660 MW機組電除塵系統(tǒng)優(yōu)化改造

摘要：目前火電廠粉塵排放標準日趨嚴格，現(xiàn)行的電除塵器普遍無法滿足排放要求。同時，燃煤和飛灰特性的變化及其他設施的改造，對電除塵器的性能產生了負面影響。此外，除塵器的比集塵面積設計不足、電場流速過高以及振打清灰效果不佳等因素，也對電除塵器的運行狀態(tài)造成了影響。基于此，針對某660 MW機組鍋爐電除塵系統(tǒng)提出了技術改造方案。該方案在不增加除塵器容量的前提下，通過除塵器本體修復+小分區(qū)改造+脫硫塔高效協(xié)同除塵改造，實現(xiàn)粉塵排放濃度lt;10 mg/Nm3，以滿足超低排放要求。

關鍵詞：電除塵系統(tǒng)；粉塵排放濃度；除塵技術；濕式電除塵器

中圖分類號：TM621" " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2025）03-0065-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2025.03.017

0" " 引言

當前，火力發(fā)電在能源結構中仍然占據(jù)主導地位。然而隨著環(huán)保意識的增強和相關排放法規(guī)的實施，火電行業(yè)面臨著嚴峻的環(huán)境壓力[1]。對于大型火電廠的主力機組，其排放物質的控制直接關系到環(huán)境質量和企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。電除塵技術作為控制煙氣顆粒物排放的有效手段，在火力發(fā)電廠得到了廣泛應用[2-3]。但由于原設計的局限性及運行時間的增長，部分電除塵系統(tǒng)已不能滿足新的環(huán)保排放標準。因此，對鍋爐電除塵系統(tǒng)進行改造，以適應更嚴格的環(huán)保要求，成為行業(yè)迫切需要解決的問題[4-5]。為此，本文深入分析了某660 MW機組鍋爐電除塵系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的問題，探索了改造技術的可行性，并提出了有效的改造方案，通過除塵器電源改造及本體修復+小分區(qū)改造+脫硫塔高效協(xié)同除塵改造等最新技術和方法，提高了電除塵系統(tǒng)的除塵效率，降低了系統(tǒng)運行成本，為實現(xiàn)環(huán)境友好型發(fā)電廠奠定了基礎。

1" " 電除塵器運行現(xiàn)狀

該電廠鍋爐煙氣除塵器選用的設備由浙江某公司制造，型號為2FAA3×45M-2×68-145，其型式為干式、臥式、板式、雙室、四電場。在電場力的作用下，粉塵向異性電極移動并附著于其上，當積累到一定厚度時，通過振打等方法使電極上的灰塵落入灰斗。除塵器入口設有兩個入口進氣煙箱，煙箱入口煙道裝有煙氣導流板，除塵器入口段裝有煙氣均布板；共有8個收塵電場，每個電場配備一套陰極系統(tǒng)和一套陽極系統(tǒng)，其中陽極板為480C型，一、二電場的陰極線為RSB型管型芒刺線，三、四電場為螺旋線；陰、陽極振打均采用側部振打；每個收塵電場設有兩個灰斗，每臺除塵器共16個灰斗，每個灰斗內均裝有煙氣阻流板和料位計；除塵器出口設有兩個出氣煙箱。每臺除塵器的電控部分設備包括：8臺油浸式高阻抗整流變壓器，容量為206 kVA；8臺與整流變配套的高壓控制柜；8臺FT7G型高壓開關柜和8支180 Ω/800 W的阻尼電阻；1臺低壓振打、加熱控制柜，主要控制40個絕緣子電加熱器；16個灰斗均采用機組輔汽加熱方式，且每個灰斗配備一套振打裝置；每兩臺爐配備兩套互為冗余的上位機控制系統(tǒng)。除塵器設備規(guī)范如表1所示。

