電除塵器新技術(shù)在125MW機(jī)組改造中的應(yīng)用

文 _ 吳俊 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益提高，對(duì)不同時(shí)期建設(shè)的火電廠規(guī)定了新的排放控制要求。許多電廠原有的電除塵器已經(jīng)不能滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行改造。但由于場(chǎng)地條件等方面的限制，改造后的電除塵器無(wú)法同新建的一樣設(shè)計(jì)適合的電場(chǎng)數(shù)量及電場(chǎng)風(fēng)速。因此，在電除塵器改造中需要采取特殊的技術(shù)，充分挖掘本體結(jié)構(gòu)及電氣方面的潛能，使經(jīng)過(guò)改造后電除塵器，能在長(zhǎng)期運(yùn)行條件下，保持甚至低于規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

電除塵器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展，新技術(shù)層出不窮。為適應(yīng)在惡劣工況下的煙塵捕集，使電除塵器能達(dá)到長(zhǎng)期穩(wěn)定排放的要求，龍凈公司從本體結(jié)構(gòu)、電氣方面進(jìn)行了科研開(kāi)發(fā)。如本體結(jié)構(gòu)方面陰極新線型及分區(qū)技術(shù)的應(yīng)用，電氣方面的高頻電源、復(fù)合式功率控制振打清灰技術(shù)，對(duì)于特定工況下的煙塵捕集有非常好的效果。本文以貴州華電遵義發(fā)電有限公司8號(hào)爐125MW機(jī)組配套電除塵器增效改造為例，闡述了新技術(shù)對(duì)于電除塵器的意義。

1 設(shè)備概況及原電除塵器參數(shù)

1.1 設(shè)備概況

貴州華電遵義發(fā)電有限公司8號(hào)爐125MW機(jī)組，鍋爐為SG420/13.7-M419型超高壓、中間再熱、自然循環(huán)、固態(tài)排渣煤粉爐。配套電除塵器設(shè)備自投運(yùn)以來(lái)歷經(jīng)多次大小修，并對(duì)本體結(jié)構(gòu)部分和電氣部分作了改造，但電除塵器仍存在諸多影響除塵效率的問(wèn)題，使其除塵效率一直達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，煙塵排放濃度高。2005年10月由貴州電力環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)該電除塵器進(jìn)行了效率測(cè)試，除塵效率為97.58%、煙塵排放濃度為566mg/Nm3。

1.2 原電除塵器參數(shù)

原電除塵器技術(shù)參數(shù)、煤質(zhì)及灰份參數(shù)見(jiàn)表1與表2。

2 改造特點(diǎn)

2.1 改造要求

電除塵器改造工程要求沿?zé)煔饬鞣较虿坏眉娱L(zhǎng)，即不得新增電場(chǎng)，同時(shí)不增加電場(chǎng)高度，也不增加橫向?qū)挾龋柙诂F(xiàn)有電除塵器殼體內(nèi)進(jìn)行改造。將電除塵器內(nèi)部陰、陽(yáng)極系統(tǒng)掏空，更換極板、極線及振打裝置，要求在有限的空間內(nèi)增加更多的集塵面積，同時(shí)更改進(jìn)口喇叭的氣流均布裝置及出口喇叭的槽形板排。經(jīng)過(guò)改造后必須保證除塵效率不低于99.35%。

2.2 改造難點(diǎn)

根據(jù)2005年10月貴州電力環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)該電除塵器進(jìn)行的效率測(cè)試數(shù)據(jù)，工況下每臺(tái)爐煙氣量約為980000m3/h，按不加高方案計(jì)算電場(chǎng)風(fēng)速，大于1.35m/s。因?yàn)殡姵龎m器電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速太高，煙氣處理時(shí)間短，不利于粉塵捕集。查看運(yùn)行時(shí)的電壓電流數(shù)據(jù)，三個(gè)電場(chǎng)運(yùn)行電流很低，電壓不高。鍋爐所燃煤質(zhì)為高硫貧煤，含硫量為4.20%。雖然含硫量很高，但由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算煙氣中的水蒸氣體積含量約為5.33%，水蒸氣含量較少，因此硫經(jīng)燃燒轉(zhuǎn)化成SO3后，沒(méi)有足夠的水蒸氣與其結(jié)合，形成灰表的酸膜來(lái)降低飛灰的比電阻，粉塵比電阻高，在120～150℃時(shí)可達(dá)到1011Ω·cm以上。同時(shí)由于場(chǎng)地等方面的原因，要求在原有三個(gè)電場(chǎng)的殼體內(nèi)進(jìn)行改造。

