西夏熱電公司濕式電除塵器改造

朱學(xué)輝，滿永剛

（1.寧夏電力投資集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750001；

2.寧夏電力投資集團(tuán)西夏熱電有限公司，寧夏 銀川 750021）

西夏熱電公司濕式電除塵器改造

朱學(xué)輝1，滿永剛2

（1.寧夏電力投資集團(tuán)有限公司，寧夏 銀川 750001；

2.寧夏電力投資集團(tuán)西夏熱電有限公司，寧夏 銀川 750021）

為了滿足“重點(diǎn)地區(qū)”燃煤電廠煙塵排放國家標(biāo)準(zhǔn)要求，針對西夏熱電公司一期2× 200 MW供熱機(jī)組除塵設(shè)備現(xiàn)狀結(jié)合現(xiàn)有除塵器改造技術(shù)進(jìn)行分析研究，提出了在濕法脫硫后加裝濕式電除塵器的改造方案。應(yīng)用結(jié)果表明：改造后的機(jī)組煙塵排放濃度＜10 mg/Nm3，不僅滿足了國家對“重點(diǎn)地區(qū)”燃煤電廠煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求，而且達(dá)到了＜10 mg/Nm3的超低排放要求。

200 MW供熱機(jī)組；煙塵排放濃度；濕式靜電除塵器

隨著霧霾現(xiàn)象的日益嚴(yán)重，2011年，國家對工業(yè)企業(yè)大氣污染物排放控制提出了新的要求，文獻(xiàn)［1］中規(guī)定燃煤電廠煙塵排放限值為30 mg/ Nm3，重點(diǎn)地區(qū)排放限值為20 mg/Nm3。新的排放標(biāo)準(zhǔn)及環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對燃煤電廠除塵器技術(shù)提出了更高的要求，西夏熱電公司地處銀川市，執(zhí)行重點(diǎn)地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)，原有除塵設(shè)施按照舊的國家標(biāo)準(zhǔn)［2］≤50 mg/Nm3設(shè)計(jì)，實(shí)際運(yùn)行均值在45.2 mg/Nm3，已經(jīng)不能滿足新的國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，需要對現(xiàn)有除塵系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 除塵設(shè)備現(xiàn)狀及改造方案研究

1.1 除塵設(shè)備現(xiàn)狀

西夏熱電公司一期2×200 MW供熱機(jī)組，安裝2臺200 MW超高壓抽凝式汽輪發(fā)電機(jī)組配2臺670 t/h超高壓煤粉鍋爐，分別于2008年8月和11月投產(chǎn)。鍋爐煙氣除塵系統(tǒng)配套雙室四電場高效靜電除塵器，采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝，1爐1塔布置。原除塵系統(tǒng)按照舊標(biāo)準(zhǔn)≤50 mg/Nm3設(shè)計(jì)，電除塵器出口煙塵排放濃度均值約為90 mg/Nm3（±10 mg/Nm3），經(jīng)過濕法脫硫系統(tǒng)后約有50%的下降，最終煙囪出口煙塵排放均值為45.2 mg/Nm3，除塵系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，能夠滿足原設(shè)計(jì)要求，但未達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)提出的≤20 mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，需要通過設(shè)備改造來解決煙塵排放超標(biāo)問題。

1.2 改造技術(shù)方案的研究

目前國內(nèi)市場上，針對新的排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，有電袋復(fù)合式除塵器、低溫電除塵器、濕式電除塵器等改造技術(shù)［3］。由于本工程屬于老廠改造，除塵器改造方案的選擇要因地制宜，選擇性能保證最可靠，適合公司實(shí)際情況的改造方案。

1.2.1 電袋復(fù)合除塵器技術(shù)方案

保留原電除塵器一電場，對一電場內(nèi)部極板、極線以及控制系統(tǒng)部分進(jìn)行恢復(fù)性檢修，取消二、三、四電場，在后3個電場位置增加布袋除塵器［4］。電袋復(fù)合除塵器是通過電除塵與布袋除塵有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮電除塵器和布袋除塵器各自的除塵優(yōu)勢，彌補(bǔ)了電除塵器和布袋除塵器的除塵缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)有：

