熱電廠的電除塵器節能減排改造

王曉璐，吳國瑞

（1.國核電力規劃設計研究院，北京 100095；2.華能北京熱電有限責任公司，北京 100023）

熱電廠的電除塵器節能減排改造

王曉璐1，吳國瑞2

（1.國核電力規劃設計研究院，北京 100095；2.華能北京熱電有限責任公司，北京 100023）

圍繞節能減排新環保排放標準要求，介紹了低低溫除塵技術及某熱電廠的除塵器改造方案及應用效果，指出低低溫電除塵技術符合現階段環保政策要求，節能減排效果顯著，具有推廣價值。

余熱利用；低低溫除塵技術；電除塵器；節能減排

1 前言

隨著我國工業化、城鎮化的深入推進，近年來霧霾天氣增多，大氣污染問題在人們的生活中日漸突出，污染防治壓力繼續加大，我國對環境問題也日益重視，煙塵排放標準不斷趨嚴。《火電廠大氣污染物排放標準》（GB 13223-2011）將煙塵排放濃度限值由原來的50mg/m3加嚴至30mg/m3，重點地區加嚴至20mg/m3。《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》規定，到2015年，重點區域SO2、NOx以及工業煙塵排放量比2010年分別下降12%、13%、10%；PM10、SO2、NO2、PM2.5濃度年均濃度分別下降10%、10%、7%、5%，臭氧污染得到初步控制。其中京津冀、長三角、珠三角區域將PM2.5濃度納入考核指標。在此形勢下，除塵設備面臨嚴峻挑戰和技術升級的機遇，尤其是常規電除塵器。同時火電廠也面臨減排的壓力，紛紛對除塵器進行改造以適應新的排放標準。

2 低低溫除塵器

目前，我國許多燃煤電廠的排煙溫度都大于設計值，導致機組效率下降、煙塵比電阻升高、煙氣體積流量增大、引風機電耗增大甚至濕法脫硫降溫水耗增大造成發電效率下降，成本上升。在我國節能減排日益趨嚴的環保政策下，除塵器行業近幾年迅速推出了幾項可供大機組工程應用的新技術，低低溫除塵器就是其中之一。

2.1 低低溫除塵器的原理

低低溫煙氣除塵技術是通過煙氣冷卻器或煙氣換熱系統降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點以下，一般在90℃左右，使粉塵性質發生很大變化（由于排煙溫度的降低，進入電除塵器的煙氣量減少，煙氣流速降低，粉塵比電阻降低至108～1010Ω·cm）以提高除塵效率，同時去除大部分的SO3，從而實現了煙氣余熱利用和提高除塵效率的雙重目的[1]。典型布置如下圖所示。

工藝典型布置

2.2 低低溫除塵器的技術特點及優勢

（1）煙塵比電阻降低，粉塵荷電性能提高。一般當煙氣溫度在130℃～150℃時，煙塵比電阻值處于較高區域，電除塵器易出現低電壓、大電流的“反電暈”現象，使除塵效率下降。然而把煙溫降到90℃～110℃時，煙塵比電阻值可以下降1～2個數量級處于最適宜電除塵器收塵的范圍內，使電除塵器高效收塵。

（2）排煙溫度降低，煙氣體積流量降低，電場風速降低，停留時間增加，相當于電除塵器的比集塵面積增加。

（3）擊穿電壓提高，電除塵器的除塵效率提高。

（4）可除去絕大部分SO3。由于煙溫降低至90℃左右，已降到露點，煙氣中的氣態SO3會冷凝形成硫酸霧并被電除塵器前大量的粉塵顆粒所吸附，再通過電除塵器對粉塵的收集而被去除，避免了下游設備因SO3引起的腐蝕問題。另外，也相當于SO3調質的作用，大大提高了電除塵器性能。

（5）濕法脫硫中可以節省水耗。由于進入吸收塔的煙氣降至90℃左右，可減少脫硫噴淋水的消耗。

（6）余熱循環利用，改善機組效率。

3 移動電極技術

移動極板式電除塵技術源于日本，至今已有30多年的應用歷史，在日本已經發展得很成熟。此技術是中國環保產業協會確定的“十二五”期間重點開發和推廣的電除塵新技術之一。

3.1 移動電極技術原理

移動電極電除塵器與常規電除塵器的收塵原理相同，但采用的清灰方式與傳統除塵器不同。陽極板在驅動輪的帶動下緩慢地上下移動，附著在極板上的粉塵隨極板轉移到非收塵區域，被正反兩把轉動清灰刷刷除，粉塵直接刷落于灰斗中，減少了二次揚塵。由于集塵極能保持清潔狀態且粉塵在灰斗中被清除，有效克服了困擾常規電除塵器對高比電阻粉塵的反電暈及振打二次揚塵等問題，可以提高除塵效率。

3.2 移動電極的技術特點及優勢

（1）減少二次揚塵，極大降低除塵器出口煙氣濃度。

（2）使陽極板保持清潔，避免反電暈。

（3）節省占地面積。

（4）老機組電除塵器改造方便，只需將末電場改成移動電極，不用另占場地。

（5）在保證性能的前提下，運行維護費用低，只是初投資費用略高，但從生命周期看，經濟性較好。

（6）使電除塵器對煤和飛灰成分的敏感性降低，增大電除塵器對煤種的適應范圍。

（7）對設備的制造安裝工藝要求高。

4 某熱電廠的電除塵器改造

4.1 項目背景

北京市人民政府于2012年5月4日印發《北京市人民政府關于印發加快壓減燃煤促進空氣質量改善工作方案的通知》，其中明確要求：“對華能燃煤機組采用國際上領先的細顆粒治理技術進行環保升級改造，使除塵效率提高到99.9%”，并于2013年底完成了全部4臺燃煤鍋爐靜電除塵器改造。