3 改造方案

3.1 煙氣參數(shù)

電廠在8號(hào)爐改造時(shí)提出的煙氣參數(shù)為：設(shè)計(jì)煙氣量985400m3/h；除塵器入口煙氣溫度130±5℃；入口含塵濃度38.5g/Nm3；保證除塵效率≥99.35%。

表1 原電除塵器技術(shù)參數(shù)

表2 煤質(zhì)及灰份參數(shù)

3.2 方案設(shè)計(jì)

3.2.1 增大集塵面積

有效收塵面積是保證電除塵器高效運(yùn)行的先決條件，因此在電除塵器方案設(shè)計(jì)上，盡量在規(guī)定的場(chǎng)地范圍內(nèi)安裝更多的集塵面積。在不增加電場(chǎng)、極板高度（考慮原基礎(chǔ)荷載及成本的需要）的情況下，將原電除塵器全部陰、陽(yáng)極更換為美國(guó)GE公司的頂部電磁錘振打清灰電除塵器。該技術(shù)由于振打系統(tǒng)位于電除塵器頂部，與側(cè)部振打比起來(lái)，不占用電場(chǎng)縱向空間，因此可以在沿氣流方向有限的縱向尺寸上放置更多的陽(yáng)極板排。同時(shí)仍改造為三個(gè)電場(chǎng)，改造前三個(gè)電場(chǎng)有效長(zhǎng)度為11.25m，改造后三個(gè)電場(chǎng)有效長(zhǎng)度增大為15.20m。

3.2.2 窄極距

在不增加極板高度及橫向?qū)挾鹊幕A(chǔ)上，從設(shè)計(jì)煙氣量與現(xiàn)有電除塵器斷面積計(jì)算，電場(chǎng)內(nèi)煙氣流速大于1.35m/s，設(shè)計(jì)入口粉塵濃度為38.5g/Nm3。這就意味著單位時(shí)間內(nèi)電除塵器電場(chǎng)單位斷面內(nèi)的粉塵濃度很高。如果改造時(shí)仍沿用現(xiàn)國(guó)內(nèi)常用的400mm同極距設(shè)計(jì)，從改造前的運(yùn)行電壓與電流參數(shù)看，改造后電流與電壓很難升高。同時(shí)考慮原基礎(chǔ)荷載受力要求，因此采用350mm同極距。

3.2.3 陰極線型

由于電除塵器內(nèi)煙氣流速高、粉塵濃度高，同時(shí)粉塵較粘，第一電場(chǎng)若采用龍凈公司常規(guī)的CS10A型針刺線（針刺有效長(zhǎng)度為10mm），針刺平行于極板放置，很容易造成第一電場(chǎng)電暈封閉，運(yùn)行電流低，從而使電壓下降。為避免出現(xiàn)這一問(wèn)題，方案設(shè)計(jì)時(shí)第一電場(chǎng)采用CS20A型針刺線（針刺有效長(zhǎng)度為20mm），同時(shí)針刺垂直于極板放置，以提高第一電場(chǎng)運(yùn)行電流，使粉塵充分荷電。第二電場(chǎng)由于粉塵濃度低，采用CS10A型針刺線，針刺平行于極板放置。考慮到負(fù)電性氣體在末電場(chǎng)含量更少，易引起反電暈，第三電場(chǎng)采用放電性能較柔和的CS10B型針刺線，針刺平行于極板放置。

3.2.4 分區(qū)供電與高頻電源

采用頂部電磁錘振打技術(shù)后，將原3個(gè)電場(chǎng)空間設(shè)計(jì)成8個(gè)結(jié)構(gòu)分區(qū)，同時(shí)可以沿?zé)煔饬鞣较虿捎梅謪^(qū)供電技術(shù)。對(duì)于本改造工程，因第一電場(chǎng)風(fēng)速高及粉塵濃度高，沿?zé)煔饬鞣较驅(qū)⒌谝浑妶?chǎng)分成兩個(gè)區(qū)，采用兩套單獨(dú)的電源供電，以降低第一電場(chǎng)由于沿?zé)煔夥较蚍蹓m濃度梯度大對(duì)電流與電壓的影響。同時(shí)若第一電場(chǎng)仍沿用常規(guī)工頻電源供電，由于工頻電源輸出電壓波紋大（達(dá)到35%～45%），平均電壓比峰值電壓低，放電電流小，平均電場(chǎng)強(qiáng)度低，而受第一電場(chǎng)高風(fēng)速及高濃度的影響，所以很難讓大部分粉塵荷電。為最大限度地使粉塵荷上電荷，提高電場(chǎng)總體工作效率，將第一電場(chǎng)第一分區(qū)采用龍凈公司的高頻電源技術(shù)，保證電除塵器經(jīng)改造長(zhǎng)期運(yùn)行后仍能保持高的運(yùn)行電流與電壓，適應(yīng)高濃度粉塵。

