低低溫電除塵器在1000MW機(jī)組燃煤電廠的應(yīng)用

吳金，趙海寶，酈建國(guó)，郭瀅，何毓忠

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

引言

低低溫電除塵技術(shù)可大幅提高除塵效率、去除煙氣中大部分SO3、提高濕法脫硫的協(xié)同除塵效率，且節(jié)能效果顯著[1、2]，與其他除塵技術(shù)相比具有優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性，已成為近幾年國(guó)內(nèi)燃煤電廠煙塵超低排放的主流技術(shù)，且已在多臺(tái)1000MW機(jī)組上實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。本文結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，分析了低低溫電除塵器的電控參數(shù)特征，為燃煤電廠低低溫電除塵器的新建和提效改造項(xiàng)目提供參考。

1 技術(shù)路線及主要參數(shù)

浙江某電廠3號(hào)爐1000MW改造機(jī)組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，電除塵器出口設(shè)計(jì)煙塵濃度不大于15mg/m3，系統(tǒng)不設(shè)置濕式電除塵器，通過(guò)高效濕法脫硫裝置協(xié)同除塵，實(shí)現(xiàn)出口顆粒物排放濃度在5mg/m3以下，采用的技術(shù)路線為：SCR脫硝+煙氣冷卻器+低低溫ESP+高效濕法脫硫裝置（WFGD），如圖1所示。

圖1 某電廠3號(hào)爐1000MW技術(shù)路線圖

該機(jī)組低低溫電除塵器主要設(shè)計(jì)煤、灰成分見(jiàn)表1，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。每臺(tái)爐配套2臺(tái)三室四電場(chǎng)電除塵器，每個(gè)電除塵器的進(jìn)口煙道各設(shè)置1臺(tái)煙氣冷卻器，將煙氣溫度降低到約90℃，如圖2所示。

表1 主要煤、灰成分 （單位：%）

表2 低低溫電除塵器主要技術(shù)參數(shù)

圖2 低低溫電除塵器及煙冷器布置圖

2 與常規(guī)電除塵器性能比較

為比較低低溫電除塵器與常規(guī)電除塵器主要性能參數(shù)，將浙江某電廠3號(hào)爐1000MW機(jī)組的低低溫電除塵器與4號(hào)爐1000MW機(jī)組的常規(guī)電除塵器進(jìn)行對(duì)比，總集塵面積和煤種相同，經(jīng)第三方測(cè)試，低低溫電除塵器出口煙塵濃度為9.98mg/m3，常規(guī)電除塵器出口煙塵濃度為24.4mg/m3，低低溫電除塵器除塵效率明顯提高。表3為以上兩臺(tái)機(jī)組在某一時(shí)段的運(yùn)行參數(shù)對(duì)比，電除塵器低低溫提效改造后，有效提高了二次電壓和二次電流，在提高電除塵器除塵效率的同時(shí)，運(yùn)行電耗也有所增加。

3 二次電壓

根據(jù)擊穿電壓的經(jīng)驗(yàn)公式，燃煤電廠的一般除塵煙氣工況下，煙氣溫度每降低10℃，電除塵器電場(chǎng)擊穿電壓將上升3%左右[3、4]。

式中：U擊實(shí)際擊穿電壓（V）；U0溫度為T(mén)0時(shí)的擊穿電壓 （V）；Tt上升溫度（℃）＋273（K），T0= 273K。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于煙氣溫度降低到酸露點(diǎn)以下，SO3冷凝成硫酸霧，大幅度降低粉塵比電阻，消除了反電暈[5、6]，擊穿電壓有更大的上升幅度，如浙江某電廠1000MW機(jī)組電除塵器，表3表明，煙氣溫度在140℃時(shí)，二次電壓一般在30～45kV，而在90℃時(shí)，二次電壓在55～79kV，二次電壓明顯提升，有利于除塵效率提高。

4 板電流密度

極配型式為芒刺線和480C陽(yáng)極板，同極間距為400mm時(shí)，常規(guī)電除塵器板電流密度一般為0.3～0.35mA/m2，而國(guó)內(nèi)多臺(tái)1000MW機(jī)組低低溫提效改造后板電流密度提升明顯，可達(dá)0.45～0.5mA/m2，如圖3所示，由于低低溫提效改造后電除塵器擊穿電壓升高，板電流密度增大，粉塵荷電量增加，有利于除塵效率的提升。

