張銘路

【摘要】按照國家超低出臺排放政策，部分地方政府和電力集團(tuán)甚至要求煙塵排放達(dá)到5 mg/m3以下，迫使現(xiàn)役除塵器提效改造。本文介紹了某電廠660MW機(jī)組電除塵器改造路線研究，及采用超凈電袋復(fù)合除塵器技改后，實(shí)現(xiàn)煙氣排放濃度<5 mg/Nm3，證明了采用超凈電袋復(fù)合除塵器提效改造是滿足超低排放的有效措施。

【關(guān)鍵詞】電除塵器；改造路線；研究

國家發(fā)改委、環(huán)保部、國家能源局聯(lián)合下發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級改造行動計劃（ 2014-2020）》的精神，珠江三角洲地區(qū)應(yīng)控制煙塵的排放達(dá)到5mg/m3以下。2014年2月24日廣東省廣州市政府發(fā)布《廣州市燃煤電廠“超潔凈排放”改造工作方案》，提出燃煤電廠“50355”的改造目標(biāo)（即NOx≤50mg/Nm3、S02≤35mg/Nm3、煙塵≤5mg/Nm3）。一系列超低排放政策迫使現(xiàn)役除塵器進(jìn)行提效改造。

某電廠地處珠江三角洲的中心地帶，電廠裝有3臺66萬千瓦機(jī)組，總裝機(jī)容量1980MW，年設(shè)計發(fā)電能力130億千瓦時。電廠于1993年正式動工興建，全套發(fā)電設(shè)備由國外進(jìn)口，1996年6月三臺機(jī)組相繼移交商業(yè)運(yùn)行。鍋爐是由美國ABB-CE公司設(shè)計制造的亞臨界、一次再熱、單汽包、控制循環(huán)、單爐膛、固態(tài)排渣煤粉爐，與GEC ALSTHON公司制造660MW汽輪發(fā)電機(jī)組配套。靜電除塵器是由ABB/ESO公司設(shè)計制造的四電場、四室、除塵效率為99.30/0的高效靜電除塵器。為了提高除塵器效率、降低煙塵排放濃度，達(dá)到新國標(biāo)的要求，同時減少脫硫GGH堵塞，避免引風(fēng)機(jī)磨損等問題，電廠擬對電除塵器進(jìn)行改造。

一、電除塵器提效技術(shù)研究

（一）新型高壓電源

主要的新型電源有：高頻電源、三相電源、中頻電源和恒流源等，其主要作用是根據(jù)電除塵器特征和煙塵、煙氣條件而有針對性的進(jìn)行供電優(yōu)化，盡可能的提高電除塵器的有效供電，以提高除塵效率。

（二）煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)

煙氣調(diào)質(zhì)能有效地降低粉塵比電阻，提高電除塵器對高比電阻粉塵的除塵效率。在燃煤穩(wěn)定、比電阻較高，且經(jīng)過理論分析和實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有效后，應(yīng)用效果較好。但是它的應(yīng)用仍有一定的局限性，不是所有的工況都適合使用，易受煙氣條件和粉塵性質(zhì)的影響和制約；且投資較高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，運(yùn)行不正常時，可能腐蝕設(shè)備，且會帶來一定量的二次污染。

（三）移動電極技術(shù)

轉(zhuǎn)動極板電除塵器的工作原理與傳統(tǒng)電除塵器一樣，仍然是依靠靜電力來收集粉塵，屬于電除塵技術(shù)的一種。該技術(shù)能提高電除塵器的效率，降低排放濃度。但是缺點(diǎn)仍然是煤種適應(yīng)性差，較好的效果也就相當(dāng)于增加了一個電場的作用，不能從根本上解決電除塵器在微細(xì)粉塵收集上的局限性；而移動電極的傳動鏈條在一定時間（約4—7年）內(nèi)因機(jī)械運(yùn)動變形和磨損，使得其必須更換，造成運(yùn)行維護(hù)成本增高。該技術(shù)在國內(nèi)已經(jīng)有300MW機(jī)組的工程應(yīng)用實(shí)例，在600MW以上機(jī)組上還沒有工程應(yīng)用實(shí)例。

（四）機(jī)電多復(fù)式雙區(qū)電除塵技術(shù)

