(1.江蘇國信揚州發(fā)電有限責任公司，揚州 225131；2.揚州職業(yè)大學電子工程學院，揚州 225131)

0 引 言

某公司#1鍋爐配套浙江菲達環(huán)?？萍脊煞萦邢薰局圃斓?FFA4×45M-4×72-145(2F18-4)型雙室四電場靜電除塵器。設計除塵器保證效率為99.7%。#1爐電除塵自投產(chǎn)以來，已運行十幾年，設備趨于老化，效率降低。該公司在2012年對#1爐電除塵進行了高頻電源改造，改造后#1電除塵器出口煙塵排放濃度在50 mg/Nm3左右。

為進一步加強大氣污染防治工作，2014年8月，江蘇省經(jīng)信委和環(huán)保廳頒發(fā)《關于推進燃煤發(fā)電機組大氣污染物超低排放示范工程的通知(蘇經(jīng)信電力[2014]541號)》，通知要求“燃煤發(fā)電機組通過深度治理改造，機組污染物達到燃氣輪機組排放限值標準，即煙塵排放濃度不大于5 mg/Nm3……”。在此情況下，該公司于2014年對#1爐進行煙氣污染物超低排放技術改造，將煙囪出口煙塵排放濃度穩(wěn)定控制在5 mg/m3以內(nèi)。

1 除塵提效主要工藝路線

為使煙囪出口的粉塵排放濃度達到小于5 mg/m3的超低排放標準，該公司根據(jù)國內(nèi)電廠除塵提效改造的業(yè)績及公司實際情況，對加裝五電場技術、移動極板電除塵技術、電袋復合技術、低低溫電除塵技術和濕式電除塵技術五個改造方案進行了對比?，F(xiàn)對各技術做簡要說明。

1.1 加裝五電場

增加電場個數(shù)的目的即為增加比集塵面積。根據(jù)電除塵器效率計算多依奇公式，在煙氣量一定的條件下，增加電除塵器集塵極板面積，可以提高比集塵面積，從而提高除塵效率。五電場電除塵器除塵效率可提高到≥99.88%，當電除塵器入口煙塵濃度為20 g/Nm3時，電除塵器出口煙塵濃度≤24 mg/Nm3。經(jīng)過濕法脫硫裝置，按40-50%除塵效率，則FGD出口煙塵濃度可以達到國家標準規(guī)定≤20 mg/Nm3排放要求，但不能滿足超低排放標準的要求。

1.2 移動極板電除塵

移動極板電除塵器的除塵原理與常規(guī)電除塵器完全相同，只是兩者的清灰方式不同。移動極板電場由可移動的收塵極板、固定放電極、旋轉清灰刷共同組成。常規(guī)電除塵器采用振打、聲波等方式來達到清灰的目的，而移動極板電除塵器是將陽極-收塵極部分采用回轉的陽極板，再利用安裝在灰斗中(非電場區(qū)域)的旋轉刷子刷掉被捕集的粉塵。其工作原理見圖1。根據(jù)將一個常規(guī)電場改為移動極板后的實際運行經(jīng)驗，一個移動極板電場除塵效率相當于2個常規(guī)電場，因此第四電場改為移動極板后，總集塵面積相當于增加一個第五常規(guī)電場。由于附著于回轉陽極板上的粉塵在尚未達到形成反電暈的厚度時，就被布置在非電場區(qū)的旋轉清灰刷徹底清除，因此不會產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象，最大限度地減少了二次揚塵，且增加粉塵驅進速度，大幅提高了電除塵器的除塵效率，降低粉塵排放濃度。同時這一清灰方式降低了對煤種變化的敏感性，且有利于微細顆粒和重金屬顆粒的脫除，因此應用范圍比常規(guī)電除塵器更廣。

