基于低溫技術(shù)的燃煤機(jī)組超低排放改造實(shí)踐

王田園　楊波

摘要：文章介紹了低低溫技術(shù)的原理與優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)江蘇華電望亭發(fā)電廠機(jī)組超低排放改造實(shí)踐，探討了大型燃煤機(jī)組通過低低溫技術(shù)對(duì)現(xiàn)有脫硫技術(shù)進(jìn)行除塵效果提升的具體措施，論證了其在實(shí)踐中的良好效果。

關(guān)鍵詞：低低溫技術(shù)；燃煤機(jī)組；超低排放；除塵效果；排放指標(biāo) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：X773 文章編號(hào)：1009-2374（2015）22-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.044

1 概述

隨著我國環(huán)境問題的日益凸顯，環(huán)保問題已經(jīng)成為了一個(gè)國民性話題。霧霾、酸雨的頻繁出現(xiàn)使得國家對(duì)于工廠排放指標(biāo)的要求逐年提高，而傳統(tǒng)燃煤機(jī)組則成為了國家環(huán)保部門監(jiān)控的重點(diǎn)對(duì)象之一。隨著國家控制火電廠煙塵排放政策的日益嚴(yán)格、煙塵排污收費(fèi)力度的增大和排放權(quán)交易制度的試行，火電廠實(shí)施煙塵微量排放的必要性進(jìn)一步增大。為此，各大電力企業(yè)均對(duì)燃煤機(jī)組的節(jié)能減排改造投入了大量人力、物力，各種先進(jìn)的減排技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，低低溫靜電除塵技術(shù)就是其中之一。低低溫靜電除塵技術(shù)，是指在鍋爐空氣預(yù)熱器與電除塵器之間的煙道上，加裝一組換熱器（即低低溫?zé)熇淦鳎瑢煔鉁囟冉档偷?5℃左右。同時(shí)，煙氣降低到酸露點(diǎn)以下后，煙氣中大部分的SO3因溫度降低而在換熱系統(tǒng)中冷凝成硫酸霧，并被粉塵吸附、中和，粉塵比電阻顯著降低，反電暈得到有效避免，從而大大提高除塵效率，擴(kuò)大電除塵器對(duì)煤種的適應(yīng)性，并去除大部分的SO3。

通過對(duì)已投運(yùn)機(jī)組的調(diào)查摸排發(fā)現(xiàn)，我國許多燃煤電廠鍋爐排煙溫度普遍高于設(shè)計(jì)值，使得機(jī)組發(fā)電效率下降、煙氣體積流量增大、發(fā)電成本上升。在采用低低溫技術(shù)后，煙溫降低后的煙氣量得以減小，使得原電除塵電場的風(fēng)速也得到相應(yīng)降低，從而實(shí)現(xiàn)廠用電的減少，真正實(shí)現(xiàn)了既節(jié)能又環(huán)保的目的。該項(xiàng)技術(shù)在日本得到迅速發(fā)展，三菱、日立等配套機(jī)組容量累計(jì)已超13000MW，現(xiàn)在幾乎成了日本燃煤電廠一種標(biāo)準(zhǔn)的除塵系統(tǒng)配置方式。在國內(nèi)也有部分電廠采用低低溫電除塵技術(shù)，比如上海漕涇、粵嘉電力等。本文以江蘇華電望亭發(fā)電廠3、4號(hào)機(jī)組超低排放改造為例，介紹該技術(shù)的具體實(shí)施情況和效果。

2 低低溫電除塵技術(shù)的特點(diǎn)

低低溫電除塵技術(shù)的原理，決定了其擁有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。為了更清晰地了解其特性，本文以布袋除塵技術(shù)作為比較，可歸納為以下四個(gè)方面：

2.1 改造難度低

低低溫電除塵技術(shù)與布袋除塵等除塵改造手段相比，改造難度較低，主要是在預(yù)熱器與原除塵設(shè)備之間的煙道上增加一組換熱器。施工難度和改造范圍都比較小。