電流和電壓是電源選型的主要參數(shù)，常規(guī)電除塵器高頻電源選項(xiàng)時(shí)，電壓一般選68～72kV，電流按板電流密度乘以供電分區(qū)集塵面積的值選擇，其中板電流密度一般選0.3～0.35mA/m2。

低低溫電除塵器時(shí)，由于板電流密度提高，在考慮余量和經(jīng)濟(jì)性的情況下，電源的板電流密度建議按0.45～0.5mA/m2選型計(jì)算，由于擊穿電壓升高，二次電壓建議選72kV或更高。

表3 1000MW機(jī)組4號(hào)爐常規(guī)電除塵器與3號(hào)爐低低溫電除塵器某時(shí)段運(yùn)行參數(shù)對(duì)比

圖3 5套1000MW機(jī)組電除塵器某時(shí)段板電流密度對(duì)比

5 小分區(qū)設(shè)置

對(duì)于低低溫電除塵提效改造項(xiàng)目，板電流密度增加后，原電源容量可能不足。某電廠1號(hào)、2號(hào)爐1000MW機(jī)組第一電場(chǎng)原電源容量較低，因此，在低低溫提效改造的同時(shí)進(jìn)行了小分區(qū)改造，如圖4所示。

圖4 小分區(qū)示意圖

相比之下，小分區(qū)改造只需適當(dāng)改動(dòng)陰極框架，增加陰極振打和吊掛數(shù)量，投資費(fèi)用低，不但解決了電源容量不足的問(wèn)題，同時(shí)也可提高除塵效率[7]。

6 極配型式

如圖5所示，常規(guī)電除塵器由于芒刺線放電電流大，適合應(yīng)用于粉塵濃度高的前端電場(chǎng)；螺旋線二次電壓高，適合應(yīng)用于粉塵粒徑小的后端電場(chǎng)[8]。當(dāng)采用低低溫電除塵技術(shù)時(shí)，從表3案例可知，螺旋線和芒刺線均可達(dá)到較高的二次電壓和二次電流。

圖5 陰極芒刺線和螺旋線

7 結(jié)論

（1）低低溫電除塵技術(shù)在1000MW機(jī)組應(yīng)用的適應(yīng)性較好，可在較好經(jīng)濟(jì)性前提下實(shí)現(xiàn)15mg/m3甚至10mg/m3以下的出口煙塵濃度要求。

（2）相比常規(guī)電除塵器，低低溫電除塵器二次電壓和二次電流明顯提高，低低溫提效改造尤其是1000MW機(jī)組改造時(shí)，需注意電源容量的匹配選型，當(dāng)極配型式為芒刺線配480C陽(yáng)極板，同時(shí)極間距為400mm時(shí)，板電流密度建議選0.45～0.5mA/m2，電壓建議選72kV或更高。

（3）當(dāng)改造的電除塵器單個(gè)供電分區(qū)集塵面積較大或低低溫提效改造后電源容量不足時(shí)，可采用小分區(qū)解決電源容量不足問(wèn)題，并可提高除塵效率。

[1] 柳生隆志，土屋喜重，大西召一，等.Recent Electrostatic Precipitation Technology [J].三菱重工技報(bào)，1996，33（1）：69-73.

[2] 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.

[3] 森雄介，積田佳満，松本有夫，等.Operation Results of IHI Flue Gas Desulfurization System -Unit No.1 (1000 MW) of Hitachinaka Thermal Power Station for Tokyo Electric Power Co.，Inc. [J].石川島播磨技報(bào)，2005，45（1）：30-35.

[4] 何毓忠，趙海寶，酈建國(guó)，等.低低溫電除塵器灰硫比計(jì)算及中國(guó)煤種分析[J].環(huán)境工程，2015，33（2）：76-79.

[5] 名嶋慎司.石炭火力用低低溫電氣集塵裝置.住友重機(jī)械技報(bào)，2001，146（10）： 35-38.

[6] 趙海寶，酈建國(guó)，何毓忠，等.低低溫關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用[J].中國(guó)電力，2014， 47（10）：117-120.

[7] 趙海寶，胡露均，何毓忠.電除塵器“低低溫+小分區(qū)”改造應(yīng)用研究[J].電力科技與環(huán)保，2016（3）：28-30.

[8] 中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)電除塵委員會(huì).燃煤電廠煙氣超低排放技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015：57-67.