電除塵改造項目技術創新對策探索

□劉 斌 王智江

一、概述

華潤電力(唐山曹妃甸)有限公司位于河北省東北部，唐山市曹妃甸區，距大陸岸線約18km。一期工程建設2 ×300MW 國產亞臨界燃煤供熱機組，于2007年11月開工建設，#2 機組2009年6月29日投入生產，#1 機組2009年7月13日投入生產。

重點地區指根據環境保護工作的要求，在國土開發密度較高，環境承載能力開始減弱，或大氣環境容量較小、生態環境脆弱，容易發生嚴重大氣環境污染問題而需要嚴格控制大氣污染物排放的地區。

二、項目改造的原因

現有電除塵器每臺爐配兩臺福建龍凈環保有限公司引進美國通用電氣(CE)公司全套電除塵技術選型設計、制造、安裝、調試及運行維護等全套技術基礎上，結合德國魯奇公司電除塵技術開發的新一代雙室五電場電除塵器，除塵效率＞99．78%，電除塵出口含塵量接近75mg/Nm3，無法滿足2014年7月1日后實施的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223 －2011)重點地區除塵器出口限值≤30mg/ Nm3，煙塵濃度≤20mg/Nm3的要求。

三、工程總體設計及方案確定

華潤電力控股公司、華潤電力(唐山曹妃甸)有限公司高度重視改造項目，組建電除塵改造專項小組、SDA 小組對電除塵提效改造實施跟進。小組成員經過多次討論、分析數據，確定原有靜電除塵器振打的二次揚塵、反電暈造成的極板沾灰等自身瓶頸，以及工頻電壓除灰功效低，是造成除塵效率偏低的主要原因。

根據公司機組燃用低發熱量、高灰分煤種的情況，除塵器入口煙氣量大，煙氣含塵濃度較高等特點;同時綜合考慮場地、工期、改造費用、運營維護等因素，共提出5 套改造方案，并對5 種方案作了充分的數據分析、比對，分析過程如下:

(一)電袋復合式除塵器(2 電+3 袋)。優點:除塵效率較高、不受粉塵特性及比電阻的影響。缺點:一是本體阻力較大，引風機需要增容改造，改造周期長，并且運行費用高。二是濾袋的使用壽命及換袋成本仍是電袋復合除塵器的一個重要問題。三是對煙氣溫度、濕度、含硫量較敏感。四是舊濾袋無法達到資源化利用。五是需要管理兩套除塵系統。

結論:方案一較易達到除塵器出口排放量小于30mg/Nm3。

(二)只改造為高頻電源除塵器。一、二電場新增高頻電源后:

電場粉塵驅進速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．85%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．85%)=45mg/Nm3。

一、二電場新增高頻電源后:

電場粉塵驅進速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．85%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．85%)=45mg/Nm3，無法達到改造要求。

(三)只將末級電場改造為旋轉極板型式，并且末級電場擴容，末端增加轉動極板。具體如下:

比集塵面積f =60．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(轉動極板電場比集塵面積按常規電場2 倍折算;

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放濃度為30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3;

末端增加轉動極板:

比集塵面積f =60．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(轉動極板電場比集塵面積按常規電場2 倍折算);

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放濃度為30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3;

結論:除塵器效率、出口煙塵排放均等達到改造要求。但是由于運行工況是多變的，而且隨著除塵器運行時間的延長，除塵器的效率總會有所下降。設計的安全裕量稍顯不足。

表1

(四)高頻電源+末極電場改造為移動極板型式，末級電場不擴容。末端增加轉動極板后:

比集塵面積f=60．94 +2 ×8．94 =78．82m2/m3/s，(轉動極板電場比集塵面積按常規電場2 倍折算);

η=1 －exp［－(78．82 ×0．51)0．5］×100% =99．82%;

出口排放濃度為30 ×(1 －99．82%)=53．9mg/Nm3;

全部新增高頻電源:

電場粉塵驅進速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．87%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．87%)=39．0mg/Nm3。

結論:經除塵器制造廠核算，改造后除塵器的除塵效率可達到99．87%，除塵器出口煙塵排放為39．00mg/Nm3，不能滿足本工程除塵器改造的煙塵濃度排放要求。

(五)高頻電源+末電場移動極板+末級電場擴容。末端增加轉動極板:

比集塵面積f=0．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(轉動極板電場比集塵面積按常規電場2 倍折算);

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3

結論:除塵效率99．91%，除塵器出口排放≤30mg/Nm3，滿足本工程除塵器改造的煙塵濃度排放要求，且投入運行后采用高頻電源可降低電耗，達到節能效果。

五種方案只有方案一與方案五能到排放要求，只有通過對這兩種除塵方式的綜合比較才能確定哪種方式更經濟、更可靠。比較如表1 所示。

從表1 不難看出，旋轉電極式電除塵器具有除塵效率高、壓力損失小、適用范圍廣、使用方便且無二次污染、經濟性好等優點;而電袋復合除塵器對煙氣溫度、濕度、含硫量較敏感，濾袋的使用壽命及換袋成本仍是電袋復合除塵器的一個重要問題，其設備阻力需增加約1，000Pa，需對引風機進行改造，經濟性較差，且目前舊濾袋無法達到資源化利用。通過上述綜合分析及本項目的特殊情況，改造方案采用旋轉電極式電除塵技術，而不考慮采用電袋復合除塵技術。

