低低溫電除塵技術(shù)針對電廠的適用性分析

　何毓忠，何海濤

（浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司，浙江　諸暨　311800）

低低溫電除塵技術(shù)針對電廠的適用性分析

何毓忠，何海濤

（浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司，浙江諸暨311800）

結(jié)合長興電廠實(shí)際工程項(xiàng)目的實(shí)施情況，通過其煤質(zhì)分析、酸露點(diǎn)計(jì)算、灰硫比計(jì)算、選型程序計(jì)算等分析，說明通過以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線可滿足其5mg/Nm3的排放要求，并列出了低低溫電除塵器總體方案設(shè)計(jì)圖，可為相關(guān)項(xiàng)目提供參考。

低低溫電除塵器；技術(shù)路線；應(yīng)用；技術(shù)研究

1　工程概況

《浙江省大氣污染防治行動計(jì)劃（2013年～2017年）》要求2017年底前，所有新建、在建火電機(jī)組必須采用煙氣潔凈排放技術(shù)，達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)要求。在此背景下，作為新建火電機(jī)組的華能長興電廠2×660MW燃煤機(jī)組的煙塵排放限值確定為5mg/Nm3。

華能長興電廠位于鐵路宣杭線和呂山港之間的長興縣呂山鄉(xiāng)金村東側(cè)。華能長興電廠“上大壓小”工程是在關(guān)停現(xiàn)有的兩臺老機(jī)組（125MW+135MW）的基礎(chǔ)上，利用浙江省內(nèi)關(guān)停的小火電機(jī)組發(fā)電容量，新建2×660MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝裝置，并留有擴(kuò)建條件。

華能長興項(xiàng)目配置的低低溫電除塵器在設(shè)計(jì)煤種、校核煤種1工況下，當(dāng)入口煙氣溫度在90℃時(shí)，其出口煙塵排放濃度保證值≤15mg/Nm3，然后通過高效脫硫系統(tǒng)的除塵作用最終實(shí)現(xiàn)煙囪出口煙塵排放目標(biāo)值≤5 mg/Nm3。

2　煤質(zhì)分析

煤成分見表1；灰成分見表2；煙氣其它性質(zhì)見表3。

表1　煤成分　（單位：％）

表2　灰成分　（單位：％）

表3　煙氣其它性質(zhì)

3　長興電廠低低溫電除塵技術(shù)適應(yīng)性分析

3.1酸露點(diǎn)計(jì)算

（1）酸露點(diǎn)定義

鍋爐適用的煤、石油以及天然氣等都含有一定量的硫分，因此燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣中不僅含有一定量的水蒸汽，而且含有一定量的SO3，當(dāng)煙氣溫度降到某一臨界溫度時(shí)，SO3與煙氣中的水蒸汽凝結(jié)生成硫酸霧，此臨界溫度即為煙氣酸露點(diǎn)。

（2）酸露點(diǎn)測試方法

煙氣酸露點(diǎn)的測量方法主要有光學(xué)法、電氣法和酸沉積數(shù)量法等，但迄今為止，國內(nèi)在含塵煙氣酸露點(diǎn)直接測定技術(shù)方面尚存在一定問題，且實(shí)施難度較大，因此，目前的酸露點(diǎn)直接測試方法在實(shí)際工程中并不常用。

（3）酸露點(diǎn)計(jì)算方法

目前，工程設(shè)計(jì)中主要還是按照國外經(jīng)驗(yàn)公式方法來估算煙氣酸露點(diǎn)，主要是借助前蘇聯(lián)文獻(xiàn)（主要是1973年版的鍋爐熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)）中的經(jīng)驗(yàn)公式。前蘇聯(lián)熱力計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)方法中推薦的煙氣露點(diǎn)溫度計(jì)算公式為：

式中：

式中：ΦH2O為煙氣中水蒸汽體積分?jǐn)?shù)，vol％。

采用前蘇聯(lián)公式，針對低低溫電除塵機(jī)組，對華能長興電廠2×660MW機(jī)組低低溫電除塵器（設(shè)計(jì)煤種：神華混煤）的酸露點(diǎn)進(jìn)行了計(jì)算，設(shè)計(jì)煤種與校核煤種1的酸露點(diǎn)值分別為：98.87℃和96.82℃。此酸露點(diǎn)的計(jì)算未考慮脫硝的影響，脫硝會使酸露點(diǎn)溫度提高約3℃。

3.2灰硫比計(jì)算

低低溫電除塵器一般不會產(chǎn)生低溫腐蝕，但由于煙氣溫度降至酸露點(diǎn)以下，SO3在熱回收器中冷凝，形成具有腐蝕性的硫酸霧，并吸附在煙塵表面上，對于部分含硫量高、灰分較低的煤種，灰硫比不大于100時(shí)，硫酸霧可能未被完全吸附，則應(yīng)考慮低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。低低溫電除塵器及熱回收器的腐蝕程度可用煙氣的灰硫比（D/S）評判。

（1）灰硫比定義

灰硫比（D/S），即粉塵濃度（mg/m3）與SO3濃度（mg/m3）之比。

（2）灰硫比估算公式

根據(jù)灰硫比的定義和SO3吸附在粉塵表面的規(guī)律，推導(dǎo)出燃煤電廠煙氣灰硫比的估算公式③和SO3流量的估算公式④。

式中：

η1——燃煤中收到基硫轉(zhuǎn)化為SO2的轉(zhuǎn)化率（煤粉爐一般取90％）；

η2——SO2向SO3的轉(zhuǎn)化率（為0.8％～3.5％，一般取1.8％～2.2％）；

M——鍋爐燃煤量，t/h；

Sar——煤中收到基含硫量，％；

q——鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失（在灰硫比估算時(shí)可取0％）；

Q——煙氣流量，m3/h。

煙氣中的SO3濃度或流量數(shù)據(jù)宜由鍋爐制造廠或脫硝制造廠提供，當(dāng)缺乏制造廠提供的數(shù)據(jù)時(shí)，SO3濃度或流量按式④進(jìn)行估算。當(dāng)鍋爐制造廠或脫硝制造廠不能提供SO3濃度或流量數(shù)據(jù)時(shí)，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率η2取1.8％～2.2％，對于低硫煤（含硫量小于1％）可取2.2％，對于中高硫煤可取1.8％。

