前后小分區(qū)供電除塵器在華能海門電廠的應(yīng)用與研究

摘要：以經(jīng)前后小分區(qū)供電改造后的電除塵器在華能海門電廠的應(yīng)用為例，介紹了前后小分區(qū)供電改造除塵器的具體改造方案，分析了改造后的應(yīng)用優(yōu)勢，為今后推廣應(yīng)用前后小分區(qū)供電除塵器改造項目提供了參考。

關(guān)鍵詞：前后小分區(qū)供電;電除塵器;升級改造

0 引言

傳統(tǒng)的小分區(qū)供電是將除塵器原一個電場一套電源供電按左右方向更改為一個電場兩套或者更多（具體數(shù)量視除塵器的室數(shù)而定）的獨(dú)立電源供電，將每一個電場的供電按左右方向分為獨(dú)立的兩個或者更多的區(qū)域。傳統(tǒng)的小分區(qū)供電在面對單室通道數(shù)較多的大機(jī)組除塵器時，其提效及穩(wěn)定運(yùn)行效果有限。

本次研究方案是在傳統(tǒng)左右分區(qū)的基礎(chǔ)上，將原有的單個分區(qū)分為前后兩個分區(qū)，使除塵器每個分區(qū)更加精細(xì)化，各分區(qū)根據(jù)粉塵比電阻和工況的變化，分別調(diào)整相應(yīng)分區(qū)的供電方式、振打周期、電氣參數(shù)等，使各分區(qū)的電氣運(yùn)行條件、工作狀態(tài)達(dá)到最佳，從而達(dá)到提高除塵器收塵效率和保證除塵器長期穩(wěn)定收塵的效果。

1 前后分區(qū)電除塵器改造背景

華能海門電廠機(jī)組總規(guī)劃容量6×1 000 MW，其中一期機(jī)組規(guī)劃容量為4×1 000 MW。#1、#2機(jī)組每臺鍋爐尾部配備了兩臺三室四電場靜電除塵器，分別于2009年6月和9月投產(chǎn)。根據(jù)2014年7月西安熱工研究院有限公司對#2機(jī)組電除塵器性能現(xiàn)場摸底試驗測試結(jié)果顯示，電除塵器實際運(yùn)行煙塵排放濃度為47.1 mg/Nm3。為了降低煙塵排放濃度，提高除塵器除塵效率，滿足國家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)的發(fā)改能源〔2014〕2093號文件《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014—2020年）》中煙塵濃度的要求，華能海門電廠擬對一期#1、#2機(jī)組的電除塵器進(jìn)行提效改造。經(jīng)福建龍凈環(huán)保股份有限公司與華能海門電廠的深入交流，最終決定在#1、#2機(jī)組電除塵器前方增設(shè)低低溫設(shè)備，節(jié)能的同時也可降低除塵器入口的煙氣量，降低粉塵比電阻等，以上均有利于提高除塵器的除塵效果，但除塵器能否長期穩(wěn)定高效運(yùn)行至關(guān)重要，經(jīng)討論決定將#1、#2機(jī)組電除塵器進(jìn)行前后分區(qū)升級改造，從而達(dá)到提效減排和保證除塵器長期穩(wěn)定運(yùn)行的目的，以滿足國家日益嚴(yán)格的環(huán)保排放要求。

2 除塵器改造前狀況

海門電廠#1、#2機(jī)組每臺鍋爐配置了兩臺由福建龍凈環(huán)保股份有限公司提供的左右分區(qū)三室四電場頂部振打式靜電除塵器，設(shè)計煤種入口濃度為13.56 g/Nm3，保證除塵效率≥99.7%，出口粉塵排放濃度≤40.68 mg/Nm3，經(jīng)過脫硫洗塵后，排放濃度可達(dá)到30 mg/Nm3以下。

根據(jù)西安熱工院2014年7月的試驗報告——《華能國際電力股份有限公司海門電廠2號機(jī)組增容提效性能考核試驗報告》，除塵器性能測試期間運(yùn)行數(shù)據(jù)如表1所示。

3 除塵器前后分區(qū)改造方案說明

根據(jù)我司多年的實踐經(jīng)驗，同一供電分區(qū)，若其總收塵面積越小，則該供電分區(qū)的利用效率就越高，且首電場的粉塵濃度較后電場的大，每個電場前分區(qū)的粉塵濃度較后分區(qū)大，鑒于以上因素，最終決定對原三室四電場除塵器的前三個電場進(jìn)行前后小分區(qū)改造，改造前除塵器的分區(qū)布置如圖1所示。

前后分區(qū)劃分：原除塵器配套的是三室四電場靜電除塵器，陽極系統(tǒng)均為4塊BE板為一個板排組，第一和第四電場采用兩個板排組的組合方式（即8塊板），第二和第三電場用三個板排組的組合方式（即12塊板）。本次改造以陽極板的布置作為分區(qū)的切分依據(jù)：第一電場的前4塊板區(qū)域作為第一電場的前分區(qū)，后4塊板區(qū)域作為第一電場的后分區(qū);第二、三電場的前4塊板區(qū)域分別作為第二、三電場的前分區(qū)，后8塊板區(qū)域分別作為第二、三電場的后分區(qū)，第四電場因粉塵濃度較小不做更改。改造后除塵器分區(qū)布置如圖2所示。