四、項目改造方案

(一)除塵器改進部分。將五電場改造成電場有效長度為4．3m、電場有效寬、有效高與原電場一致的旋轉電極電場。拆除原五電場相關的內件、橫撐、斜撐、出口封頭、及部分出口煙道。電場長度加長后，改制原殼體布置旋轉電極電場。電除塵第五電場灰斗全部更換為新灰斗。

(二)高、低壓電控設備改造。原電除塵器第一、二電場采用高頻電源;三、四、五電場電源利舊。前四電場低壓電控設備利舊，旋轉電極電場增加低壓電控設備，每臺爐增加16臺旋轉極板控制柜，通過變頻器，敷設動力電纜，實現對調速電機的控制。對原上位機系統的監控顯示重新進行組態。

五、改造效果

項目改造完成后，由華北電科院及河北省環境監測中心站對我公司#1 機組電除塵效率試驗計算，試驗分機組兩種工況進行。對試驗期間，對公司#1 爐電除塵器出口平均實測折算煙塵濃度(標態、干基、6%O2)，兩種工況這算濃度如下:

試驗工況一:電除塵器出口平均實測折算煙塵濃度為24．5mg/Nm3。

試驗工況二:電除塵器出口平均實測折算煙塵濃度為26．5mg/Nm3。

由試驗數據證明兩次試驗均滿足≤30 mg/Nm3的設計要求。

六、技術創新

第一，對灰斗板、側墻板、出口喇叭口等部分設備現場制作，采取邊生產邊安裝工序，解決了廠家產能不足，滿足不了現場需求問題，縮短了施工周期，滿足公司32 天的改造工期。

第二，旋轉極板設計無陽極振打裝置，極板長度可做到最大化，使轉動極板電場收塵面積大于常規電場收塵面積，提高了除塵效率，保證了環保要求。

第三，基于現有電除塵基礎采用旋轉極板克服了阻力損失，無需對引風機作改造，且運行維護費用低，改造費用低，技術經濟優勢明顯。

第四，旋轉電極式電除塵器改造避免了二次揚塵并保證極板清潔，除塵效率較穩定可靠，對煤種適應能力好于常規電除塵器，且無二次污染。

第五，本次安裝將極板和鏈條在地面組裝后整體吊裝，較采用先把鏈條裝入殼體，再在殼體內部逐塊安裝極板的方法節約了大量時間。

第六，借鑒了首陽山、下花園電廠的改造運營經驗、認真掌控施工過程質量。

七、項目經驗分享

第一，此項改造工程設備吊裝量大，安裝了雙塔吊，在兩側吊裝施工互不影響的前提下連續作業保證了施工工期。

第二，本次電除塵改造時間緊、任務重，特成立電除塵提效改造小組，小組成員精心組織、周密布置，調動一切資源，在32 天完成了除塵器的全部改造工作。

第三，控制旋轉極板上板梁與下板梁的水平度，從而確保主動軸與從動軸的水平度，并對主動軸與從動軸節距進行垂線校核。

第四，控制旋轉極板與極線間距，確保改造后電場電壓升到額定值。

第五，為防止熱膨脹產生的卡澀，在施工過程中對從動軸的下限位進行重新核算、留有足夠的膨脹空間。

第六，鏈條與移動極板之間的連接螺栓逐一檢查，進行焊接處理，防止運行中脫落。

第七，調試過程中發現旋轉極板減速機電機過載保護定值與減速機底座支架承受力矩不符，容易損壞減速機底座，小組成員根據減速機最大扭力，對極板減速機底座支架強度重新計算，調整電機過載保護定值，滿足配置減速機底座支架。

第八，移動極板采用包邊式焊接，防止極板內積灰。

#1 爐電除塵改造后有效避免了振打二次揚塵和反電暈現象，解決了傳統靜電除塵器的固有問題，提高了除塵效率。改造后的轉動極板電除塵器整體性能達到預期設計要求，塵效率達到99．89%以上、除塵器出口煙塵排放濃度≤30 mg/Nm3(吸收塔除塵效果試驗證明可達50%，煙囪出口煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3。#1 爐電除塵改造取得的良好效果以及寶貴經驗，將為公司#2 爐電除塵改造提供行之有效的方法。

［1］杭州天明環保工程有限公司．轉動極板電除塵技術介紹

［2］杭州天明環保工程有限公司．電除塵高頻電源介紹

［3］菲達環保．旋轉電極式電除塵器