經多方考察及對多種提效方案的研討，該熱電廠決定采用余熱利用低低溫電除塵技術加移動電極技術對原除塵器進行改造，以進一步提高電除塵除塵效率，更好地滿足國家新的排放標準和節能運行要求。

4.2 工程概況

該熱電廠一期4臺200MW機組，鍋爐由德國BABCOCK公司和武漢鍋爐廠合作制造，鍋爐型式為超高壓、W型火焰、帶飛灰復燃裝置的液態排渣塔式直流爐。設計煤種為神府煤，為低硫分、低灰分、高揮發性、高熱值煙煤。配套電除塵器由浙江菲達環保科技股份有限公司生產，型號規格為2FAA4×30M-2×68-120。按當時的環保要求，設計除塵效率為99.2%。實際粉塵排放濃度約為35mg/Nm3，顯然已不能滿足新的排放標準。其最大的問題就是總收塵面積及比收塵面積偏小，電場內風速高，為此，該廠計劃進行低低溫除塵器改造，即在空預器與除塵器進口間煙道加裝低溫換熱器，降低煙氣溫度，同時對電除塵器進行擴容改造，以提高除塵效率；采用移動電極技術達到控制煙塵排放的目的。

4.3 技術說明

4.3.1 采用低低溫技術

由于機組空預后排煙溫度為155℃，過高的排煙溫度損失了大量的熱量，降低了機組效率，影響了電除塵器的除塵效率。為實現節能減排目標，提高電除塵器除塵效率，在機組空預器后電除塵前煙道加裝煙氣冷卻器，將冷卻后煙氣溫度降低到95℃，并在92℃～98℃之間可調。降低進入電除塵器的煙氣溫度，從而降低飛灰比電阻，提高電除塵器的除塵效率。煙氣冷卻器吸收的煙氣余熱用來加熱熱網水，從熱網回水母管取水（夏季母管回水65℃），煙氣冷卻器加熱至115℃左右回熱網回水母管。達到提高機組整體循環效率、提高經濟效益的目的。

4.3.2 采用移動極板技術

前三電場為常規電場，第四電場改為采用移動極板式MEEP（Moving Electrode Type Electrostatic Precipitator）靜電除塵系統，末級電場收塵極清灰采用旋轉鋼刷清灰，放電極部分采用側部振打清灰方式，由于集塵極能保持清潔狀態且粉塵在灰斗中被清除，有效克服了困擾常規電除塵器對高比電阻粉塵的反電暈及振打二次揚塵等問題，可以提高除塵效率。

4.3.3 電除塵增容

在原電除塵器基礎、長度、寬度不變的情況下，電場有效高度由12m增加至15m，殼體加高3m；更換全部極板、極線。

4.3.4 應用效果

（1）減排。改造前電除塵器出口粉塵濃度約為在35mg/Nm3，改造后，電除塵器出口平均粉塵濃度在10mg/Nm3左右，達到了國際先進水平；參照2012年度電廠原煤消耗量238萬噸計算，每年可減排粉塵530噸。

（2）降低煤耗。在電除塵器前加低低溫換熱器，利用回收的煙氣余熱加熱熱網水，節能收益顯著。供暖季，比改造前多供熱2900GJ/天，非供暖季，比改造前多供熱1400GJ/天，按北京市供暖季120天計算，相當于一年多供熱量691,000GJ，折節約標煤23,577噸，原煤30,711噸。

（3）增加了電廠總收益。1）依據2012年度生產情況，按照改造前電除塵設計效率計算，因粉塵排放減少，每年可節約排污費40萬元。2）改造后，每年因回收煙氣余熱而增加的供熱量69.1萬GJ，以熱價33元/GJ計算，每年供熱新增收益為2280.3萬元。3）改造后1臺機組除塵系統電耗增加10.07萬千瓦時/月，4臺機組一年增加電耗483.36萬千瓦時，按電價509.6元/千千瓦時計算，增加成本246萬元。

綜上，電除塵改造后的經濟效益為2074.3萬元/年。

5 結語

該項目采用低低溫電除塵技術對原有電除塵器進行改造，效果顯著，在降低排放的同時又回收余熱，實現了環保與經濟的雙重效益，并且節約了占地，尤其適合老廠電除塵器的改造。

低低溫電除塵器改造符合現階段環保政策要求，已取得很好的節能減排效果，具有顯著的推廣價值。

[1] 廖增安．燃煤電廠余熱利用低低溫電除塵技術研究與開發[J]．環境保護與循環經濟，2013（10）: 39-44．

[2] 龍遠生．余熱利用低低溫電除塵技術在燃煤電廠的應用[J]．技術與工程應用，2013（11）．

[3] 趙建民．新排放標準情況下火電廠除塵方式的選擇[J]．中國環保產業，2013（4）．

Energy Saving and Emission Reduction Reform of Electrostatic Precipitator in Thermoelectricity Plants

WANG Xiao-lu1, WU Guo-rui2
(1.State Nuclear and Electric Power Academy of Planning & Design, Beijing 100095; 2.Huaneng Beijing Thermoelectricity Co., Ltd, Beijing 100023, China)

Based on the requirement of emission standard for new environmental protection of energy saving and emission reduction, the paper introduces the reform blue print of precipitator in low-low temperature precipitating technology and in thermoelectricity plants; and points out that the low-low temperature electrostatic precipitating technology meets the requirement of environmental policies at the present phase, and the result prominence of energy saving and emission reduction possesses the popularization value.

remaining heat use; low-low temperature precipitating technology; electrostatic precipitator; energy saving and emission reduction

X701

A

1006-5377（2015）01-0027-03