陰極系統(tǒng)改造：原除塵器每個電場的前后分區(qū)屬于同一供電區(qū)，前后分區(qū)的陰極框架間可用套管連接，該套管既可將前后分區(qū)的陰極框架連成一個整體進(jìn)行導(dǎo)電，又可以防止原單桅桿結(jié)構(gòu)的陰極框架繞吊桿旋轉(zhuǎn)，提高框架的穩(wěn)定性能。本次改造將前后分區(qū)分為了兩個不同的供電區(qū)，為了防止不同供電區(qū)的電壓相互干擾，使每個分區(qū)完全獨(dú)立化，前后分區(qū)間的陰極框架必須相互獨(dú)立，不允許使用連接套管，但為了防止陰極框架繞吊桿旋轉(zhuǎn)，需將原有的單桅桿式陰極框架結(jié)構(gòu)更改為雙桅桿式陰極框架結(jié)構(gòu)。第一電場改造前單桅桿陰極框架如圖3所示，第一電場改造后雙桅桿陰極框架如圖4所示。

陽極系統(tǒng)改造：原除塵器陽極振打系統(tǒng)為了不與陰極振打系統(tǒng)相互干涉，陽極系統(tǒng)的振打結(jié)構(gòu)必須設(shè)置成偏心的振打結(jié)構(gòu)。本次改造陰極系統(tǒng)由單桅桿結(jié)構(gòu)更改為雙桅桿結(jié)構(gòu)，振打器的位置已發(fā)生變化，該變化可使陽極振打系統(tǒng)設(shè)置成對中的振打結(jié)構(gòu)。第一電場改造前偏心振打陽極系統(tǒng)如圖5所示，第一電場改造后對中振打陽極系統(tǒng)如圖6所示。

高頻電源改造：按如上方案改造后，第一電場前后分區(qū)、第二電場前分區(qū)、第三電場前分區(qū)各分區(qū)的總集塵面積相同，且均只有第二、三電場的后分區(qū)和第四電場各集塵面積的一半，考慮到首電場和各電場首分區(qū)的粉塵濃度較大，應(yīng)相應(yīng)加大電流密度和電壓，經(jīng)核算第一電場的前后分區(qū)以及第二、三電場的前分區(qū)均選用1.2 A/85 kV的高頻電源，第二、三電場的后分區(qū)利舊原第二、第三電場高頻電源，第四電場不做改動。

4 前后小分區(qū)改造后的優(yōu)勢分析

（1）陰極框架由單桅桿結(jié)構(gòu)更改為雙桅桿結(jié)構(gòu)，使每個陰極框架增加了一個吊掛點(diǎn)和振打點(diǎn)，增加了陰極框架的穩(wěn)定性，提升了清灰能力，從而避免因粉塵聚集而造成的電暈封閉等現(xiàn)象;陽極振打系統(tǒng)由偏心結(jié)構(gòu)更改為對中結(jié)構(gòu)，有利于頂部振打結(jié)構(gòu)的振打力均勻傳遞，確保陽極板受力均勻，保證清灰效果，從而保證除塵器的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）每個供電區(qū)所對應(yīng)的總收塵面積減小，電源利用率得到提高，實現(xiàn)了節(jié)能與高效目的，且供電區(qū)減小后，振打控制的矩陣塊相應(yīng)減小，有利于提高振打控制的可靠性和穩(wěn)定性，確保除塵器可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）增加了前后方向的供電區(qū)級數(shù)，該項目由原來的4級變?yōu)榱烁暮蟮?級，各供電區(qū)域內(nèi)濃度梯度減小，供電裝置與電場更加完美匹配，運(yùn)行電暈功率得到一定提升，從而提升除塵效率。

（4）每個供電分區(qū)區(qū)域減小后，有利于后續(xù)除塵器的檢修及故障排除。此外，當(dāng)某一供電區(qū)出現(xiàn)故障退出運(yùn)行時，因退出區(qū)域較小，對除塵器的收塵效果影響也相應(yīng)減小，能夠最大程度保證除塵器的性能。

5 測試及運(yùn)行效果

從項目改造完成投運(yùn)測試結(jié)果來看，#1、#2機(jī)組除塵器出口排放濃度分別為13.8 mg/Nm3和14.1 mg/Nm3，滿足合同要求的不大于15 mg/Nm3排放要求，從長期運(yùn)行情況來看，2017年開始投運(yùn)至今，排放長期穩(wěn)定維持在14 mg/Nm3左右，符合國家標(biāo)準(zhǔn)的低排放要求，運(yùn)行穩(wěn)定且效果良好。

6 結(jié)語

前后小分區(qū)改造電除塵器通過實踐應(yīng)用證明，前后小分區(qū)結(jié)構(gòu)的電除塵器陰、陽極振打清灰效果好，各分區(qū)利用率高，各分區(qū)可根據(jù)粉塵濃度和工況的變化靈活調(diào)整各分區(qū)的供電、振打參數(shù)，使除塵器高效穩(wěn)定運(yùn)行，為后續(xù)新建、改造除塵器項目提供了新的技術(shù)方向。

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收稿日期：2020-03-03

作者簡介：吳榮鑫（1983—），男，福建武平人，工程師，研究方向：電除塵與脫硝。