目前，該電廠電除塵器存在如下問題：

1）電除塵器自投入運行以來已歷時九年，由于原設計存在缺陷、部分安裝不當以及長期運行導致的磨損，除塵器內部本體設備的性能受到影響，進而影響了除塵系統(tǒng)的高效運行。根據(jù)性能試驗報告，當前的除塵效率為99.48%，未能達到設計預期的效率水平。

2）燃煤灰分含量，出口排放濃度遠高于設計水平。當前運行狀態(tài)下，燃煤灰分含量超過30%，而入口粉塵濃度已達到40 g/Nm3，相較于除塵器最初設計的入口粉塵濃度19.522 g/Nm3及除塵效率99.75%，均遠超預期設計值。

3）除塵器比集塵面積小。除塵器設計比集塵面積74.86 m2/（m3·s-1），相比新的環(huán)保標準明顯偏小。

2" " 改造技術路線的選擇

根據(jù)該電廠實際情況，此次改造可選工藝方案包括：電除塵器本體改造、除塵器擴容改造、脫硫塔高效協(xié)同除塵改造、濕式電除塵器改造。

1）電除塵器本體改造。經(jīng)調研，國內同類型電廠除塵器改造后提效明顯，電除塵效率達99.865%，出口粉塵濃度為41.59 mg/Nm3。因此，該電廠除塵器可參照調研電廠鍋爐除塵器進行改造，即一、二電場改為高頻電源，三、四電場改為三相高壓電源；同時，建議對其內部進行完善改造，重點是更換陰極線、修復極板和振打系統(tǒng)等。鑒于調研電廠鍋爐電除塵器電源改造設計除塵效率為99.875%，改造后性能試驗測試時除塵效率為99.865%，測試結果實際未達到效率保證值，如按入口粉塵濃度40 g/Nm3、除塵效率99.865%進行設計，則出口粉塵濃度為54 mg/Nm3，高于保證值。因此，此次除塵器電源改造及本體修復除參照調研電廠電源改造內容外，一、二電場擬增加小分區(qū)供電。

2）除塵器擴容改造。該改造方案擬拆除原引風機、基礎和煙道支架，利用此空間新增一個有效長度為4.5 m的電場，改造為雙室五電場，同時第五電場采用三相高效電源。新增電場前后柱距為6 400 mm，寬度與一、二電場一致，極板高度15 m。新增10個基礎，鋼支架、殼體1套，灰斗4個，振打系統(tǒng)4套，輸灰系統(tǒng)1套，高效電源4套，增加電纜、橋架、控制柜等。電除塵器擴容改造后設計基本參數(shù)如表2所示。

3）脫硫塔高效協(xié)同除塵改造。需對吸收塔頂部的除霧器進行改造。目前，吸收塔頂層噴淋層的中心線與出口煙道下沿的距離僅為4.5 m。若需考慮協(xié)同除塵，必須將除霧器區(qū)域提升7 m，并安裝管束式除塵器或三級高效屋脊式除霧器，同時在煙道中設置一級煙道除霧器。該改造將導致每座吸收塔的重量增加約100 t，煙道的重量也需相應增加約100 t。

4）濕式電除塵器改造。根據(jù)現(xiàn)場條件建議該改造工程采用立式布置，位置選在脫硫二級塔頂上部。煙氣經(jīng)吸收塔后向上進入濕式電除塵器，從濕式電除塵器頂部經(jīng)煙道進入煙囪。

綜合上述技術改造路線，各方案除塵性能對比如表3所示。

3" " 改造技術方案的確定

鑒于超低排放的要求，本文針對此次鍋爐電除塵系統(tǒng)改造擬定了三種技術方案，即協(xié)同除塵改造技術方案#1（粉塵排放lt;10 mg/Nm3）、協(xié)同除塵改造技術方案#2（粉塵排放lt;5 mg/Nm3）和濕式電除塵器改造技術方案。

