余熱利用低低溫電除塵技術在燃煤電廠的應用

龍遠生

（中電投江西電力有限公司新昌發電分公司，南昌 330117）

1 項目背景

新昌某電廠700MW機組鍋爐排煙除塵使用的是傳統的電除塵技術，由于煙氣溫度偏高等因素的影響，使得粉塵比電阻增大，影響了電除塵效率的進一步發揮。

“十二五”期間，國家將進一步加大減排節能政策的執行力度，環保新標準已經出臺，排放限制要求不斷提高，該廠的除塵提效改造非常迫切，但由于受到場地、空間及工期等條件的限制，傳統的電除塵技術手段無論在效果還是經濟性上都存在著一定的局限性。

綜合以上情況。經過前期調研和論證，我廠決定采用余熱利用低低溫電除塵技術對原除塵器進行提效改造，以進一步提高電除塵對工況煙塵的適應性，以更好地滿足國家新的減排標準和節能運行要求。

2 工程概況

該電廠2臺700MW機組分別于2009年12月和2010年2月建成投運，所屬鍋爐為東方電氣集團有限公司設計制造的超超臨界參數變壓運行直流爐，單爐膛，一次再熱，平衡通風；鍋爐采用露天布置，固態排渣，全鋼構架，全懸吊結構Π型煙煤鍋爐；設計煤種為混煤（黃陵煙煤∶豐城煤 = 60∶40）。每臺爐配套2臺福建某環保股份有限公司生產的雙室四電場靜電除塵器。由于新國家標準和地方法規的出臺，以及進一步提高和穩定除塵效率，經過多方考察以及對多種提效方式的研討，最終決定采用余熱利用低低溫電除塵改造技術，并在2013年由該廠與設備生產企業共同對1#爐實施了余熱利用低低溫節能高效電除塵器提效改造。

改造內容主要包括：在原電除塵煙氣進口端增設余熱利用換熱裝置，通過該裝置降低和調節進入電除塵器的煙溫，并實現節約煤耗；同時，對原電除塵器進行全面升級、維護，增設高頻電源，對原電除塵器氣流均布系統進行全面調整，全面檢修電場陰陽極極間距，以及灰斗及絕緣子保溫及其恒溫加熱控制系統等。改造后的設備外貌見下圖。

改造后的設備外貌

3 技術說明

3.1 工作原理及工藝布置

（1）調溫原理

余熱利用低低溫技術采用汽輪機冷凝水與熱煙氣通過換熱裝置進行熱交換，使得汽輪機冷凝水得到額外的熱量，以減小汽輪機冷凝水回路系統中低壓加熱器（簡稱“低加”）的抽汽量，并使得進入電除塵器的運行溫度由通常的低溫狀態（130℃～170℃）下降到低低溫狀態（90℃～100℃），實現余熱利用和煙氣調溫的目的。

（2）電除塵提效原理

煙溫降低后，煙氣中的SO3可以很好地與煙氣水分融合成H2SO4煙酸小液滴，與粉塵粒子懸浮于煙氣中形成氣溶膠，煙溫越低，產生的煙酸氣溶膠數量越多。這種煙酸液滴氣溶膠具有優良的浸潤性能，而電除塵前的煙氣中粉塵顆粒比表面積較大，為充分吸附SO3及實現顆粒之間的凝并創造了良好的條件。這樣就有大量的SO3吸附在粉塵顆粒表面，并形成導電通道，使得煙塵比電阻降低。另外，煙溫降低后的煙氣量得以減小，使得原電除塵電場的風速也得到相應降低。綜上因素的作用，可使得電除塵效率得到有效提高。

3.2 主要技術性能指標

煙氣降溫幅度≥30℃；除塵效率達到最新的環保標準要求；降低發電煤耗1.5g/kW·h以上；節省電除塵功耗15%～80%（保效節能運行模式）；煙氣壓力損失≤700Pa（電除塵本體及換熱裝置）。

