低低溫電除塵技術在600MW火電機組上的應用

謝慶亮

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

1 背景

截至2012年底，我國發電裝機容量達到11.45萬千瓦，同比增長7.8%，為世界第一電力裝機大國。其中，火電81,917萬千瓦（含煤電75,811萬千瓦、氣電3827萬千瓦），占全部裝機容量的71.5%。當前，煤炭燃燒仍是我國粉塵污染的主要來源之一，為更好地適應環境保護工作的新要求，環保部頒布了排放新標準《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）。

新排放標準的提高促使現役燃煤火電機組中的大部分機組需進行除塵提效改造，因此除塵改造的市場極大。由于受場地、空間及工期等條件的限制，利用傳統除塵技術手段進行節能減排改造，存在一定的局限性，急需高效、簡潔、實用的提效技術。低低溫電除塵技術在上述背景下應運而生。該技術是在原電除塵器的基礎上，采取合理的技術改造方案，可實現工期短、工程量小、投資額少，并能符合新標準下達標排放的要求。

2 低低溫電除塵技術原理簡介

低低溫電除塵技術是國內企業借鑒日本的低低溫技術及低壓省煤器技術，并與現有電除塵技術進行有機結合后開發出的一項集高效除塵、節能減排于一體的新技術。低低溫電除塵技術在電除塵器的前端設置煙氣余熱利用系統，采用汽機冷凝水與鍋爐尾部的熱煙氣進行熱交換，使進入電除塵器的煙溫從通常的120℃～170℃下降到90℃～110℃，接近煙氣酸露點上下的低低溫狀態，可帶來以下好處：1）煙氣溫度降低后，煙塵比電阻也隨之降低，有利于提高電收塵效率；2）煙氣溫度降低后，煙氣量相應下降，減小電除塵電場風速，有利于細微粉塵的捕集；3）實現煙氣余熱的回收利用，降低機組發電煤耗，節約電煤消耗；4）對于配套濕法脫硫系統的機組，由于煙溫降低后，可減少濕法脫硫的工藝耗水量。

3 寧德電廠技術方案

福建大唐寧德電廠3#、4#兩臺600MW燃煤發電機組，每臺爐配套雙列雙室五電場靜電除塵器，然而由于現燃用煤種與設計煤種的偏差，造成排煙溫度比原設計值高出許多。隨著國家粉塵排放最新標準的出臺，機組的除塵提效改造勢在必行。結合大唐寧德電廠發電機組的實際場地條件，采用了低低溫電除塵改造技術。

（1）在原電除塵器進口喇叭處和前置豎井煙道處共設置了兩級煙氣換熱裝置，兩級換熱器串聯使用，使汽機凝結水與熱煙氣實現深度熱交換，電除塵器的運行溫度由原來的150℃下降到95℃左右，降溫后煙氣的體積流量和煙塵比電阻得以降低。

煙氣余熱利用節能裝置改造示意見圖1；煙氣余熱利用節能裝置換熱工藝回路方案見圖2。

圖1 煙氣余熱利用節能裝置改造示意圖

圖2 煙氣余熱利用節能裝置換熱工藝回路方案

（2）對原電除塵機電設備進行全面檢修與升級，包括通過CFD分析計算更換原氣流均布裝置、電場陰陽極修復與調校、灰斗措施、振打裝置升級檢修與調試、前電場應用高頻電源、電除塵高低壓電控設備升級改造等，以提升節能減排效果。

（3）在原電除塵的IPC集成控制系統基礎上，結合煙氣余熱利用系統熱控設備控制要求，開發配置1套煙溫調節與電除塵自適應控制系統。該系統由控制柜及現場操作箱組成，控制柜內含專用控制器及人機界面，具備通信接口，可與IPC系統進行數據通信，也可與工廠DCS系統連接，接受DCS指令。對鍋爐負荷、煙溫、電除塵電場運行參數、伏安特性曲線族、反電暈指數、煙塵濁度等數據引入并分析處理，根據計算機自動計算的結果，自動跟蹤并尋找電除塵運行參數的最佳工作點、最佳煙氣溫度點范圍并實時監控除塵器粉塵出口排放情況，實現動態調節換熱總量，改變換熱后的煙氣溫度，使電除塵器工作在最佳狀態等要求，實現高效節能目的。

