低低溫電除塵超低排放工程分析

趙海寶，何毓忠，周冰

（浙江菲達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆憬?諸暨 311800）

前言

截至2019年5月，國內燃煤電廠實現(xiàn)“超低排放”機組容量已超8億kW，排放標準世界領先[1、2]。低低溫電除塵器已成為超低排放粉塵治理的主流技術之一[3～5]，據中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會電除塵委員會的統(tǒng)計數(shù)據，自2013年國內首臺低低溫電除塵器投運以來，截至2017年12月，應用低低溫電除塵技術的裝機容量約2.3億kW，實現(xiàn)合同額約125億元，顆粒物減排效果明顯，社會效益和經濟效益顯著。

目前，超低排放的要求已從電力行業(yè)擴展到非電行業(yè)，鋼鐵、建材、有色、火電、鍋爐、焦化等行業(yè)的超低排放已開始尋找合適的技術并已有部分工程業(yè)績。

低低溫電除塵器是指處理的煙氣溫度在酸露點以下，以SO3冷凝作為提高除塵效率的主要技術途徑，國內外已對該技術的二次揚塵控制、防腐、提效機理及標準化推廣作了大量的研究[6～11]，為該技術在國內的推廣奠定了理論基礎。

隨著低低溫等電除塵新技術的應用，燃煤電廠電除塵器已可實現(xiàn)10mg/m3的顆粒物超低排放并有多臺工程應用，突破了電除塵器自20世紀以來其出口粉塵濃度無法低于20mg/m3的瓶頸。因此，急需進一步分析電除塵器實現(xiàn)10mg/m3的工程情況，打破行業(yè)內對電除塵器瓶頸的固有思維，為電除塵器在非電等領域的超低排放提供參考。

1 浙江某電廠工程概況

1.1 工程概況

浙江某電廠1號爐1000MW機組于2015年10月投運，電除塵器采用低低溫電除塵技術，電除塵器前設置煙氣冷卻器，每臺爐配兩臺三室五電場電除塵器，全部采用高頻電源供電，不設濕式電除塵器。

浙江某電廠1號爐配套電除塵器及煙氣冷卻器布置如圖1所示。

圖1 浙江某100MW配套電除塵器及煙氣冷卻器

1.2 設計參數(shù)和技術指標

浙江某電廠1號爐電除塵器主要技術參數(shù)見表1，煤及飛灰主要成分見表2，設計煤為晉北煙煤，校核煤為神府混煙煤。

表1 浙江某1000MW機組電除塵器主要技術參數(shù)

表2 浙江某1000MW機組煤及飛灰主要成分 （單位：%）

2 電除塵性能測試方法

2.1 出口粉塵濃度測試方法

電除塵器進口粉塵濃度采用常規(guī)采樣槍、玻纖濾筒進行測試，測試方法為《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157—1996）。

電除塵器出口顆粒物為低濃度，采樣方法參照《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定重量法》（HJ 836—2017）、ISO 12141—2002、ASTM D6331—2013的規(guī)定，如圖2所示。采樣泵保證抽氣流量為50～100L/min，采樣槍均應加熱至160℃，對采樣前后的濾筒（膜）進行恒重及稱重，用十萬分之一電子天平進行稱重[12～18]。粉塵濃度及脫除效率的計算方法參照《濕式除塵器性能測定方法》（GB/T 15187—2005）。

對于超低排放工程的低濃度煙塵，為提高測量精度，采取了以下措施：濾筒（膜）材質選用PTFE、石英纖維，采用大流量、高精度采塵儀，為保證采集足夠的樣品重量，煙氣采樣體積不少于1m3，濾膜的增重大于2mg，使用0.01mg天平，以提高稱量精度。

圖2 顆粒物采樣系統(tǒng)示意

2.2 能耗測試方法

電除塵器的能耗主要包括電場高壓供電設備電耗、本體壓力升降引起的電耗和電加熱等低壓用電設備電耗。為簡化計算，測試時不考慮本體壓力升降引起的電耗。

測量的電除塵器能耗包括電場功耗、振打電機功耗、瓷軸套加熱功耗。電除塵功耗利用計量合格的電能表或功率表進行測量。功耗根據表計的電流、電壓讀數(shù)計算。

2.2.1 電場功耗（高頻）

式中：

n ——電場數(shù)；

2.2.2 振打功耗

振打功耗=低壓振打柜電壓×三相平均電流×31/2（功率因子近似取1）。

2.2.3 加熱功耗

加熱功耗=低壓加熱柜電壓×三相平均電流×31/2（功率因子近似取1）。

3 性能測試結果及分析

浙江某電廠1號爐電除塵器陽極板有效集塵面積90 675m2，配高頻電源，機組在1019MW滿負荷運行時，在電除塵器電源參數(shù)放開模式下（高除塵效率模式），平均板電流密度為0.25mA/m2，總電耗為2490kW，電除塵器出口粉塵濃度為7.3mg/m3，如表3所示。

表3 浙江某1000MW機組電除塵器測試結果

如表4所示，節(jié)能模式下平均板電流密度0.19mA/m2，每臺爐配套的2臺電除塵器總能耗為1000kW左右，電除塵器出口粉塵濃度為16.3mg/m3。

節(jié)能模式具有較好的經濟型，建議電除塵器配備足夠的比集塵面積設計，并以節(jié)能模式運行，配合下游二次除塵設備達到超低排放要求。

當下游設備除塵性能故障導致除塵性能降低時，電除塵器電源參數(shù)放開并采用高除塵效率模式，達到超低排放要求。

表4 浙江某1000MW機組電除塵器節(jié)能模式與高除塵效率模式電控參數(shù)對比

當冬季霧霾天氣嚴重、地區(qū)排放要求高、下游設備未配備高效二次除塵設備時，建議電除塵器采用高除塵效率模式，以滿足粉塵排放要求。

4 其他的工程概況

浙江玉環(huán)某電廠一期1號爐1000MW機組燃用煤質為晉北煙煤，電除塵器進口粉塵濃度為9.33g/m3，入口煙氣溫度為94.5℃，經測試，電除塵器出口粉塵濃度為6.4mg/m3。

安徽某電廠660MW機組，結合低低溫電除塵、旋轉電極等技術，經測試，電除塵器實現(xiàn)了5mg/m3以下的出口粉塵濃度。

浙江寧海某電廠（低溫）#2爐600MW機組電除塵器，采用活雞兔礦煤，電除塵器進口粉塵濃度為10.1g/m3，入口煙氣溫度為90℃，經測試，電除塵器出口粉塵濃度為7.1mg/m3。

江蘇南京某燃煤熱電聯(lián)產機組#2為495t/h爐，采用伊泰4#煤種，比集塵面積161m2/m3/s，入口煙氣溫度為88.5℃，經測試，電除塵器出口粉塵濃度為9.5mg/m3。

綜上，國內電除塵器出口粉塵濃度低于10mg/m3的業(yè)績已成為可能，并逐漸在我國普及。

5 結論

（1）低低溫電除塵器可實現(xiàn)10mg/m3以下的出口粉塵濃度要求，直接實現(xiàn)粉塵超低排放。

（2）低低溫電除塵器出口粉塵濃度低于20mg/m3的節(jié)能模式可有效降低電耗，建議電除塵器配備足夠比基礎面積并配合節(jié)能模式運行，結合下游二次除塵達到超低排放要求，當下游二次除塵故障或冬季霧霾嚴重時，電除塵器采用高效除塵模式，實現(xiàn)電除塵器節(jié)能和高效的合理選擇。