（3）灰硫比與腐蝕的關(guān)系

經(jīng)相關(guān)專家分析，對于華能國際現(xiàn)有燃煤電廠，即使對于高硫煤，當(dāng)灰硫比大于50時(shí)，也不會產(chǎn)生低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，而實(shí)際上，我國絕大部分煤種灰硫比大于50，一般均大于100，所以筆者認(rèn)為煙氣灰硫比設(shè)定大于100是合適的。

華能浙江長興電廠2×660MW機(jī)組灰硫比計(jì)算過程見表4。

表4　華能浙江長興電廠2×660MW機(jī)組灰硫比計(jì)算

華能浙江長興電廠2×660MW機(jī)組灰硫比計(jì)算值為218，可認(rèn)為不存在低溫腐蝕危險(xiǎn)，適合應(yīng)用低低溫電除塵技術(shù)。

3.3選型程序計(jì)算

引進(jìn)FLAKT公司具有國際一流水平的選型技術(shù)，可根據(jù)各種不同的煤種、粉塵、煙氣特點(diǎn)、煙氣溫度以及除塵要求進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動選型。電除塵器選型計(jì)算采用多依奇公式或麥茨公式，其公式分別如下：

多依奇公式：

式中：η——除塵效率（％）；ω——驅(qū)進(jìn)速度（m/s）；A——總集成面積（m2）；Q——煙氣流量（m3/s）。

麥茨公式：

麥茨公式一般k取0.5。ωk與工作溫度、濕度、進(jìn)口濃度、工作壓力及煤質(zhì)元素S、Na2O、K2O、P2O5、Li2O、SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、CaO、MgO、SO3等相關(guān)。ωk一般在25～50之間，常規(guī)30～40之間，而ω取值僅在5～10之間。采用麥茨公式后，提高了電除塵器選型的精度，這從ω值與ωk值之間的大小也說明了這一點(diǎn)。針對華能長興電廠“上大壓小”新建工程2×660MW機(jī)組低低溫工況條件下，分別對不同煤種通過引進(jìn)的選型程序進(jìn)行了選型計(jì)算，最終通過評審確定最合適的方案。總之，通過上述酸露點(diǎn)計(jì)算、灰硫比計(jì)算及菲達(dá)選型程序的計(jì)算表明，低低溫電除塵技術(shù)對長興電廠的燃用煤種具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

4　長興電廠低低溫電除塵技術(shù)總體方案設(shè)計(jì)

通過專家評審，結(jié)合菲達(dá)在電除塵器設(shè)計(jì)制造方面多年來積累的經(jīng)驗(yàn)以及菲達(dá)的選型程序的計(jì)算結(jié)果，最終確定長興電廠所采用的低低溫電除塵器技術(shù)為雙室5電場，方案如下圖所示。

長興電廠低低溫電除塵器總體方案設(shè)計(jì)圖

5　結(jié)論

本文分析了華能長興電廠660MW超超臨界燃煤機(jī)組低低溫電除塵器的設(shè)計(jì)、應(yīng)用，概述了長興電廠的項(xiàng)目概況、設(shè)計(jì)要求、煤質(zhì)分析等，從酸露點(diǎn)計(jì)算、灰硫比計(jì)算、相應(yīng)選型程序選型計(jì)算等方面證實(shí)了長興電廠適合采用低低溫電除塵技術(shù)，并列出了長興電廠的總體方案設(shè)計(jì)及基本參數(shù)選擇的依據(jù)，各關(guān)鍵應(yīng)對措施在該工程設(shè)計(jì)、施工過程中得到實(shí)施和完善，取得了預(yù)期效果。

［1］酈建國，酈祝海，何毓忠，等.低低溫電除塵技術(shù)的研究及應(yīng)用［J］.中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2014（3）：28-34.

［2］藤島英勝，土屋喜重，西田定二，等.低低溫EP適用による石炭火力用排煙処理システムの合理化設(shè)計(jì)［J］.三菱重工技報(bào)，1994，31（4）：247-251.

［3］馬廣大.大氣污染控制工程［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2004.

［4］龍輝，王盾，錢秋裕.低低溫?zé)煔馓幚硐到y(tǒng)1000MW超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用探討［J］.電力建設(shè)，2010，31（2）：70-73.

［5］中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會. 電除塵器選型設(shè)計(jì)指導(dǎo)書［M］.北京：中國電力出版社，2013.

Engineering Application of Low-low Temperature ESP Technology

HE Yu-zhong，HE Hai-tao
（Zhejiang Feida Environmental Science & Technology Co.，Ltd，Zhejiang Zhuji 311800，China）

In combination with the implementation situation of Changxing power plant practical projects，and based on the coal quality analysis，acid dew point calculation，ash sulfur ratio calculation，selection procedures computing analysis，this paper illuminates to adopt the flue gas collaborative treatment technical line by taking low-low temperature（LLT） ESP technology as a core and could meet their emission demands of 5mg/m3. The paper lists LLT-ESP overall program design map and so as to provide a reference for the related projects.

LLT-ESP；technical route；application；technical study

X701

A

1006-5377（2016）10-0069-04