4 改造后降溫前后的電除塵器運行參數對比

4.1 煙溫變化

在機組滿負荷（600MW）運行時，A列煙氣溫度從150℃降低至93℃左右，降溫幅度約達到57℃；B列煙氣溫度從145℃將至91℃左右，降溫幅度約為54℃。整體降溫超過55℃（低于102℃的煙氣酸露點），降溫效果均超過設計要求（見圖3）。

圖3 降溫效果

4.2 電除塵二次電壓變化

在機組負荷580MW時，電除塵器其中一列投入低低溫與未投入低低溫時二次電壓（kV）數據比較見下表。

數據比較表

由上表可知，電除塵器在投入低低溫后的二次電壓較未投入低低溫，在相同的電流極限、相同的運行方式下，電除塵運行電壓普遍有升高，尤其在三、四、五電場電壓升高更為明顯。

4.3 電除塵伏安曲線變化

圖4、圖5的左邊是未投入低低溫的伏安特性曲線，右邊是B列是投入低低溫（均全波運行狀態）的伏安特性曲線。

圖4 第一電場

圖5 第三電場

從圖4、圖5的伏安曲線可看出，投運低低溫與未投入低低溫的電除塵器在一、二電場反電暈現象不明顯，三、四、五電場反電暈現象較明顯，由此（并參照電壓運行參數）可得知，低低溫投入對三、四、五電場的影響較大，更有利于后電場電壓升高。并且由于后電場的運行電壓升高，也更有利于對細微粉塵的收集。

5 改造后的性能測試結果

寧德電廠4#機組提效改造完畢運行半年后，由檢測部門進行了性能測試，測試結果表明：

（1）在空預器出口煙溫為150℃的工況下，經余熱利用裝置換熱降溫幅度平均可達到55℃以上，降溫效果達到并超過設計要求。

（2）按比電阻測試報告可知：其中經一級降溫裝置可使煙氣溫度降低23℃～24℃，比電阻降低幅度平均達到5.57×1010Ω.cm，煙氣粉塵比電阻下降明顯。

（3）粉塵排放值下降幅度明顯，從原約60mg/Nm3下降到20mg/Nm3，除塵效率得到大幅提高。電除塵出口粉塵排放濃度滿足并優于設計值要求。

（4）SO3脫除測試表明：在增設換熱裝置后，SO3脫除率達到73.78%，電除塵器出口煙氣中SO3含量下降幅度明顯。

（5）材料低溫腐蝕測試表明：Q235和SPCC兩種材料的耐腐蝕性能都較強，腐蝕級別都達到5級以下；SPCC平均年腐蝕率為0.0412mm/a，Q235平均年腐蝕率為0.0537mm/a。

（6）熱力系統試驗表明：在600MW負荷時，汽機的熱耗下降52kJ/kW·h以上；在450MW負荷時，汽機的熱耗下降69kJ/kW·h以上。

（7）本體實測阻力≤350Pa。

6 結語

對于現有的燃煤火電廠發電機組采用煙氣余熱利用低低溫電除塵改造技術，粉塵排放符合最新的國家排放標準，并可降低電廠發電煤耗、降低濕法脫硫系統的工藝耗水量，尤其是對于較高煙溫工況的燃煤鍋爐，具有更高的經濟、環保效益。因此，煙氣余熱利用高效節能電除塵改造技術是一種集“提效、減排、節煤、節水”于一體的減排節能實用技術，具有較為顯著的推廣應用價值。

需要強調的是，粉塵減排是靠電除塵器來完成的，低溫省煤器沒有收塵功能，不能說單純在電除塵前加裝一個低溫省煤器，就可實現減排節能。對于電除塵提效改造項目，用戶在選用該技術時，要注意低低溫煙氣的工藝特點并有針對性措施，同時，要注意檢修與升級原電除塵機電設備，包括通過CFD分析計算改進原氣流均布裝置、電場陰陽極修復與調校、振打裝置升級檢修與精細化調試、前電場應用高頻電源、絕緣子加熱及灰斗保溫調整等等，方可全面提升煙塵減排、節能低耗以及可靠運行的效果。

[1]林萬超.火電廠熱系統節能理論[M].西安：西安交通大學出版社，1994.

[2]岑可法.鍋爐和熱交換器的積灰、結渣、磨損和腐蝕的防止原理與計算[M].北京：科學出版社，1994.

[3]廖增安，等.電除塵器煙氣預處理節能裝置在粵嘉電力135MW-CFB上的開發應用[G].第十四屆中國電除塵學術會議論文集，2011.