圖1 旋轉電極電除塵器工作原理圖

1.3 電袋復合除塵

電袋復合除塵器是電除塵和袋式除塵有機結合的一種新型高效除塵器。它通過前級電場捕集80%左右的粗粉塵，后級濾袋過濾區(qū)捕集少量的殘余粉塵。同時通過前級電場區(qū)產(chǎn)生的荷電粉塵可有效改善沉積在濾袋表面粉塵層的過濾特性，更易于在濾袋處形成均勻的餅層，使濾袋的透氣性能、清灰性能得到大幅改善，從而達到低阻高效收塵的效果。此技術結合了電除塵和濾袋除塵的兩種除塵特點，它的除塵效率不受煤種、飛灰特性的影響，有助于捕集PM2.5，滿足排放濃度≤20 mg/Nm3或更高的要求。與純布袋除塵器相比，該技術運行阻力較低，只有500～800 Pa。濾袋設置在電除塵后，運行負荷低，清灰周期長，有助于延長濾袋壽命。但采用袋式除塵會增大風煙系統(tǒng)阻力，引風機出力及電耗均明顯上升。

1.4 低低溫電除塵

低低溫電除塵器是通過在電除塵前煙道設立熱交換器，使煙氣溫度降至85～90℃(需低于煙氣酸露點溫度)，使煙氣中的大部分SO3在經(jīng)過熱交換器后結露，且被粉塵中的堿性物質(zhì)立即吸收、中和，煙氣粉塵的比電阻大大降低，飛灰特性得到很大改善，從而實現(xiàn)余熱利用和提高除塵效率的雙重目的。因電除塵器前煙氣含塵濃度很高，粉塵總表面積很大，這為硫酸霧的凝結附著提供了良好的條件。當粉塵濃度與H2SO4霧濃度之比(灰硫比D/S)大于100時，煙氣中的SO3去除率可達到95%以上，可大幅減少SO3排放。實際應用表明，對熱交換器下游的設備基本沒有腐蝕作用；但該技術對燃煤的含硫量比較敏感，煤種變化對其影響大，且由于飛灰附著力降低，二次揚塵可能增加。

1.5 濕式電除塵

濕式電除塵器的工作原理是：金屬放電線在直流高電壓的作用下，將其周圍氣體電離，粉塵在電場中荷電并在電場力的作用下向集塵極運動，當運動到集塵極表面時，隨液體膜流下而被除去。因此，濕式電除塵器運行的三個階段與干式電除塵器相同：荷電、收集和清灰。然而，與振打清灰不同的是，濕式電除塵器采用的是液體沖洗集塵極表面來進行清灰，同時粉塵形成泥漿而排出去。該技術收塵與粉塵特性無關，不受比電阻影響，對黏性大或高比電阻粉塵也能有效收集，可有效收集微細顆粒物、重金屬、有機污染物等，煙塵排放可達10 mg/m3甚至5 mg/m3以下。適用于處理高溫、高濕的煙氣，可有效去除SO3酸霧，有利于緩解煙道、煙囪腐蝕，但在高粉塵或高SOX濃度的煙氣條件下，不宜采用。

2 工藝方案比較

各除塵方案的技術性能對比詳見表1。

表1 除塵方案技術性能對比表

3 改造方案

根據(jù)以上分析，增加五電場、低低溫電除塵等單項改造均可使煙塵排放濃度降低，但無法達到小于5 mg/Nm3的超低排放要求，且不能解決PM2.5及石膏雨問題。移動極板電除塵器、電袋復合除塵器運行安全可靠性較差。濕式電除塵技術雖然可以使煙囪出口煙塵排放濃度長期穩(wěn)定超低排放，但由于該公司#1爐改造前靜電除塵器出口煙塵濃度為50 mg/Nm3，脫硫出口霧滴濃度約40 mg/Nm3，鑒于單電場濕式靜電除塵器除塵效率約為70～80%，要使?jié)袷匠龎m器出口煙塵濃度達到5 mg/Nm3(含石膏)，需設置雙電場濕式靜電除塵器。由于造價和現(xiàn)場位置的限制，本項目不能設置雙電場濕式靜電除塵器，因此需首先對干式除塵器及脫硫系統(tǒng)進行改造，提高干式除塵器除塵效率，保證濕式電除塵器進口煙塵濃度<20 mg/Nm3(含石膏)。

該公司在保證安全運行、檢修方便的前提下，本著高效、綠色、環(huán)保的理念，結合現(xiàn)場實際情況，采用加裝低低溫省煤器、電除塵加裝五電場、加裝濕式電除塵器三個技術同步實施的方案，對#1爐進行粉塵超低排放改造，將煙囪出口煙塵排放濃度穩(wěn)定控制在5 mg/Nm3以內(nèi)。具體改造方案如下。