3.3 技術特點

（1）標配電除塵煙溫自適應調節系統

通過對煙塵特性變化、煙溫變化、電除塵電場運行參數、伏安特性曲線族、反電暈指數、煙塵濁度變化及煙氣酸露點等數據的引入及分析處理，與預先設定的基準曲線等作出對比，根據對比結果自動調節控制換熱裝置，實現動態煙溫調節，改變換熱后的煙氣溫度，使電除塵器工作在最佳狀態。

（2）靈活布置，不受場地限制

煙氣換熱裝置復合在電除塵進口煙箱內，此時兼作氣流均布裝置使用，可以用于新建或節能提效改造項目；也可將煙氣換熱裝置獨立布置在電除塵器進口煙道內，可以用于節能提效改造等受場地限制的項目。

（3）余熱利用，實現省煤省電

煙氣余熱利用最大降溫幅度≥30℃，降低發電煤耗在1.5g/kW·h以上，保效節能運行模式下節省電除塵功耗15%～80%。

（4）在線監控，實現動態調整

換熱主回路設置溫度調節閥等，各監控點均可引入DCS系統，對換熱系統的流量、壓力、溫度實現在線監控，可實時動態調節換熱后的煙氣溫度，具有良好的負荷變化適應性，滿足既節約煤耗和又可防止低溫腐蝕等要求。

（5）換熱回路，順排逆流布置

換熱媒體、煙氣呈順排逆流布置，使兩者的溫差最大化并充分延長熱交換時間，可確保高效換熱效果。

（6）控制煙速，使增加的流阻控制在最小范圍，不增加引風機系統運行出力

由于煙氣阻力與煙速的平方成正比，增設煙氣換熱裝置后，由于煙速降低，煙氣流阻增加不明顯，同時由于煙溫降低，經過引風機的總體煙氣體積流量相應降低5%以上。因此，增設煙氣余熱換熱裝置并不會影響鍋爐引風機系統正常運行出力要求，實際上由于體積流量降低，引風機還可實現一定的節能。

4 應用效果

改造后系統運行穩定，并請江西省電力科學研究院對1#爐的排煙溫度、粉塵濃度、PM2.5及氣態汞脫除率、煤耗節能等進行了測試，測試結果如下：

1）出口煙塵平均排放濃度（α=1.4）達到16mg/m3，除塵效率達到了99.92%。

2）排煙溫度可從140℃下降到95℃，煙氣換熱降溫達到了預期效果。

3）測試阻力約500Pa，達到阻力＜700Pa的設計要求。

4）PM2.5細微顆粒物的脫除率能夠達到99.8%以上，對PM1.0這種難以捕捉的顆粒物的脫除率都在99.3%以上，同時，ESP出口煙氣中氣態汞的含量，降幅達40%。

5）1#機組在余熱利用低低溫節能裝置投運工況較退出工況，熱耗平均降低54.69kJ/kW·h，廠用電率平均降低0.13%，供電煤耗平均降低2.57g/kW·h。在考慮環境溫度影響因素后，投運余熱利用低低溫節能裝置下的機組預評估年平均節能量為1.73g/kW·h。達到設計要求。

經過為期一周的測試，余熱利用低低溫節能裝置行能夠明顯提升ESP對PM的脫除效率，并且有利于減少氣態汞的排放，具有非常明顯的環保效益。

5 結語

該項目采用余熱利用低低溫電除塵器技術，實現了既節省電煤消耗，又進一步保證實現低排放的環保與經濟方面的雙重效益。同時對于該廠配套的濕法脫硫工藝，在應用該技術后，節省了脫硫用水量，減少了蒸發和煙囪水汽的排放。因此，余熱利用低低溫節能高效電除塵器技術是一種集節煤、節電、節水以及煙塵減排一舉多得的節能提效實用技術，是一種煙氣調溫和除塵技術相結合的創新。該產品的應用完全符合國家提倡的節能減排的政策，具有較為顯著的推廣應用價值。