方案一：協(xié)同除塵改造技術方案#1（粉塵排放

lt;10 mg/Nm3）。

若將粉塵排放指標設定為10 mg/Nm3，協(xié)同除塵方案通常要求除塵器出口粉塵濃度降低至60 mg/Nm3以下，隨后通過脫硫塔的高效洗滌及高效除霧技術改造，確保出口粉塵濃度lt;10 mg/Nm3。改造的技術路線具體包括：小分區(qū)改造、除塵器電源改造以及脫硫塔的高效協(xié)同除塵。具體指標為：除塵器改造后，粉塵出口濃度應lt;60 mg/Nm3，而脫硫塔的高效協(xié)同除塵改造最終目標是實現(xiàn)粉塵濃度lt;10 mg/Nm3。該方案的改造預計新增能耗約800 kW，其中阻力增加100 Pa。

方案二：協(xié)同除塵改造技術方案#2（粉塵排放

lt;5 mg/Nm3）。

協(xié)同除塵方案#2是在不增設濕式電除塵器的情況下，通過改造現(xiàn)有電除塵器及提升脫硫吸收塔的除塵效率來達成目標。設定的粉塵排放指標為5 mg/Nm3時，該方案通常要求電除塵器出口粉塵濃度降低至30 mg/Nm3以下，隨后通過脫硫塔的高效洗滌和除霧技術改造，實現(xiàn)超過80%的除塵效率。改造的技術路線包括：除塵器本體改造、除塵器擴容改造以及脫硫塔高效協(xié)同除塵改造。具體指標如下：除塵器本體改造后粉塵出口濃度lt;30 mg/Nm3，最終通過脫硫塔高效協(xié)同除塵改造實現(xiàn)粉塵濃度lt;5 mg/Nm3。預計該方案改造將新增約1 200 kW的能耗，其中阻力增加200 Pa（不包括塔內除霧器的阻力）。

方案三：濕式電除塵器改造技術方案。

此技術改造方案包括脫硫塔高效協(xié)同除塵改造及濕式電除塵器改造。具體改造指標如下：在不增加容量的前提下，對脫硫塔實施高效協(xié)同除塵改造，以確保粉塵濃度控制在50 mg/Nm3以下。同時，鑒于脫硫塔50%的除塵效率，配置普通屋脊除霧器即可滿足需求。對于濕式電除塵器，目標除塵效率為80%，以確保出口粉塵排放量lt;5 mg/Nm3。該方案確保各設備均能達到相應的除塵效果，并預留了一定的裕量，以避免因某一環(huán)節(jié)除塵效果不達標而導致出口粉塵超標。改造完成后，運行電耗將增加700 kW，阻力增加300 Pa，水耗為15 t/d。

綜合上述三種方案，對比結果如表4所示。

綜合對比上述三種技術改造方案，并結合電廠的實際排放狀況，目前除塵器出口的粉塵濃度為170～180 mg/Nm3，預計在滿負荷運行條件下，脫硫塔出口的粉塵濃度將達到30 mg/Nm3。濕式電除塵器的設計效率假定為80%，單獨增設濕式電除塵器難以滿足粉塵濃度lt;5 mg/Nm3的排放要求。鑒于此，有必要對除塵器本體進行改造，由于電除塵器的擴容改造需與風機改造同步進行，因此本次改造采納方案一，確保除塵器出口粉塵濃度lt;60 mg/Nm3，通過脫硫塔的協(xié)同作用，達到10 mg/Nm3的排放標準，同時將濕式電除塵器作為預留方案。

4" " 結束語

本文圍繞660 MW機組鍋爐電除塵系統(tǒng)改造技術進行了研究，鑒于該電廠的實際運行狀況，并考慮到電廠運行過程中煤質的變化，此次改造在不增加除塵器容量的前提下，采用除塵器本體修復+小分區(qū)改造+脫硫塔高效協(xié)同除塵的改造方案，以實現(xiàn)粉塵排放濃度lt;10 mg/Nm3的超低排放目標。同時，為應對高負荷條件下粉塵排放濃度進一步降低的需求，預留了濕式電除塵器的位置。

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收稿日期：2024-10-12

作者簡介：李成海（1981—），男，青?；ブ?，工程師，主要從事火力發(fā)電廠生產運行管理工作。