充分利用原電除塵器入口喇叭前水平煙道布置的空間，在每個入口喇叭前水平煙道支架上加裝低低溫省煤器，單臺爐安裝4臺低低溫省煤器，同時對原電除塵器前煙道支架進行加固。增設低低溫省煤器后，考慮到后續(xù)設備的防腐問題，在改造期間需按大修標準項目對電除塵陰陽極系統(tǒng)、振打系統(tǒng)等進行檢查檢修，并更換一、二電場陽極板，二電場陰極線。

#1、#2爐進行聯(lián)合風機改造后，電除塵尾部空間長度超過10米，因此可以在第四電場尾部和引風機基礎之間增加長度為4.5米的第五電場。新增電場，高度和寬度尺寸、內(nèi)部結構布置與前四個電場的完全一致，振打方式仍采用側部重錘回轉振打。五電場的灰斗下單獨增加一套氣力輸灰系統(tǒng)。

根據(jù)現(xiàn)場場地條件，濕式除塵器高位臥式布置，布置在脫硫塔與煙囪之間(原GGH處)。極板采用316L不銹鋼、極線采用2205雙相鋼、煙氣流向側進側出；單臺爐濕式電除塵器配備4個供電分區(qū)；霧化和沖洗噴嘴選擇不易腐蝕磨損的材料，采用日立防堵技術。

4 改造效果

4.1 加裝低低溫省煤器

改造后，#1鍋爐低低溫省煤器系統(tǒng)運行穩(wěn)定，所有系統(tǒng)、設備的聯(lián)鎖保護全部投入，熱控測點、儀表及聯(lián)鎖自動均按要求投入，換熱器模塊未發(fā)生腐蝕泄漏現(xiàn)象。低低溫省煤器系統(tǒng)投運后#1鍋爐的煤耗降低，減少了污染物的產(chǎn)生。結合#1鍋爐電除塵改造后性能試驗，低低溫省煤器系統(tǒng)投用后，電除塵出口煙塵濃度有明顯下降。在機組額定負荷工況下，各參數(shù)測定見表2。

表2 低低溫省煤器投運后節(jié)能情況

4.2 加裝第五電場

#1機組電除塵器和低低溫省煤器性能測試結果表明，經(jīng)過加裝第五電場改造后，滿負荷下電除塵的除塵效率都滿足保證效率≥99.88%的設計要求；煙塵排放濃度在15.8～20.6 mg/Nm3之間，滿足出口煙塵濃度≯30 mg/N m3的設計要求，電除塵器出口煙塵排放從50 mg/Nm3左右降低至30 mg/Nm3以下；除塵器漏本體風率均滿足設計值≤2%的要求；新增電場電耗滿足不超過原電除器總電耗1/4的設計要求。

4.3 加裝濕式電除塵器

改造后#1機組濕式電除塵器性能試驗表明，濕電除塵效率滿足≥75%的設計要求；在#1鍋爐濕式電除塵器入口粉塵濃度小于20 mg/Nm3時，出口煙塵濃度滿足≯5mg/Nm3的設計要求。

在滿負荷，低低溫省煤器、五電場電除塵、濕式電除塵、五臺脫硫漿液循環(huán)泵全部投運的工況下，濕式電除塵器的入口煙塵濃度為14.71 mg/Nm3，出口煙塵濃度為3.83 mg/Nm3，除塵效率73.96%，SO3去除效率71.02%，霧滴去除率50.03%，PM2.5去除率76.56%，汞去除率54.69%，基本滿足設計要求。

5 結束語

綜上所述，增設低低溫省煤器、增加第五電場、在脫硫吸收塔出口增加濕式電除塵器，這一組合方案以較少的改造工程量，確保#1機組煙塵排放低于5 mg/Nm3，達到煙塵超低排放的目標；還可同時解決PM2.5、SO3酸霧、逃逸的石膏霧粒、超微米顆粒物、氣溶膠以及重金屬等環(huán)境污染問題，具有一定前瞻性。實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保的雙重目的，具有較高的社會效益和環(huán)保效益。