（1）除塵效率較高，不受比電阻的影響，無論煤種如何變化都可保證出口排放≤20 mg/Nm3。

（2）由于改造在原電除塵器內(nèi)部進(jìn)行，無需改動除塵器外部設(shè)備，改造工期短。

缺點(diǎn)有：

（1）需要管理2套除塵系統(tǒng)；

（2）除塵器阻力額外增加約650 Pa，后期引風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用較高。

（3）換袋成本較高，舊濾袋資源化利用率較小。

1.2.2 高頻電源+旋轉(zhuǎn)極板技術(shù)方案

原電除塵器所有電場基本不動，僅對其內(nèi)部極板、極線以及控制系統(tǒng)部分進(jìn)行恢復(fù)性檢修，一、二電場電源改為高頻電源，增加第五電場為旋轉(zhuǎn)極板電場。旋轉(zhuǎn)極板電除塵器的工作原理與傳統(tǒng)電除塵器一樣，仍然是依靠靜電力來收集粉塵［5］。優(yōu)點(diǎn)是對不同煤種的適應(yīng)性增強(qiáng)，可保證出口排放≤20 mg/Nm3。缺點(diǎn)是移動電極存在轉(zhuǎn)動部件，且主要結(jié)構(gòu)位于電除塵內(nèi)部，一旦發(fā)生故障需停機(jī)處理。

1.2.3 濕式電除塵器技術(shù)方案

在脫硫塔出口增加濕式除塵器，對脫硫后凈煙氣進(jìn)行除塵。濕式電除塵器也是電除塵器的一種，對粉塵的捕集原理與電除塵器相似，但在清灰方式上有所不同，濕式電除塵器取消傳統(tǒng)振打清灰方式，用一套噴淋系統(tǒng)取代振打系統(tǒng)，直接將水霧噴向電極和電暈區(qū)，水霧在芒刺電極形成的強(qiáng)大的電暈場內(nèi)荷電后分裂進(jìn)一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用［6］。由于取消振打，避免了二次揚(yáng)塵的出現(xiàn)，同時(shí)電場中有大量飽和水汽，可以大幅降低粉塵比電阻，提高運(yùn)行電壓，達(dá)到更高的收塵效率。優(yōu)點(diǎn)是：

（1）用水流沖洗清灰，沒有振打裝置，不受二次揚(yáng)塵、比電阻、燃煤變化影響。

（2）在濕式電除塵器里，多場作用與相變、團(tuán)聚等機(jī)理，共同促進(jìn)微小顆粒物高效凝并“長大”，實(shí)現(xiàn)高效脫除。水霧使SO3、PM10以下等級的細(xì)微粉塵及有毒重金屬等物質(zhì)形成氣溶膠。電場對水霧等氣溶膠高效脫除，有效改善煙囪透明度，滿足更長遠(yuǎn)的國家空氣質(zhì)量控制要求。

（3）濕式電除塵器對少量的SO3有很好的脫除作用，因此，能有效緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本。

（4）有效解決濕法脫硫帶來的石膏雨環(huán)境問題。

改造方案的缺點(diǎn)：

（1）因濕式電除塵器的運(yùn)行溫度低于SO3露點(diǎn)以下，同時(shí)還有沖洗水，SO3必然會對除塵器內(nèi)部件腐蝕，這樣就要求濕式除塵器的殼體和內(nèi)部件必須能耐腐蝕。針對濕式電除塵器的腐蝕問題，通常濕式電除器的殼體為普通碳鋼加內(nèi)壁襯鱗片，極板、極線和支撐件均采用不銹鋼材料，但這客觀上增加了濕式除塵器的造價(jià)。

（2）濕式除塵器通常需要大量水沖洗極板和極線，從而產(chǎn)生一定的水耗。

以上3種技術(shù)改造方案都可保證煙道出口煙塵排放≤20 mg/Nm3，但是，電袋復(fù)合除塵器技術(shù)方案和高頻電源+旋轉(zhuǎn)極板技術(shù)方案布置在濕法脫硫前端，不能解決濕法脫硫出口煙氣的石膏攜帶問題，通常脫硫出口石膏攜帶量可達(dá)到5～8 mg/Nm3，如果要求出口煙塵排放≤10 mg/Nm3，那么只有濕式電除塵器能夠保證，因此，西夏熱電公司選擇脫硫出口加裝濕式電除塵器作為粉塵排放技術(shù)改造方案。