高頻電源具有以下特點(diǎn)：①高頻電源平均放電電流大，最大可達(dá)工頻電源的2倍，輸出電壓波紋小，效率高；②具有特殊靈敏的火花檢測(cè)技術(shù)，對(duì)高頻條件下的火花檢測(cè)十分有效，對(duì)微弱火花也捕捉無(wú)遺；③閃絡(luò)無(wú)電流沖擊波，火花能量得到有效控制，火花熄滅后快速恢復(fù)電場(chǎng)能量，電場(chǎng)電壓恢復(fù)快，損失極小；④可設(shè)置火花后恢復(fù)曲線，設(shè)置火花初值、終值，快升時(shí)間，慢升率、恒火花率；⑤工作頻率達(dá)到40kHz，具有純直流供電、間歇供電等多種供電模式——供電的Pon、Poff時(shí)間任意可調(diào)，具有更寬的脈沖寬度和脈沖頻率選擇自由度、更陡峭的電壓上升率，可有效提高在高比電阻工況條件下的除塵效率。

3.3 改造后結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

在對(duì)進(jìn)口喇叭的氣流分布板及出口喇叭的槽形板排進(jìn)行更換改進(jìn)后，改造后電除塵器主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 改造后電除塵器技術(shù)參數(shù)

其中單臺(tái)爐電除塵器各電場(chǎng)配套高壓電源規(guī)格，第一電場(chǎng)第一分區(qū)為0.4A/80kV（高頻電源），共2套；第一電場(chǎng)第二分區(qū)及第二電場(chǎng)為1.0A/72kV（利用原電除塵器配套的常規(guī)電源），共4套；第三電場(chǎng)為1.2A/60kV（常規(guī)電源），共2套。

改造后電除塵器總體平面布置圖見(jiàn)圖1。

4 改造效果

貴州電力試驗(yàn)研究院對(duì)改造后的8號(hào)爐電除塵器進(jìn)行了性能考核試驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

按貴州遵義當(dāng)?shù)啬昶骄髿鈮?18.3hPa，經(jīng)計(jì)算實(shí)測(cè)時(shí)工況濕煙氣流量約為1050000m3/h，大于設(shè)計(jì)煙氣量；實(shí)測(cè)電場(chǎng)內(nèi)煙氣流速為1.46m/s，大于設(shè)計(jì)值，實(shí)測(cè)除塵效率99.42%；超過(guò)了電廠除塵效率保證值99.35%的要求。

從測(cè)試時(shí)第一電場(chǎng)第一分區(qū)使用的高頻電源情況看，二次電流達(dá)到了滿刻度值，為400mA，二次電壓大于50kV。

圖1 電除塵器改造后總體平面布置圖

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于高風(fēng)速、高濃度等特殊工況下的電除塵器改造，若僅僅采用常規(guī)的電除塵器技術(shù)，很難取得滿意的效果。隨著環(huán)保要求的不斷提高，需要針對(duì)特殊惡劣工況煙塵采用新的更好的電除塵器技術(shù)。對(duì)于高風(fēng)速下前電場(chǎng)二次電流普遍低的情況，采用常規(guī)工頻電源很難使二次電流升高，致使前電場(chǎng)粉塵無(wú)法充分荷電，收塵效率低。而龍凈公司經(jīng)過(guò)科研人員的努力，開(kāi)發(fā)出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、國(guó)內(nèi)首創(chuàng)、達(dá)到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的高頻電源，可以很好地提高電場(chǎng)的二次電壓與電流。同時(shí)結(jié)合本體結(jié)構(gòu)方面的分區(qū)技術(shù)及陰極線型的應(yīng)用，充分發(fā)揮龍凈公司在國(guó)內(nèi)機(jī)電一體化的優(yōu)勢(shì)，使機(jī)電結(jié)合，可以取得常規(guī)電除塵器無(wú)法達(dá)到的效果。

表4 改造后電除塵器測(cè)試參數(shù)

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