2.2 運(yùn)行維護(hù)簡單

低低溫技術(shù)的運(yùn)行管理相對(duì)簡單，在運(yùn)行時(shí)需合理調(diào)整好電壓電流等相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。而布袋除塵技術(shù)需要定期更換布袋，且運(yùn)行時(shí)需要控制吸風(fēng)機(jī)出力，防止因吸力過大導(dǎo)致布袋損壞。這些都將影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

2.3 適應(yīng)能力強(qiáng)

低低溫方案保持原有電除塵器不變，僅通過降低溫度來降低飛灰比電阻，同時(shí)降低除塵器入口煙氣量，從而提高除塵器效率，該方案對(duì)高溫、高濕煙氣環(huán)境較為適合，同時(shí)在高塵環(huán)境下能夠提高SO3去除率，因此該方案對(duì)酸性環(huán)境也較為適宜。另外，雖然低低溫方案導(dǎo)致阻力增加，但是因?yàn)闊煔怏w積減小，折算后引風(fēng)機(jī)出力增加較少。而對(duì)于燃用硫分較高的機(jī)組，布袋除塵器容易發(fā)生濾袋腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致濾袋壽命大大縮減，在含硫量高于2%的除塵器中運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)高，國內(nèi)300MW及以上燃煤機(jī)組鮮有運(yùn)用。

2.4 對(duì)設(shè)備耐腐蝕性要求高

低低溫電除塵器將煙氣溫度降低到酸露點(diǎn)以下，其所面臨環(huán)境為強(qiáng)腐蝕性煙氣，對(duì)于受熱面、極板極線、振打系統(tǒng)的耐腐蝕性能有著較大的考驗(yàn)。在設(shè)計(jì)選型時(shí)需要選擇耐酸腐蝕性強(qiáng)的材料，同時(shí)在機(jī)組檢修期間，必須加強(qiáng)對(duì)受熱面、極板、極線、振打系統(tǒng)等檢修維護(hù)。

3 望亭發(fā)電廠低低溫電除塵改造實(shí)踐

3.1 改造前設(shè)備情況介紹

本次實(shí)踐的機(jī)組為機(jī)組配備上海鍋爐廠生產(chǎn)制造的600MW等級(jí)超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)п型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。改造前，望亭電廠3、4號(hào)機(jī)每臺(tái)爐配置了兩臺(tái)福建龍凈環(huán)保股份有限公司設(shè)計(jì)制造的電除塵器，設(shè)計(jì)除塵效率≥99.75%。該電除塵器系統(tǒng)采用雙套管濃相氣力輸送方式，將飛灰通過雙套管輸送到三座灰?guī)觳⑼膺\(yùn)。

改造前電除塵系統(tǒng)存在以下問題：

3.1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)起點(diǎn)低。該系統(tǒng)于2009年隨機(jī)組同時(shí)投入運(yùn)行，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB 13223-2003，設(shè)計(jì)入口煙塵濃度為33.306g/m3、除塵效率不小于99.75%，設(shè)計(jì)的出口煙塵濃度為83.3mg/m3，無法滿足GB 13223-2011新的環(huán)保排放要求。

3.1.2 除塵器入口煙溫偏高。根據(jù)試驗(yàn)測得，望亭電廠3、4號(hào)機(jī)組除塵器入口煙溫在140℃左右，超出原設(shè)計(jì)入口煙溫127℃。煙溫偏高導(dǎo)致除塵器入口煙氣量增大，這也造成當(dāng)前實(shí)際排放濃度明顯超出除塵器原設(shè)計(jì)值。

3.1.3 振打引起的二次揚(yáng)灰。由于粉塵本身具有一定的粘附性，能夠粘附在電極上，電極上的粉塵量雖小，但對(duì)放電影響較大，如粉塵未及時(shí)清除掉，就會(huì)增大局部擊穿的可能性，因此及時(shí)地清除電極上粉塵，是保證電除塵器正常工作的重要條件之一。望亭電廠3、4號(hào)機(jī)組電除塵器運(yùn)行過程中振打系統(tǒng)的振打力及振打頻率均進(jìn)行過調(diào)整，但由于燃煤煤質(zhì)的差異較大，振打方式調(diào)整無法滿足煤質(zhì)的變化，易造成極板、極針積灰及二次揚(yáng)塵，影響除塵效率。