2 改造方案

2.1 濕式電除塵器布置及設(shè)計(jì)選型參數(shù)

新增設(shè)的濕式電除塵器布置在脫硫吸收塔與煙囪之間，利用引風(fēng)機(jī)改造拆除脫硫增壓風(fēng)機(jī)騰出的空地布置，脫硫塔出來的凈煙氣經(jīng)過濕式電除塵器進(jìn)一步除塵后再接入煙囪排放。根據(jù)場地條件，濕式電除塵器采用兩電場，水平進(jìn)、出風(fēng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。為了滿足新的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求，并考慮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步提高的可能性，在選擇濕式電除塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，適當(dāng)提高入口粉塵濃度設(shè)計(jì)值為80 mg/Nm3，出口粉塵濃度按照＜10 mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)（粉塵包括石膏在內(nèi)，煙氣狀態(tài)取干基、標(biāo)態(tài)、6%氧）。為了保證較高的除塵效率，選定濕式電除塵器的內(nèi)部煙氣流速為1.99 m/s，保證煙氣在電場中有足夠的處理時(shí)間。改造基本設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

表1 西夏熱電公司濕式電除塵器基本設(shè)計(jì)參數(shù)

2.2 濕式電除塵器運(yùn)行控制特點(diǎn)

西夏熱電公司濕式電除塵器采用剛性金屬極板及金屬鋸齒陰極線，材質(zhì)均為SUS316L。其中陰極線采用免焊接型式繃緊在陰極框架上，避免了因焊接損傷和應(yīng)力腐蝕造成陰極線斷線，保證了電場性能穩(wěn)定。

為了保證濕式電除塵器的正常運(yùn)行，防止絕緣子結(jié)露，設(shè)置熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)，使得絕緣子的最低溫度高于煙溫以上20～30℃，以保證良好絕緣。

通過控制軟件的優(yōu)化，提高細(xì)微火花檢測水平，優(yōu)化火花控制功能，從而實(shí)現(xiàn)臨界火花控制，在潮濕環(huán)境、連續(xù)噴淋的條件下，保證高壓設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，提高濕式電除塵器的運(yùn)行電壓，保證除塵效率。

2.3 濕式電除塵器灰水循環(huán)處理系統(tǒng)

濕式電除塵器水系統(tǒng)的作用是將工業(yè)水送往除塵器頂部，通過噴嘴對濕式電除塵器進(jìn)行噴淋，在陽極板上形成均勻水膜，將陽極板上收集的灰塵去除，同時(shí)對陰極線等內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行定時(shí)沖洗，確保濕式電除塵器正常穩(wěn)定運(yùn)行。濕式電除塵器灰水處理系統(tǒng)遵循灰水高效分離，水循環(huán)利用的原則，采用灰水處理循環(huán)利用系統(tǒng)，先將灰水中和后，經(jīng)高效分離裝置去除懸浮物，達(dá)到噴淋水質(zhì)要求后再循環(huán)使用，可避免噴嘴過度磨損。分離出來的少量懸浮物含量高的廢水作為濕法脫硫工藝補(bǔ)水，濕式電除塵器再補(bǔ)充等量工業(yè)用水，實(shí)現(xiàn)大系統(tǒng)物料平衡，無污水處理成本，節(jié)約了用水。項(xiàng)目配套的灰水循環(huán)處理系統(tǒng)包括：堿儲罐、卸堿箱、循環(huán)過濾水箱、補(bǔ)給水箱、加堿泵、循環(huán)水泵、補(bǔ)給水泵、過濾泵、灰水分離器及相關(guān)儀控、管件等?；宜到y(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1 濕式電除塵器灰水系統(tǒng)工藝流程

3 改造效果評價(jià)

通過對電袋復(fù)合除塵器技術(shù)方案、高頻電源+旋轉(zhuǎn)極板技術(shù)方案、濕式電除塵器技術(shù)方案的研究及對比，濕式電除塵器技術(shù)方案不但可以有效脫除煙氣中的殘余煙塵，而且解決了石膏雨問題，通過合理的選型及良好的配套系統(tǒng)，工程實(shí)施后，取得了良好的效果。

