m3（標(biāo)況值）；改造后吸收入口煙氣量相對改造前下降15%，脫硫水耗明顯降低。

5.2 腐蝕與磨損情況

系統(tǒng)投運(yùn)2個(gè)月后，利用春節(jié)停機(jī)機(jī)會(huì)對低低溫電除塵器各部位進(jìn)行檢查，煙氣冷卻器入口未見明顯磨損，翅片和冷卻器進(jìn)出口未見明顯積灰；電除塵器內(nèi)部構(gòu)件未見明顯腐蝕，但人孔門周邊腐蝕現(xiàn)象較嚴(yán)重。

6 改進(jìn)與建議

（1）煙氣冷卻器進(jìn)行熱態(tài)沖洗時(shí)，F(xiàn)e含量超標(biāo)，經(jīng)系統(tǒng)沖洗 100 h以上、耗水量約5 000 t以上后，F(xiàn)e含量仍未合格。投運(yùn)后在低加回水管路沖洗管路引1路去凝汽器，接在爐側(cè)冷凝水箱至凝汽器回收管路上，對沖洗水進(jìn)行過濾后回用，加裝后耗水量和沖洗時(shí)間大大降低。

（2）該機(jī)組鍋爐采用回轉(zhuǎn)式空預(yù)器，空預(yù)器出口煙溫不均，導(dǎo)致機(jī)組低負(fù)荷加低溫省煤器出口煙溫向下調(diào)節(jié)受限，加裝換熱器進(jìn)水調(diào)節(jié)門后，可以對煙氣溫度低的換熱器進(jìn)行節(jié)流，最終可降低煙氣溫度高的換熱器的出口煙溫，使各個(gè)換熱器出口煙溫均勻。

（3）增加煙氣冷卻器后凝結(jié)水側(cè)水阻力增大，在高負(fù)荷凝結(jié)水泵運(yùn)行時(shí)，因凝結(jié)水泵進(jìn)行改造去掉一級(jí)葉輪，凝結(jié)水泵出力不足，會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水流量不足，除氧器水位下降?？砷_啟除氧器上水副調(diào)及低溫省煤器旁路調(diào)門等方法降低凝結(jié)水水側(cè)阻力，保證除氧器水位正常。

（4）建議在煙氣冷卻前增加磨損測試件，利用檢修積灰分析測試件，以便判斷煙氣冷卻器的磨損情況；對電除塵人孔門等容易漏風(fēng)部位進(jìn)行合金鋼防腐，加襯ND鋼板或316L鋼板等。

表4 煙氣冷卻器部分設(shè)計(jì)參數(shù)

7 結(jié)語

通過試運(yùn)行階段的檢驗(yàn)，低低溫電除塵改造對高飛灰比電阻電除塵除塵效率有明顯提升，除塵效率由99.65%提高至99.9%以上，同時(shí)對后續(xù)脫硫有明顯改善；電除塵入口煙溫由122℃降至90℃，凝結(jié)水溫度提高了13.2℃，節(jié)約標(biāo)煤1.1 g/kWh，兼具節(jié)能效益與環(huán)保效益。

[1]李青，李猷民.火電廠節(jié)能減排手冊[M].北京：中國電力出版社，2015.

[2]廖增安.燃煤電廠余熱利用低低溫電除塵技術(shù)研究與開發(fā)[J].環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2013（10）∶39-44.

（本文編輯：陸 瑩）

Technology Application Research of Low-Low Temperature Electrostatic Precipitator in China Resources Cangnan Power Plant

SONG Wenzhe，HE Yong，ZHANG Hua，KAN Xudong

（China Resources Power(Wenzhou)Co.，Ltd.，Wenzhou Zhejiang 325805，China）

This paper introduces the selection and application of low-low temperature electrostatic precipitator in the reformation of the ultra-low flue gas emission in China Resources Cangnan Power Plant，including equipping flue gas cooler at inlet of electrostatic precipitator to reduce the temperature of inlet flue gas to form low-low temperature electrostatic precipitator to improve dust removal efficiency of electrostatic precipitator；combining flue gas cooler with low pressure heater system of steam turbine generator to form flue gas waste heat utilization device in order to reduce the heat consumption and coal consumption.By application of lowlow temperature electrostatic precipitator，efficiency of dust removal，energy saving and consumption reduction is significantly improved，and the successful realization of ultra-low emission of flue gas is guaranteed. The practical application shows that the low-low temperature electrostatic precipitator can better save the energy and reduce the emission，and it has a good reference value for dust removal efficiency improvement of dry electrostatic precipitator with high dust resistance.

flue gas cooler；waste heat utilization device；low-low temperature；electrostatic precipitator

TK223.27

B

1007-1881（2016）10-0055-05

2016-07-06

宋文哲（1982），男，工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行、檢修管理工作。