高燕武，李　朋，陳紅兵

(華能國(guó)際電力股份有限公司長(zhǎng)興電廠，上?！?01913)

燃煤發(fā)電仍然是我國(guó)電力的主要來源。在燃煤機(jī)組排放的煙氣中，含有大量污染物，其中大部分污染物是引起酸雨、霧霾的主要污染源。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，國(guó)家對(duì)火電廠大氣污染物排放要求也越來越高[1-2]。2011年，由國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局及國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合頒布并實(shí)施了GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，重點(diǎn)地區(qū)燃煤鍋爐煙塵排放限值為20 mg/m3。

同時(shí)，浙江省人民政府于2013年12月出臺(tái)了《浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃(2013—2017年)》，所有新建、在建火電機(jī)組必須采用煙氣清潔排放技術(shù)，達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)要求，即煙塵排放限值為5 mg/m3。

面對(duì)日益嚴(yán)酷的環(huán)保要求，華能長(zhǎng)興電廠在興建初期就要求將煙塵排放指標(biāo)控制在5 mg/m3以下。因此，長(zhǎng)興電廠采用超凈排放技術(shù)，低低溫省煤器—低低溫電除塵—吸收塔聯(lián)合脫硫除塵一體技術(shù)，通過控制低低溫電除塵入口溫度實(shí)現(xiàn)高效除塵的目的，聯(lián)合高效脫硫系統(tǒng)的除塵功能將煙塵的排放濃度控制在5 mg/m3以下，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組的超凈排放指標(biāo)。

1　機(jī)組概況

華能長(zhǎng)興電廠“上大壓小”工程2×660 MW高效超超臨界燃煤機(jī)組，分別于2014年12月17日和12月29日投產(chǎn)發(fā)電。鍋爐為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行垂直管圈直流爐，由哈爾濱鍋爐制造有限公司設(shè)計(jì)制造，型號(hào)為HG-1968/29.3-YM7。

低溫省煤器(煙氣冷卻器)分成兩個(gè)部分，分別布置在電除塵器之前的兩個(gè)垂直煙道上，系統(tǒng)設(shè)置有循環(huán)回水管路及功能旁路。煙氣流程：空氣預(yù)熱器出口→煙冷器入口煙道→煙冷器本體(煙道)→煙冷器出口煙道→電除塵器入口；煙冷器入口凝結(jié)水引自于7號(hào)低加出口，經(jīng)煙冷器裝置加熱后進(jìn)入6號(hào)低加入口；任何工況下，低溫省煤器出口煙溫性能保證值≤90±1℃。

每臺(tái)爐配有低低溫電除塵器兩臺(tái)。每臺(tái)除塵器設(shè)有5個(gè)電場(chǎng)，采用串聯(lián)形式，每?jī)膳_(tái)除塵器實(shí)行并聯(lián)運(yùn)行；每臺(tái)爐(二臺(tái)電除塵器)配用高頻電源裝置20套；電除塵本體由浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰旧a(chǎn)；在鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種時(shí)除塵效率≥99.782%，低溫省煤器投運(yùn)及燃用設(shè)計(jì)煤種、校核煤種1時(shí)，電除塵器出口煙塵≤15 mg/Nm3。

2　控制排放技術(shù)方案

華能長(zhǎng)興電廠采用煙氣協(xié)同治理技術(shù)，煙氣協(xié)同治理技術(shù)是指在同一設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)兩種及以上的煙氣污染物的同時(shí)脫除，或?yàn)橄乱涣鞒淘O(shè)備的污染物脫除創(chuàng)造有利條件，以及某種煙氣污染物在多個(gè)設(shè)備間高效聯(lián)合脫除的技術(shù)。煙氣協(xié)同治理技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于強(qiáng)調(diào)設(shè)備間的協(xié)同效應(yīng)，充分提高設(shè)備主、輔污染物的脫除能力，在滿足煙氣污染物治理的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、優(yōu)化及穩(wěn)定運(yùn)行。

