降低300MW機組鍋爐煙塵排放濃度

張永智

（大唐洛陽熱電有限責任公司,河南 洛陽 471039）

降低300MW機組鍋爐煙塵排放濃度

張永智

（大唐洛陽熱電有限責任公司,河南 洛陽 471039）

本文針對電除塵器陰極線設計缺陷和單相電源效率低等方面的原因分析，詳細闡述火電機組降低電除塵器煙塵排放濃度和提高除塵效率的改造方法，實踐證明電除塵器陰極線和控制電源改造后，環保和節能效果顯著，對同類型機組電除塵器改造具有借鑒意義。

電除塵器；煙塵排放濃度；原因分析；除塵效率

隨著社會經濟的發展，霧霾的形成越演越烈，這已成為全人類面臨的嚴峻問題，而資源的合理充分利用、環境保護和能源節約又是我們進行可持續發展的一個重要方針政策。因此，環保是我們生產、生活中的一項重要工作。電除塵器作為環保除塵的重要設備，具有除塵效率高、減少煙塵排放，而電除塵器運行方式的優化與否，決定了該設備節電的效果和環保運行的重要性。

為了適應越來越高的環保標準，確保煙氣達到《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）要求，完成洛陽市2013年創模暨碧水藍天工程責任目標任務，大唐洛陽熱電有限責任公司對2×300MW機組的除塵器實施技術改造，按期完成煙塵治理任務，滿足政府要求，改善洛陽市環境質量。

1 煙塵排放濃度高的現狀

1.1 電除塵器改造前煙塵排放濃度

大唐洛陽熱電有限責任公司的5號爐電除塵器型號：RWD/KFH—302-5×3.5-2。在煙道尾部配置兩臺雙室共20個高壓電場。5號爐電除塵器投運以來，執行2003年《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003），最高允許煙塵排放濃度為50 mg/Nm3，而《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）要求最高允許煙塵排放濃度為30 mg/Nm3。

1.2 電除塵器的現狀

（1）電除塵設計工況。電除塵器設計參數、結構完全相同并對稱布置，每臺除塵器有效通流面積為302m2，設計處理煙氣量85.50×104m3/h。在鍋爐燃用設計煤種時，自然循環燃煤鍋爐特性。電除塵器保證效率為99.85 ％，且鍋爐最高允許煙塵排放濃度為50 mg/Nm3。本機組鍋爐煙氣先采用循環鍋爐低溫低氮燃燒技術脫硝，爐內噴鈣脫硫，脫硫效率大于90％，鍋爐排出的煙氣再經雙室五電場靜電除塵器凈化處理后排放，除塵效率大于99.85％。煙氣中主要污染物為煙塵和SO2、NOX。

（2）電除塵性能試驗。對5號爐電除塵器進行性能試驗，試驗結果為：5號爐電除塵器A、B側除塵效率分別為99.55％、99.62％；A、B側除塵器阻力分別為360Pa、300Pa；A、B側除塵器漏風率分別為2.03％、2.23％；A、B側除塵器出口粉塵濃度分別為156.951mg/Nm3、139.60mg/Nm3；煙塵排放量為151.664kg/h。

（3）除塵設備故障。在電除塵停運時發現內部有嚴重積灰、瓷軸脫落、陰極線斷裂等現象。

由此可知：如果電除塵內部一旦出現問題，將可能造成電除塵退出，煙塵排放不達標，嚴重污染大氣環境。

（4）氣力除灰系統。針對電除塵氣力除灰系統進行檢查，發現灰量濃度太高，導致無法排出，使灰斗內料位高報警。只有通過外排法，用汽車運輸，造成人力、物力的浪費和環境的污染。

（5）根據以上調查結果發現我公司電除塵的煙塵排放已不符合新國標的要求，必須在停爐的狀態下進行徹底治理，從而降低煙塵排放濃度，具備較強的可行性。

2 煙塵排放濃度高的原因分析

通過對電除塵器的現狀分析可以看出，造成煙塵排放濃度高的因素具體原因如下。

（1）運行人員經驗少。機組在運行中，參數調整不規范。運行人員必須對電除塵一、二次電流及電壓進行及時調整分析；同時，并對電除塵監視數據進行記錄，有針對性對變化趨勢對比，觀察變化是否增加明顯，確保煙塵排放濃度。

（2）設備外部故障。經過對電除塵本體的振打器、電加熱全面檢查，設備接線完好，保護定值整定合格，振打清灰效果良好，氣流分布均勻，能充分反映出電除塵內部故障；其余未發現異常現象。

（3）陰極鋸齒線除塵效率低。由于鋸齒線因質量輕、加工簡單、適應性強而被廣泛應用；但在實際運行中鋸齒線經常容易斷線、掉線，造成陽極、陰極短路，重則退出故障電場停運，造成電除塵器的除塵效率降低。

（4）燃料煤質不合格。經由煤化驗專業人員對入爐煤進行嚴格檢驗，有部分煤質較差，偏離設計煤種，灰量濃度偏高，造成電場內部積灰嚴重，形成搭橋短路，電場跳閘；通過技術人員合理調整燃煤摻燒比例，及時降低煤粉灰量，做到可控在控。

