基于國外某電廠電除塵全過程投運(yùn)要求的環(huán)保形勢(shì)探討

朱波，陳曦穎，肖紅

（東方電氣集團(tuán)國際合作有限公司，成都 610036）

1 引言

由于重油發(fā)熱量高、價(jià)格低廉，鍋爐重油助燃點(diǎn)火方式在越南各大電廠均廣泛采用。一般火電廠靜電除塵的投運(yùn)要求為煤粉全投，然而由于重油本身含雜質(zhì)、不易燃盡等特點(diǎn)，從重油助燃到煤粉全投的時(shí)間內(nèi)大量的粉塵將直接排入大氣，將造成較大的環(huán)境污染及企業(yè)壓力。本文對(duì)越南某電廠機(jī)組啟動(dòng)及停機(jī)過程中電除塵投運(yùn)進(jìn)行了較為詳細(xì)的探究，滿足了全負(fù)荷下電廠粉塵排放的環(huán)保要求，有效地改善了電廠排放效果，同時(shí)，也適應(yīng)了越南近年來愈發(fā)嚴(yán)格的電廠排放環(huán)保要求。

2 機(jī)組及設(shè)備概況

2.1 機(jī)組介紹

該電廠配備鍋爐采用重油點(diǎn)火助燃方式，由于燃煤低揮發(fā)分、高灰分、不易燃盡的特性，設(shè)計(jì)要求為70%RO（RO為額定輸出）負(fù)荷以下均要求重油助燃。每臺(tái)鍋爐配有2 臺(tái)電除塵并聯(lián)運(yùn)行，每臺(tái)電除塵布置為雙通道五電場(chǎng)，除塵效率要求不低于99.7%，機(jī)組粉塵排放要求不高于100mg/Nm3。

機(jī)組采用重油點(diǎn)火方式，從點(diǎn)火開始油槍逐步投入、汽機(jī)沖轉(zhuǎn)并網(wǎng)至負(fù)荷升至70%RO前，電除塵均未投運(yùn)，大量的煙氣粉塵排放至大氣，煙囪冒黑煙嚴(yán)重，當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門多次警告，對(duì)越南業(yè)主電廠運(yùn)行方造成了較大的壓力，同時(shí)，也給承包方造成了較大的合同執(zhí)行風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 電除塵全過程投運(yùn)可行性分析

本工程點(diǎn)火用油為越南No.2B 重油（越南TCVN 6239—2002 標(biāo)準(zhǔn)），其成分分析如表1 所示。可見，該重油灰分及雜質(zhì)含量較高，不易燃盡，同時(shí)燃燒過程中伴隨有較大的黑煙冒出，因此，在此情況下投運(yùn)電除塵將有一定的掛污及難以滿足排放要求的風(fēng)險(xiǎn)。

表1 重油成分分析表

根據(jù)電除塵內(nèi)部的混合氣體受力及運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知，煙氣粉塵在電廠中的運(yùn)動(dòng)軌跡主要取決于氣流狀態(tài)和電場(chǎng)的聯(lián)合影響，前者指湍流擴(kuò)散力和慣性漂浮力，后者指受靜電力作用下向陽極板的有效驅(qū)進(jìn)速度，當(dāng)粉塵達(dá)到陽極板表面后就會(huì)釋放電荷，同時(shí)粉塵靜電力和分子力聚集并且依附在陽極板表面，當(dāng)聚集到一定厚度時(shí)在振打的作用下，從陽極板脫落并落入灰斗，從而達(dá)到除塵的效果【1】。而根據(jù)大量實(shí)踐證明，粉塵的驅(qū)進(jìn)速度與粉塵粒徑及電場(chǎng)強(qiáng)度關(guān)系密切，同時(shí)在粉塵比為 1×104～5×1010Ω·cm 電阻情況下，對(duì)于粉塵的除塵效果將十分有利【2】。

在點(diǎn)火初期投用電除塵，由于爐膛溫度低，重油燃燒不充分，煙氣中將帶油。煙塵顆粒和未充分燃燒的燃油混合，在電除塵內(nèi)部電場(chǎng)力的作用下可能黏附在陽極板和陰極線上。然而，根據(jù)電廠內(nèi)粉塵粒徑分布規(guī)律，粉塵的粒徑尺寸沿電場(chǎng)的氣流方向?qū)⒁来芜f減，同時(shí)第一電場(chǎng)將收集70%～80%的大顆粒粉塵【3】。在電場(chǎng)力達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，粉塵粒徑越大，除塵效率越高。同時(shí)，粉塵粒徑與臨界振打速度成反比，粒徑越大，所需要的臨界振打速度越小，則粉塵更容易被振打下來。

