低低溫電除塵提效改造項(xiàng)目分析

張哲偉++陳秀峰

摘 要：低低溫靜電除塵技術(shù)主要是通過(guò)在干式電除塵器（DESP）之前投加煙冷器，使熱煙氣和汽機(jī)冷凝水實(shí)現(xiàn)熱交換，煙氣得以冷卻，減少排煙熱損失，同時(shí)將DESP的運(yùn)行溫度由130 ℃～150 ℃降低到85 ℃～90 ℃（煙氣酸露點(diǎn)以下），不僅可脫除SO3、提高除塵效率，而且起到余熱回收利用的效果，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)環(huán)境和降低能耗的雙重目的。

關(guān)鍵詞：低低溫電除塵 余熱回收利用 鍋爐 煙冷器 煤耗

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（c）-0027-02

早在“十一五”時(shí)期，國(guó)家把節(jié)約能源作為基本國(guó)策之一，要求發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)?，F(xiàn)在到了“十三五”階段的初期，我國(guó)節(jié)能減排形勢(shì)依然嚴(yán)峻，且迫在眉睫。電力作為高耗能行業(yè)，將在降低能耗、提高經(jīng)濟(jì)效益中扮演著重要角色。

某火力發(fā)電廠基于目前生產(chǎn)狀況以及“十三五節(jié)能規(guī)劃”的要求，實(shí)施了低低溫電除塵提效改造項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)余熱回收利用，達(dá)到節(jié)能減排的效果。同時(shí)，大大減少了SO2氣體排放、提高了除塵效率，在保護(hù)地區(qū)環(huán)境中發(fā)揮了重要作用。

1 改造前后的工藝對(duì)比及技術(shù)原理

改造前，原煤由煤斗送入鍋爐的磨煤機(jī)，原煤被磨成煤粉以后進(jìn)入鍋爐進(jìn)行燃燒，將水加熱成過(guò)熱蒸汽，從而推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)做功，整個(gè)過(guò)程經(jīng)歷了從化學(xué)能到熱能，再轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程。汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，最終實(shí)現(xiàn)將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。在發(fā)電過(guò)程中，汽輪機(jī)乏汽通過(guò)凝汽器冷卻為冷凝水，經(jīng)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱后經(jīng)給水泵重新送入鍋爐中；煤燃燒后產(chǎn)生的煙氣經(jīng)脫硝裝置、空預(yù)器、電除塵、引風(fēng)機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)、脫硫裝置后進(jìn)入煙囪排至大氣。

據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，排煙所帶走的熱量是鍋爐運(yùn)行中熱損失最大的部分，占鍋爐總輸入熱量的5%～8%，占鍋爐的總熱損失的70%～80%。一般而言，排煙溫度每增加15 ℃～20 ℃，排煙熱損失將增加1%，鍋爐效率相應(yīng)降低1%，導(dǎo)致煤耗增加。

為保護(hù)尾部煙道、設(shè)備不受腐蝕，電廠必須將煙氣溫度控制在酸露點(diǎn)以上。按照國(guó)內(nèi)常規(guī)設(shè)計(jì)，煙氣溫度需高于酸露點(diǎn)5 ℃～10 ℃，因此空預(yù)器出口煙氣溫度通常設(shè)定為120 ℃～130 ℃。而在濕法脫硫工藝中，吸收塔中的煙氣為絕熱飽和狀態(tài)，溫度（等焓過(guò)程）為50 ℃左右，即從120 ℃～150 ℃到50 ℃溫差之間的熱量全部損失了。

改造后的工藝流程圖如圖1所示。

改造后，低低溫靜電除塵技術(shù)則是通過(guò)在干式電除塵器（DESP）之前投加煙冷器，使熱煙氣和汽機(jī)冷凝水實(shí)現(xiàn)熱交換，煙氣冷卻，將DESP的運(yùn)行溫度由130 ℃～150 ℃降低到85 ℃～90 ℃（煙氣酸露點(diǎn)以下），實(shí)現(xiàn)余熱回收利用，大大降低生產(chǎn)煤耗，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益共贏。

2 節(jié)能效果及環(huán)境效益分析

2.1 節(jié)能效果分析

實(shí)施了低低溫靜電除塵技術(shù)后，節(jié)能效果主要體現(xiàn)在余熱回收利用。在煙冷器中，汽機(jī)冷凝水與煙氣發(fā)生熱交換，煙氣溫度由120 ℃～130 ℃降低到85 ℃的同時(shí)，加熱了冷凝水。這不僅減少排煙熱損失，還可預(yù)熱即將返回鍋爐的冷凝水，從而降低煤耗，給機(jī)組帶來(lái)節(jié)能效益，可謂一舉兩得。

2.1.1 項(xiàng)目節(jié)能量測(cè)算的依據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

（1）產(chǎn)品產(chǎn)量的依據(jù)。

機(jī)組發(fā)電利用小時(shí)為5 500 h，年發(fā)電量：1000MW×5500h=

550000萬(wàn)kW·h。

（2）能耗的依據(jù)。

能耗依據(jù)火電廠有關(guān)熱經(jīng)濟(jì)性理論計(jì)算。

2.1.2 項(xiàng)目實(shí)施前后節(jié)能量計(jì)算

根據(jù)煙冷器性能試驗(yàn)結(jié)果，低低溫電除塵節(jié)能效果明顯，統(tǒng)計(jì)如下。

在1 000 MW負(fù)荷下分別投退煙冷器，測(cè)得鍋爐修正后效率分別為94.445%、94.370%，汽機(jī)修正后熱耗率分別為7 408.58 kJ/kW·h、7 463.14 kJ/kW·h，修正后供電煤耗分別為284.16 g/kW·h、285.97 g/kW·h，即煙冷器改造后降低機(jī)組供電煤耗1.81 g/kW·h。