電廠為實(shí)現(xiàn)煙塵的超低排放，主要技術(shù)路線就是：煙氣冷卻器(FGC)+低低溫電除塵器(ESP)+高效除塵的石灰石—石膏濕法煙氣脫硫裝置(FGD)+煙囪。形成一整套相輔相成的高效設(shè)備組合。煙氣流程及設(shè)計(jì)參數(shù)見圖1。

圖1　煙氣流程及設(shè)計(jì)參數(shù)

除塵器前設(shè)置煙氣冷卻器(FGC)：主要功能是使大部分SO3在煙氣降溫過程中凝結(jié)并被煙塵(煙氣冷卻器出口煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度并工作在高灰區(qū)域)充分的吸附和中和，從而有效地防止低溫腐蝕的發(fā)生，同時(shí)實(shí)現(xiàn)余熱利用或加熱濕法脫硫后的凈煙氣，而且其出口的煙塵粒徑會(huì)增大，有利于煙塵在除塵器和脫硫吸收塔內(nèi)被脫除。

低低溫電除塵器(ESP)：主要功能是實(shí)現(xiàn)煙塵的高效脫除，同時(shí)實(shí)現(xiàn)SO3、汞的協(xié)同脫除。當(dāng)煙氣經(jīng)過煙氣冷卻器時(shí)，煙氣溫度降低，導(dǎo)致煙塵比電阻降低，從而可以提高除塵效率，同時(shí)還可脫除吸附在煙塵中的SO3和汞。

高效除塵的濕法脫硫裝置(FGD)：主要功能是實(shí)現(xiàn)SO2的高效脫除，同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙塵、SO3、汞的協(xié)同脫除。在保證脫硫效果的同時(shí)，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)脫硫塔(噴淋層和除霧器)，煙氣治理系統(tǒng)的除塵效率可大幅度提高，并脫除煙氣中剩余的SO3和Hg2+。

3　投產(chǎn)效果

華能長(zhǎng)興電廠低低溫電除塵系統(tǒng)自機(jī)組投運(yùn)以來已連續(xù)運(yùn)行近2年，能夠很好地適應(yīng)長(zhǎng)興電廠超超臨界機(jī)組的運(yùn)行方式，滿足機(jī)組對(duì)超凈排放的要求。不同負(fù)荷下低低溫電除塵出口煙塵濃度與凈煙氣煙塵濃度見圖2。

圖2　不同負(fù)荷下低低溫電除塵出口煙塵濃度與凈煙氣煙塵濃度

在不同負(fù)荷條件下，低低溫電除塵器能夠很好地跟蹤，滿足高效除塵脫硫吸收塔入口煙塵濃度要求≤20 mg/m3。經(jīng)過吸收塔的噴淋除塵，吸收塔的除塵效率可以達(dá)到85%，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組對(duì)煙塵超凈排放的要求≤5 mg/m3。

半年間低低溫電除塵器、凈煙氣出口煙塵濃度及煙氣量的關(guān)系見圖3。

圖3　半年間低低溫電除塵器、凈煙氣出口煙塵濃度及煙氣量的關(guān)系

2017年上半年，華能長(zhǎng)興電廠2號(hào)機(jī)組低低溫電除塵系統(tǒng)運(yùn)行情況，月平均煙氣量1 920 t/h，低低溫電除塵器出口煙塵濃度能夠控制在15 mg/m3以下，在經(jīng)過高效除塵脫硫吸收塔的除塵后能夠進(jìn)一步將凈煙氣的出口煙塵濃度控制在5 mg/m3以下，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)組對(duì)煙塵超凈排放的標(biāo)準(zhǔn)。

機(jī)組投運(yùn)以來，能夠穩(wěn)定將煙塵排放濃度控制在燃機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)以下，實(shí)現(xiàn)煙塵的超凈排放。