3.2 改造方案

經(jīng)過同類型機(jī)組調(diào)研及機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，考慮到望亭電廠3、4號(hào)機(jī)組SO2排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步嚴(yán)格化，必須取消GGH。而取消GGH后將面臨煙囪防腐的問題。因此為解決煙囪防腐和煙囪“白煙”的問題，最終決定采用低低溫電除塵技術(shù)改造方案。

現(xiàn)有除塵器入口平均煙溫在140℃左右，進(jìn)行低低溫?zé)煔庥酂崂酶脑欤粌H可以降低除塵器入口的煙溫，減少入口煙氣量，又可進(jìn)一步降低煙塵的比電阻，提高粉塵的驅(qū)進(jìn)速度。低低溫電除塵技術(shù)相對(duì)于常規(guī)電除塵器所增加的成本非常低，在提高除塵器除塵效果的同時(shí)可有效實(shí)現(xiàn)煙氣余熱綜合利用、節(jié)省電煤消耗，另外通過降低煙氣溫度，使得進(jìn)入電除塵的煙氣量減少10%～15%左右，從而有效減小電除塵電場內(nèi)的煙氣流速，延長煙氣處理時(shí)間，減小二次揚(yáng)塵，進(jìn)一步提高和穩(wěn)定電除塵效率，減緩粉塵顆粒對(duì)內(nèi)部構(gòu)件的沖刷磨損，提高裝備壽命，同時(shí)減輕除塵相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行能耗。在低低溫技術(shù)煙氣余熱利用方面，根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，主要有加熱汽輪機(jī)凝結(jié)水、加熱鍋爐燃燒用空氣和脫硫凈煙氣再加熱三種方式。但是如將煙氣余熱用來加熱凝結(jié)水將會(huì)使改造范圍擴(kuò)大，使系統(tǒng)更復(fù)雜。且在中低負(fù)荷或冬季時(shí)，排煙溫度一般在130℃～135℃，所能回收的熱量十分有限。因此，本次實(shí)踐將余熱利用段回收的熱量全部用來加熱再熱段煙氣。其系統(tǒng)示意圖如下圖1：

圖1 低低溫系統(tǒng)示意圖

4 低低溫技術(shù)改造后運(yùn)行效果

為了檢驗(yàn)改造后的實(shí)際效果，特聘請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)在實(shí)施改造機(jī)組脫硝系統(tǒng)進(jìn)口（A側(cè)、B側(cè)）、出口（A側(cè)、B側(cè)）設(shè)置4個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，煙囪入口處設(shè)1個(gè)測點(diǎn)；檢測煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放濃度、排放速率及去除效率，檢測2天，每天3次。

檢測結(jié)果表明：檢測期間，#3機(jī)組排放口廢氣中SO2、煙塵排放濃度分別為15～19mg/m3、2.08～3.24mg/m3，滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223-2011）》中燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值要求。SO2、煙塵綜合去除效率分別為98.9%～99.2%、99.989%～99.993%，說明改造后電除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)均正常投運(yùn)，且達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)效率。

5 結(jié)語

此次低低溫電除塵技術(shù)改造實(shí)踐，進(jìn)一步證明了這一技術(shù)在我國大型燃煤機(jī)組超低排放方面的作用。同時(shí)，也對(duì)低低溫技術(shù)的具體實(shí)施方法進(jìn)行了摸索，為今后在同類型機(jī)組中實(shí)施低低溫電除塵改造提供了十分有價(jià)值的參考。

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作者簡介：王田園（1990-），女，山東濰坊人，望亭發(fā)電廠助理工程師，研究方向：環(huán)保。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）