在電場(chǎng)投運(yùn)初期，雖然有部分油污聚集在極板極線上，但隨著后期煤粉的投入，大顆粒的煤粉將裹挾著這些油污，形成較大的粉塵顆粒，在振打力作用下脫落下來，粉塵再次裹挾，反復(fù)振打油污將會(huì)層層脫落，達(dá)到“沖刷”點(diǎn)火初期黏附的油污目的。因此，在燃油助燃情況下有選擇地投入電除塵是可行的。

2.3 安全性分析

由于重油霧化不良及燃燒不完全，點(diǎn)火初期煙氣中將存在部分可燃?xì)怏w（如CO、CH 化合物）及油滴顆粒，這些可燃物隨著煙氣中的過量空氣一并進(jìn)入電除塵，在達(dá)到一定濃度、溫度及電場(chǎng)投運(yùn)情況下，有造成爆燃火災(zāi)的危險(xiǎn)性【4】。

根據(jù)燃燒理論可知，要達(dá)到燃燒或爆炸必須滿足3 個(gè)條件：可燃物、助燃物及火源。未完全燃燒的油污及CO 等氣體為可燃物，過量空氣系數(shù)中的氧氣為助燃物。本工程采用的重油閃點(diǎn)雖然僅為66℃左右，但要滿足燃燒需要的比例及數(shù)量，通常是在鍋爐油槍霧化極不正常，效果極差的情況下才會(huì)出現(xiàn)。而煙氣中氣化碳或空氣可燃混合物的自燃溫度約為610℃，因此，只有在電場(chǎng)投運(yùn)的同時(shí)產(chǎn)生較大放電火花的情況下才會(huì)使混合物爆燃。可見點(diǎn)火初期油槍霧化及燃燒情況良好，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜紵{(diào)整控制，控制電除塵運(yùn)行電場(chǎng)中二次電壓數(shù)值，在保證一定除塵效率的同時(shí)使其在火花電壓以下運(yùn)行，將不會(huì)產(chǎn)生放電，會(huì)避免除塵器內(nèi)部爆燃現(xiàn)象的發(fā)生。

3 電除塵全過程投運(yùn)試驗(yàn)及結(jié)果

根據(jù)以上分析結(jié)論，分別對(duì)2 臺(tái)機(jī)組的電除塵在點(diǎn)火啟機(jī)及停機(jī)過程中投運(yùn)進(jìn)行了具體的試驗(yàn)，同時(shí)得到了較為合理及可行的投用條件及方案，試驗(yàn)過程中煙囪出口黑煙現(xiàn)象得到了明顯的改善，帶來了較好的環(huán)境效益。

3.1 盡量提高電除塵電場(chǎng)溫度

在鍋爐點(diǎn)火前應(yīng)至少8h 以上投入電除塵保溫箱及灰斗加熱裝置，避免高壓絕緣灰斗結(jié)露受潮，同時(shí)振打裝置和氣力輸灰系統(tǒng)投入運(yùn)行。為盡量減少機(jī)組投油時(shí)間，將臨爐加熱系統(tǒng)投入使用，對(duì)燃油油槍系統(tǒng)進(jìn)行充分的清洗檢查，確保油槍霧化、配風(fēng)情況良好，減少煙氣中可燃物的形成。

3.2 電場(chǎng)投入條件及參數(shù)的控制

為確保電除塵除塵效率及長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)分階段對(duì)不同負(fù)荷時(shí)期的機(jī)組狀況采用不同的電場(chǎng)投運(yùn)方案。

1）當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于40%RO時(shí)，由于煙氣含量較少，煙氣中主要成分為未燃盡的重油和不完全燃燒產(chǎn)生的CO 及油粉顆粒，為避免二次燃燒等情況，可有條件地投運(yùn)第一電場(chǎng)，同時(shí)控制電場(chǎng)運(yùn)行電壓低于火花電壓以下10～15kV，實(shí)際試驗(yàn)中采用的二次電壓為25～30kV。