（1）西夏熱電公司分別于2014年10月、2015年10月完成了1號、2號機(jī)組濕式電除塵器改造工程，1號、2號機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中煙囪出口煙氣濃度＜10 mg/Nm3。煙塵排放平均值由45.2 mg/Nm3降低至＜10 mg/Nm3，低于文獻(xiàn)［1］中“重點(diǎn)地區(qū)”的粉塵排放≤20 mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）2015年12月11日，由國家環(huán)保部、發(fā)改委、能源局印發(fā)《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》［7］，要求具備條件的電廠達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，其中，煙塵排放要求不高于10 mg/ Nm3。西夏熱電公司除塵系統(tǒng)不需要做進(jìn)一步改造即可達(dá)標(biāo)，目前，煙塵1號機(jī)組排放濃度7.96 mg/Nm3，2號機(jī)組排放濃度2.67 mg/Nm3。

（3）濕式電除塵器不但有效脫除了煙氣中的殘余煙塵，而且可以收集脫硫煙氣中石膏、氣溶膠等污染物，解決了石膏雨、氣溶膠等問題，有著良好的社會效益。

4 結(jié)論

（1）西夏熱電公司一期2×200 MW供熱機(jī)組濕式電除塵器改造工程實(shí)施后，實(shí)測煙塵排放濃度＜10mg/Nm3，達(dá)到了改造工程設(shè)計(jì)要求，煙塵排放量＜20 mg/Nm3低于國家標(biāo)準(zhǔn)要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，并滿足國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）西夏熱電公司一期2×200 MW供熱機(jī)組濕式電除塵器工程項(xiàng)目經(jīng)過2年多的安全穩(wěn)定運(yùn)行，驗(yàn)證了該技術(shù)能夠滿足電廠對設(shè)備安全可靠性的要求，能有效控制濕法脫硫后煙塵污染物的排放。

（3）濕式電除塵器技術(shù)在西夏熱電公司一期2×200 MW供熱機(jī)組的成功應(yīng)用，為同類燃煤電廠大氣污染物綜合治理積累了寶貴的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

［1］ GB 13223—2011,火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ GB 13223—2003，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［3］ 楊曉東.300 MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組技術(shù)叢書除灰除塵系統(tǒng)和設(shè)備［M］.北京：中國電力出版社,2008.

［4］ DL/T 461—2005,燃煤電廠電除塵運(yùn)行維護(hù)管理導(dǎo)則［S］.

［5］ 胡志光.電除塵器運(yùn)行及維修［M］.北京：中國電力出版社,2004.

［6］ 謝廣潤.陳慈萱.高壓靜電除塵［M］.北京：水利電力出版社,1993.

［7］ 國家環(huán)保部、發(fā)改委、能源局.全面實(shí)施燃煤電廠起低排放和節(jié)能改造工作方案［Z］.北京：國家環(huán)保部、發(fā)改委、能源局，2015.

Improvement of wet electrostatic precipitator in Xixia Thermal Power Plant

ZHU Xuehui1,MAN Yonggang2
(1.Ningxia Power Investment Group Ltd.,Yinchuan Ningxia 750001,China;
(2.Xixia Thermal Power Company of Ningxia Power Investment Group Ltd.,Yinchuan Ningxia 750021,China)

In order to meet the demand of dust emission national standard in important area,analyzes the status quo of dust elimination equipments of 2×200 MW heating supply units in the first term construction of Xixia Thermal Power Plant and researches the technique of the current dust precipitator,puts forward the improvement scheme to add wet electrostatic precipitator installation after the wet desulfurization.The application result shows that after the improvement,the unit dust emission concentration is＜10 mg/Nm3,not only satisfies the demand of dust emission national standard in important area,but also reaches the extra low emission demand of＜10 mg/Nm3.

200 MW cogeneration unit;dust emission concentration;wet electrostatic precipitator

TK284.5

B

1672-3643（2017）01-0067-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.01.014

2016-11-15

朱學(xué)輝(1980)，男，工程師，從事電力工程技術(shù)管理工作。

有效訪問地址：http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.01.014