4　存在問題

低低溫電除塵系統(tǒng)投運(yùn)至今，運(yùn)行中主要存在以下幾點(diǎn)問題。

(1)系統(tǒng)投運(yùn)以來，曾出現(xiàn)過輸灰管堵灰而被迫導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)處理的事件?；叶凡捎脷饣L(fēng)機(jī)及輔汽加熱器來提高灰斗內(nèi)灰的流動(dòng)性，加熱器設(shè)計(jì)溫度為160℃，而在實(shí)際運(yùn)行過程中，很難將溫度控制在160℃附近，由于電除塵灰斗距離機(jī)組輔汽聯(lián)箱有較長(zhǎng)的距離，如果出現(xiàn)沿途或末端疏水不暢、管道保溫措施不到位、管道位置布置不合理等情況，將會(huì)大大降低加熱器末端溫度。從而引起灰斗內(nèi)的灰得不到充分加熱、保溫，而進(jìn)一步影響灰的流動(dòng)性，出現(xiàn)輸灰不暢，乃至堵灰的嚴(yán)重后果。低低溫電除塵器設(shè)計(jì)入口煙溫為90±1℃，較一般電除塵的入口溫度低，這在降低了煙氣體積的同時(shí)，也存在出灰流動(dòng)性差等問題。我廠每臺(tái)爐設(shè)4根輸送灰管，其中2根粗灰管和2根細(xì)灰管，A、B側(cè)布置。電除塵器一、二電場(chǎng)灰斗和省煤器、脫硝灰斗合并后由A、B側(cè)粗灰管輸送，電除塵器三、四、五電場(chǎng)灰斗由A、B側(cè)細(xì)灰管輸送，如果輸灰順控不理想，也存在輸灰不暢的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)系統(tǒng)中低溫省煤器運(yùn)行過程中，出口煙溫?zé)o法達(dá)到設(shè)計(jì)值90±1℃。低溫省煤器位于空預(yù)器與低低溫電除塵器之間，主要作用在于降低低低溫電除塵器入口煙氣體積、降低粉塵比電阻，以及利用煙氣余熱提高鍋爐給水溫度。由于鍋爐給水的初始溫度，隨季節(jié)性變動(dòng)較大，在夏冬兩季尤為明顯。夏季，一二次風(fēng)、給水初始溫度較高。介質(zhì)必需吸熱熱量降低，會(huì)引起鍋爐排煙溫度有所上升，常在設(shè)計(jì)值之上10℃左右運(yùn)行，從而導(dǎo)致低溫省煤器出口煙溫偏離設(shè)計(jì)值。冬季，一二次風(fēng)、給水初始溫度較低。介質(zhì)必需吸熱熱量增加，會(huì)引起鍋爐排煙溫度有所降低，常在設(shè)計(jì)值以下10℃左右運(yùn)行，從而導(dǎo)致低溫省煤器出口煙溫低于設(shè)計(jì)值，必要時(shí)還需增開低溫省煤器旁路閥來維持必要的出口煙溫，保證低低溫電除塵器入口溫度值。

(3)輸灰系統(tǒng)出力減弱。影響輸灰系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素有很多。電廠采用的輸灰系統(tǒng)，主要是程序控制為主，人為干預(yù)為輔的運(yùn)行模式，合理的順控設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在，其中主要涉及輸灰壓縮空氣壓力，落灰、輸灰時(shí)間長(zhǎng)短，省煤器、SCR輸灰時(shí)間與電場(chǎng)輸灰之間的協(xié)調(diào)等，都會(huì)影響輸灰系統(tǒng)出力。

經(jīng)過不斷地運(yùn)行調(diào)整，這些問題都不同程度地得到解決或緩解。

5　結(jié)語

長(zhǎng)興電廠采用低低溫電除塵系統(tǒng)，一方面，能夠充分滿足目前超超臨界機(jī)組對(duì)于超凈排放的環(huán)保要求；另一方面，可充分利用煙氣余熱，提高鍋爐給水溫度，提高機(jī)組熱效率，節(jié)約煤耗；最后，能夠降低煙氣的體積，減少電除塵器的占地面積，減少基建成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院.火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn):GB 13223—2011[M].沈陽:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2012.

[2]浙江省大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃(2013-2017)年[EB/OL]. 浙江省環(huán)境保護(hù)廳.