（5）電源控制方式不合理。經過對電除塵的運行控制方式分析看出，單相工頻電源頻率低，效率轉換低（一般在70％以下），因此耗能較高；輸出紋波大，平均電壓比脈動峰值電壓要低25％左右，致使電暈電壓低，波形又是單一的工頻波，電除塵器采用工頻可控硅電源，在當粉塵比電阻比較高、易出現反電暈現象時除塵效果會明顯下降，在高濃度粉塵、高比電阻等工況下，一般達不到原電除塵器設計指標及環保排放標準要求。

（6）電場本體密封不好，造成電場內部滲漏點多，溫差變化大，粉塵容易形成塊狀，造成電場內部灰堆。根據以上原因的逐條論證，確定影響煙塵排放濃度高的主要原因有2條：1）陰極鋸齒線除塵效率低；2）電源控制方式不合理。

3 改造實施

3.1 改造內容

大唐洛陽熱電有限責任公司5號爐電除塵器于2014 年9月進行了大修改造工作。原除塵器設計除塵效率99.85％，設備運行8年，除塵器內部設備存有磨損老化，測試除塵器A、B側除塵效率分別為99.55％、99.62％；低于原設計效率。改造原則對整個電除塵器設備內部現存框架、結構不變，Ⅲ、Ⅳ電場仍保留原線型方式只對電源升級。改造具體內容為：

（1）將5號爐電除塵器Ⅰ、Ⅱ電場所有陰極線（共計6048根，原為鋸齒線）更換為針刺線，Ⅴ電場所有陰極線（3024根，原為魚骨線）更換為波形線；其它Ⅲ、Ⅳ電場鋸齒線線形不變。

（2）I、II、Ⅲ電場工頻電源（共計12套），更換為新型高頻電源（12臺，1.2A/72kV）。Ⅳ、Ⅴ電場工頻電源（共計8套），更換為新型三相電源。

（3）5號爐電除塵器4套低壓控制柜實現電除塵振打斷電自動控制功能。

（4）對原控制系統進行優化，所有控制納入新變化的上位機系統進行控制，所有電場的控制均納入到一套上位機進行控制（包括所有電場高、低壓、節電、斷電振打、灰斗料位等）。

3.2 使用高頻電源

我們對含塵濃度較高的Ⅰ、Ⅱ電場，選用針刺線，以滿足塵粒電荷需要足夠的氣體離子空間電荷密度，并防止電暈封閉現象的出現，I、II、Ⅲ采用高頻電源控制。

高頻電源是新一代的電除塵器電源，采用現代高頻開關電力電子技術，通過工頻交流—直流—高頻交流—高頻脈動直流的能量轉變形式，供給電場的是一系列的電流脈沖（脈沖寬度在5～20微秒），從而提高了煙塵的荷電量，提高了除塵效率，降低了煙塵排放濃度。

3.3 使用三相電源

對于Ⅴ電場氣體含塵濃度低且粒度細，而細粉回收相對困難，故要提高操作電壓和減小電暈電流，我們選用波形線、三相電源控制。

4 效果檢查

4.1 電除塵器效率試驗

電除塵器效率試驗在高頻、新型三相電源投入正常情況下進行，A、B 電除塵器全投供電分區時，A、B 電除塵器除塵效率分別為99.923 ％、99.918 ％。

4.2 煙塵濃度試驗

根據國標GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》的規定，實測的火電廠煙塵排放濃度，必須執行燃煤鍋爐按過量空氣系數折算值a =1.4 進行折算。試驗期間測得，A、B除塵器出口煙氣含氧量分別為4.7 ％、3.8 ％，過剩空氣系數分別為1.29、1.22。

從試驗結果看出，機組在290MW工況下，燃用試驗煤種，除塵器在振打正常情況時，A、B除塵器出口煙塵排放濃度折算值分別為29.86mg/Nm3和29.32mg/Nm3。達到國標GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》。

4.3 經濟效益和社會效益

通過技術改造，現場對比測試表明跟改造前同等條件下，高頻電源可節電70％以上；以300MW機組電除塵器為例，年運行時間5500小時計算，每年可節約電耗400多萬度，節電效益為100多萬元。

降低5號爐煙塵排放濃度達到了預定目標，符合國家產業政策和環保要求，并通過省市及國家環保部門驗收合格，同時滿足洛陽市2013年創模暨碧水藍天工程責任目標任務要求，對當地的環境質量改善有很好的促進作用。

5 結束語

通過對5號爐電除塵器陰極線和控制電源改造，環保和節能效果顯著，煙塵排放濃度降低到29.32mg/Nm3以下，除塵效率達到了99.918 ％。高頻電源采取脈沖供電，與單相工頻可控硅電源相比，可以減少煙塵排放40-70％，具有明顯的社會環保效益及推廣價值，有效的提高了發電企業的社會附加值，從而提供清潔電力，點亮美好生活。

[1]GB13223—2011.火電廠大氣污染物排放標準[S].

[2]DL/T 461—2004.燃煤電廠電除塵器運行維護導則[S].

[3]GB/T 13931-2002.電除塵器性能測試方法[S].

[4]大唐洛陽熱電有限責任公司5號爐電除塵器大修和改造項目技術協議書[S].

張永智（1971—），男，河南宜陽人，本科，工程師，主要從事：火電廠技術管理工作。