對于高比電阻粉塵，收塵板上粉塵層會發(fā)生反電暈現(xiàn)象，即粉塵層的表面會產(chǎn)生放電，導(dǎo)致粉塵二次返流。對于高比電阻粉塵，雙區(qū)電除塵器能明顯改善其除塵效率。對雙區(qū)電除塵器的設(shè)計，還要考慮到荷電和捕集需交替進(jìn)行，互為補(bǔ)充、加強(qiáng)，所以應(yīng)用的雙區(qū)電除塵器一般都為復(fù)式結(jié)構(gòu)。隨著環(huán)保要求的不斷提高，在電除塵器的后電場采用雙區(qū)電除塵器結(jié)構(gòu)來捕集微細(xì)粉塵、高比電阻粉塵或高飛灰可燃物粉塵取得了一定的業(yè)績，但大型機(jī)組采用該技術(shù)的業(yè)績并不太多。

（五）其它提效技術(shù)

1.新增一個常規(guī)電場

要提高電除塵器的效率，必須增加收塵極板的面積以增大比集塵面積。新增一個常規(guī)電場能大幅提高陽極板面積，提高比集塵面積，有效提高除塵器除塵效率。但由于該技術(shù)占地較大，在現(xiàn)有機(jī)組除塵改造中常受到占地的限制。本工程用地條件有限，無法再增加一個常規(guī)電場，建議不采用該技術(shù)。

2.掏空原除塵內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)容

其目的是通過增大收塵面積，改善極配型式并解決斷線問題；提高工作電壓和工作電流，加強(qiáng)振打清灰能力；消除設(shè)備運(yùn)行故障，提高電氣控制水平等措施來提高除塵器的除塵效率，降低出口煙塵濃度，但受限于原有電除塵器的設(shè)計容量，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)容提效的空間也有限，難以達(dá)到超低排放的新要求。

3.低低溫電除塵技術(shù)

低低溫電除塵器工藝的核心是在電除塵器之前布置一套MGGH（熱媒體煙氣加熱器），由于GGH進(jìn)行熱交換，電除塵器運(yùn)行溫度降低到90℃左右，低于以前的130℃—150℃，使粉塵的比電阻和煙氣量降低，電除塵效率得到提高。但是該技術(shù)需對空預(yù)器后面的煙風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行全面改造調(diào)整，工程量大；而除塵器內(nèi)的防結(jié)露問題、清灰問題以及二次揚(yáng)塵（低溫下易二次飛揚(yáng)）等問題都有待解決。

以上電除塵提效技術(shù)只能有限改善大型燃煤機(jī)組的除塵效率，但隨著國家對燃煤機(jī)組煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，現(xiàn)有的這些提效技術(shù)就難以滿足新國標(biāo)的要求，特別是針對本電廠區(qū)域要控制煙塵的排放達(dá)到5mg/m3以下，采有以上措施就不能滿足要求了，為此，需進(jìn)一步研究更有效的新技術(shù)來滿足日漸嚴(yán)格的煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)了。

二、除塵新技術(shù)研究

（一）布袋除塵技術(shù)

布袋除塵器是一種干式過濾裝置，工作原理比較簡單，即利用過濾原理，用纖維編物制作的袋式過濾單元來捕集含塵煙氣中的粉塵。

布袋除塵器的最大優(yōu)點(diǎn)是：除塵效率不受煙氣成份、含塵濃度、顆粒分散度及粉塵比電阻等粉塵性質(zhì)的影響，對微細(xì)粉塵捕集率一般可達(dá)99.9%以上，煙塵排放濃度低且穩(wěn)定，可達(dá)到<30mg/m3甚至更小。特別是用于收集高比電阻粉塵及微細(xì)粉塵這種對于電除塵器來說最困難的粉塵時，具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，雖然布袋除塵技術(shù)不是新技術(shù)，但隨著科技進(jìn)步，除塵布袋的制造技術(shù)的進(jìn)步，布袋除塵技術(shù)也取得了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用業(yè)績。布袋除塵器與電除塵器相比存在設(shè)備阻力大，維護(hù)費(fèi)用高，對煙氣溫度、煙氣成分較敏感，舊濾袋無法達(dá)到資源化利用等缺點(diǎn)。