在750 MW負(fù)荷下分別投退煙冷器，測(cè)得鍋爐修正后效率分別為94.397%、94.289%，汽機(jī)修正后熱耗率分別為7 511.86 kJ/kW·h、7 571.31 kJ/kW·h，修正后供電煤耗分別為289.51 g/kW·h、291.81 g/kW·h，即煙冷器改造后降低機(jī)組供電煤耗2.30 g/kW·h。

在500 MW負(fù)荷下分別投退煙冷器，測(cè)得鍋爐修正后效率分別為94.381%、94.494%，汽機(jī)修正后熱耗率分別為7 691.92 kJ/kW·h、7 769.63 kJ/kW·h，修正后供電煤耗分別為300.67 g/kW·h、302.71 g/kW·h，即煙冷器改造后降低機(jī)組供電煤耗2.04 g/kW·h。

相關(guān)的機(jī)組運(yùn)行負(fù)荷分布按表1計(jì)算。

2.1.3 節(jié)能量計(jì)算

改造前機(jī)組年綜合能源消耗量=2000h×1000MW×

285.97g/kW·h+2250h×1000MW×291.81g/kW·h+1250h×

1000MW×302.71g/kW·h=1606900 tce。

改造后機(jī)組年綜合能源消耗量=2000h×1000MW×

284.16g/kW·h+2250h×1000MW×289.51g/kW·h+1250h×

1000MW×300.67g/kW·h=1595555 tce。

由上述計(jì)算可知，項(xiàng)目實(shí)施前后每年節(jié)約標(biāo)煤量=1606900tce-1595555tce=11345 t標(biāo)煤。

2.2 環(huán)境效益分析

2.2.1 脫除SO3

脫除煙氣中的SO3主要在于布置在空預(yù)器和靜電除塵器之間的煙冷器。它是SO3慢速冷凝場(chǎng)所。當(dāng)煙氣溫度降到酸露點(diǎn)以下，由于飛灰總表面積遠(yuǎn)大于換熱器殼體和管表面面積，硫酸蒸汽將優(yōu)先在飛灰顆粒表面上冷凝，并與飛灰中的堿性金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸鹽，隨后與飛灰一起被電除塵設(shè)備收走，致使煙氣中的硫酸蒸汽量大大減少，SO3脫除率可達(dá)95%以上。

2.2.2 提高除塵效率

（1）煙塵灰比電阻決定了除塵效果。

當(dāng)灰比電阻在104～1 011 Ω·cm區(qū)間時(shí)，電除塵器收塵效果最佳，比電阻過(guò)大或過(guò)小都會(huì)導(dǎo)致除塵效率急劇下降。若比電阻過(guò)小，荷電煙塵達(dá)到集塵極很快釋放電荷，容易從極板上返回氣流；若比電阻過(guò)大，荷電粒子在集塵極上緩慢釋放電荷，煙塵積累容易產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象。影響飛灰比電阻大小的因素很多，譬如飛灰堿性金屬含量、煤的含硫量和水分等，一般高硫煤的比電阻低于低硫煤。

（2）低低溫靜電除塵器的優(yōu)勢(shì)。

其一，傳統(tǒng)靜電除塵器的操作溫度在120 ℃～150 ℃之間，此時(shí)飛灰的比電阻最高，而低低溫靜電除塵器出口溫度只有85 ℃左右，大幅度降低了飛灰比電阻，使靜電除塵器依然能高效收塵。另外，飛灰表面吸收了SO3后，比電阻進(jìn)一步降低，可通過(guò)后續(xù)的干式靜電除塵器脫除。

其二，在煙塵入口濃度不變，靜電除塵器總集塵面積相同條件下，出口煙塵濃度與趨近速度和體積流量呈指數(shù)關(guān)系。當(dāng)煙氣溫度從150 ℃降低到85 ℃，煙氣體積將減少16%左右，在相同條件下，意味著比集塵面積提高了16%，飛灰趨近速度可增加70%左右，可提高ESP對(duì)細(xì)顆粒的捕集效率。

3 結(jié)論

（1）與傳統(tǒng)的煙氣治理技術(shù)相比，低低溫靜電除塵技術(shù)具有脫除SO3、提高除塵效率、降低排煙溫度從而減少熱損失以及余熱回收利用的特點(diǎn)。

（2）項(xiàng)目實(shí)施后，每年可節(jié)省11 345 t標(biāo)準(zhǔn)煤，降低生產(chǎn)煤耗，同時(shí)減少SO2排放量5 447.7 kg。不僅為企業(yè)節(jié)省生產(chǎn)成本、創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，且為環(huán)境大氣保護(hù)做出巨大貢獻(xiàn)。

（3）該項(xiàng)目的技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行穩(wěn)定、可控，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，符合國(guó)家“十三五節(jié)能規(guī)劃”的要求和行業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展計(jì)劃，促進(jìn)地區(qū)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，使企業(yè)經(jīng)濟(jì)和地區(qū)環(huán)境保護(hù)事業(yè)齊頭并進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南（發(fā)改環(huán)資〔2008〕704號(hào)）[Z].

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 28750-2012，節(jié)能量測(cè)量和驗(yàn)證技術(shù)通則[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2013.

[3] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 2589-2008，綜合能耗計(jì)算通則[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).國(guó)家發(fā)改委、財(cái)政部關(guān)于印發(fā)《節(jié)能項(xiàng)目節(jié)能量審核指南》的通知[Z].