2）40%RO～70%RO負(fù)荷情況下，由于負(fù)荷的進(jìn)一步提升，產(chǎn)生的煙氣量進(jìn)一步加大，在此情況下可將第一、第二電場(chǎng)投運(yùn)，同時(shí)，根據(jù)煙囪出口粉塵測(cè)點(diǎn)的排放情況（低于100mg/Nm3），適當(dāng)調(diào)整二次電壓及振打頻率，但需確保對(duì)火花率的控制，避免電場(chǎng)電火花的產(chǎn)生。

3）待機(jī)組升至70%RO負(fù)荷以上時(shí)，油槍將全部退出，全煤粉投入，可以將所有電場(chǎng)全部投用，并將二次電壓升高到正常運(yùn)行的數(shù)值。停機(jī)過程應(yīng)盡量縮短燃油投用時(shí)間，并按照啟機(jī)方案選擇電場(chǎng)投用選擇方案。

在整個(gè)投運(yùn)過程中，需嚴(yán)格檢測(cè)灰斗料位計(jì)、輸灰系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)，對(duì)整流變升壓情況及油溫等進(jìn)行記錄，避免油灰黏附影響電除塵及輸灰系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)極板及灰斗檢查情況

現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)后打開人孔門對(duì)電除塵所有電場(chǎng)陽極板、陰極線、絕緣子等及灰斗進(jìn)行了聯(lián)合檢查，并未發(fā)現(xiàn)積灰結(jié)垢現(xiàn)象，同時(shí)也未發(fā)現(xiàn)二次燃燒痕跡，如圖1 所示。整個(gè)機(jī)組電除塵全過程投運(yùn)過程中電除塵各項(xiàng)參數(shù)正常，無高料位報(bào)警，煙囪出口粉塵測(cè)點(diǎn)排放均滿足合同要求，滿足了越南當(dāng)?shù)貙?duì)于粉塵顆粒排放的環(huán)保要求。

圖1 停機(jī)后電除塵檢查情況

4 越南環(huán)保要求下除塵機(jī)組的合理選擇

近年來，由于越南環(huán)保要求的進(jìn)一步加強(qiáng)，越南市場(chǎng)對(duì)于新建機(jī)組的排放要求有所提高，并且環(huán)保要求達(dá)標(biāo)一直是各個(gè)項(xiàng)目業(yè)主方接收的重要前提條件，承包方在今后的項(xiàng)目前期跟蹤及執(zhí)行中應(yīng)引起足夠重視。

在后期的新項(xiàng)目跟蹤及執(zhí)行中，承包方要仔細(xì)研究合同要求，提出較為合理的設(shè)計(jì)及布置方案，并在項(xiàng)目前期對(duì)此類問題重點(diǎn)關(guān)注。根據(jù)本工程的要求，后期越南其他電廠在調(diào)試階段都已經(jīng)按照業(yè)主“不冒黑煙”的要求開始了電除塵的全過程投運(yùn)，因此，對(duì)于今后電除塵在投油階段的投運(yùn)方案及探討十分必要。

5 結(jié)論

本文針對(duì)重油點(diǎn)火助燃機(jī)組的靜電除塵器全過程投運(yùn)可行性及安全性進(jìn)行了探討，并進(jìn)行了試驗(yàn)，總結(jié)如下：

1）重油點(diǎn)火助燃機(jī)組在啟動(dòng)初期及停機(jī)過程中電除塵投用是可行的，同時(shí)保證油槍霧化良好、燃燒充分、控制電場(chǎng)二次電壓在火花電壓下，電除塵是可以安全運(yùn)行的。

2）盡量縮短油槍投運(yùn)時(shí)間，運(yùn)行中注意監(jiān)控電除塵各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，并選擇合理的投運(yùn)方案，不會(huì)造成電除塵積污等情況，后期電廠檢查情況良好。

3）啟動(dòng)過程中粉塵排放量滿足合同要求，大大降低了引風(fēng)機(jī)葉片磨損的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。同時(shí)，煙囪出口無冒黑煙現(xiàn)象，電廠取得了良好的環(huán)境效益。

4）目前越南環(huán)保要求的進(jìn)一步提高，承包商后期在項(xiàng)目跟蹤及執(zhí)行過程中應(yīng)仔細(xì)研究合同，優(yōu)化電除塵布置方案及措施，同時(shí)，對(duì)于越南眾多重油助燃機(jī)組電除塵全過程投運(yùn)措施等探討是十分必要的。