（二）電袋復(fù)合除塵技術(shù)

電袋復(fù)合除塵器結(jié)合了靜電除塵器和袋式除器的優(yōu)點(diǎn)，煙氣先經(jīng)過靜電除塵器的電場，靜電除塵器除去約80%的煙塵和粗顆粒的煙塵，靜電除塵器極板上收集的煙塵經(jīng)振打后落入其下部灰斗中排出；余下約20%的細(xì)顆粒煙塵則被布袋單元捕獲。

這種技術(shù)充分發(fā)揮了靜電除塵器的作用，除去了大部分的粗顆粒的煙塵，減輕了粗顆粒煙塵對布袋除塵器的磨損，延長了布袋除塵器的使用壽命，同時布袋除塵器發(fā)揮其捕獲細(xì)小煙塵的長處，兩者結(jié)合使用，提高了除塵器的整體除塵效率。

（三）脫硫吸收塔后加裝濕式電除塵器

濕式靜電除塵器的主要工作原理為：將水霧噴向放電極和電暈區(qū)，水霧在芒刺電極形成的強(qiáng)大的電暈場內(nèi)荷電后分裂進(jìn)一步霧化，電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，最終粉塵粒子在電場力的驅(qū)動下到達(dá)集塵極而被捕集。水在集塵極上形成連續(xù)的水膜，將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。

三、優(yōu)化方案比選

綜合上述各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，初步確定適合本項(xiàng)目的三種技術(shù)方案，為選擇合適的靜電除塵器改造方案、降低改造成本、減少投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，需要從技術(shù)性能特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性兩個方面對這三種方案進(jìn)行對比分析，具體的技術(shù)對比見表1。

通過以上對比，采用電袋復(fù)合除塵器改造方案最為適合。但要控制煙塵的排放達(dá)到5mg/m3以下，還需對電袋復(fù)合除塵器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，采用超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)來滿足煙塵的超低排放要求。

根據(jù)電袋復(fù)合除塵器的理論研究及大量工程實(shí)踐總結(jié)得知，影響其排放性能的重要因素有：電區(qū)與袋區(qū)的耦合匹配、氣流分布均勻性、濾料過濾精度、濾袋區(qū)入口煙塵濃度、過濾風(fēng)速、電場區(qū)細(xì)顆粒荷電和電凝并程度、設(shè)備內(nèi)部煙塵泄漏程度以及設(shè)備制造和安裝質(zhì)量等。超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)匯集各種成功經(jīng)驗(yàn)，通過合理優(yōu)化選型，實(shí)現(xiàn)電區(qū)與袋區(qū)最佳匹配，改善氣流分布均勻性來提高除塵效率，采用高精過濾材料，提高過濾精度來滿足煙塵的超凈排放。

四、超凈電袋復(fù)合除塵器改造效果

該電廠改造前除塵器出口煙塵濃度在60—80mg/m3，煙囪出口煙塵排放濃度也大幅超過新標(biāo)準(zhǔn)的排放限值。采用超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)方案進(jìn)行設(shè)備改造，超凈電袋復(fù)合除塵器前區(qū)布置兩個分區(qū)的電除塵器，后區(qū)布置超凈布袋除塵器，電除塵器的所有振打裝置改造為頂部安裝的電磁錘振打裝置，結(jié)合除塵和振打的控制優(yōu)化，改造取得了預(yù)期結(jié)果。超凈電袋復(fù)合除塵器改造后于2015年2月成功投運(yùn)。2015年4月，經(jīng)第三方檢測，除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度為3.70mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%02），煙囪入口煙塵質(zhì)量濃度為2.66mg/m3（標(biāo)態(tài)、干基、6%02），提效顯著，實(shí)現(xiàn)了小于5mg/m3的超低排放。

五、結(jié)語

通過對各種改造方案進(jìn)行研究、比選后，采用超凈電袋復(fù)合除塵器提效改造實(shí)現(xiàn)超低排放，改造后達(dá)到了設(shè)計要求。該改造方案可以簡化設(shè)備，大大節(jié)省設(shè)備投資、減少占地、降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)等。因此，采用超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)是滿足當(dāng)前超低排放政策的有效措施。