王曉璐，吳國(guó)瑞

（1.國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095；2.華能北京熱電有限責(zé)任公司，北京 100023）

熱電廠的電除塵器節(jié)能減排改造

王曉璐1，吳國(guó)瑞2

（1.國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100095；2.華能北京熱電有限責(zé)任公司，北京 100023）

圍繞節(jié)能減排新環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求，介紹了低低溫除塵技術(shù)及某熱電廠的除塵器改造方案及應(yīng)用效果，指出低低溫電除塵技術(shù)符合現(xiàn)階段環(huán)保政策要求，節(jié)能減排效果顯著，具有推廣價(jià)值。

余熱利用；低低溫除塵技術(shù)；電除塵器；節(jié)能減排

1 前言

隨著我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的深入推進(jìn)，近年來霧霾天氣增多，大氣污染問題在人們的生活中日漸突出，污染防治壓力繼續(xù)加大，我國(guó)對(duì)環(huán)境問題也日益重視，煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)不斷趨嚴(yán)。《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）將煙塵排放濃度限值由原來的50mg/m3加嚴(yán)至30mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)加嚴(yán)至20mg/m3?！吨攸c(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》規(guī)定，到2015年，重點(diǎn)區(qū)域SO2、NOx以及工業(yè)煙塵排放量比2010年分別下降12%、13%、10%；PM10、SO2、NO2、PM2.5濃度年均濃度分別下降10%、10%、7%、5%，臭氧污染得到初步控制。其中京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角區(qū)域?qū)M2.5濃度納入考核指標(biāo)。在此形勢(shì)下，除塵設(shè)備面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和技術(shù)升級(jí)的機(jī)遇，尤其是常規(guī)電除塵器。同時(shí)火電廠也面臨減排的壓力，紛紛對(duì)除塵器進(jìn)行改造以適應(yīng)新的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 低低溫除塵器

目前，我國(guó)許多燃煤電廠的排煙溫度都大于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致機(jī)組效率下降、煙塵比電阻升高、煙氣體積流量增大、引風(fēng)機(jī)電耗增大甚至濕法脫硫降溫水耗增大造成發(fā)電效率下降，成本上升。在我國(guó)節(jié)能減排日益趨嚴(yán)的環(huán)保政策下，除塵器行業(yè)近幾年迅速推出了幾項(xiàng)可供大機(jī)組工程應(yīng)用的新技術(shù)，低低溫除塵器就是其中之一。

2.1 低低溫除塵器的原理

低低溫?zé)煔獬龎m技術(shù)是通過煙氣冷卻器或煙氣換熱系統(tǒng)降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)以下，一般在90℃左右，使粉塵性質(zhì)發(fā)生很大變化（由于排煙溫度的降低，進(jìn)入電除塵器的煙氣量減少，煙氣流速降低，粉塵比電阻降低至108～1010Ω·cm）以提高除塵效率，同時(shí)去除大部分的SO3，從而實(shí)現(xiàn)了煙氣余熱利用和提高除塵效率的雙重目的[1]。典型布置如下圖所示。

工藝典型布置

2.2 低低溫除塵器的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（1）煙塵比電阻降低，粉塵荷電性能提高。一般當(dāng)煙氣溫度在130℃～150℃時(shí)，煙塵比電阻值處于較高區(qū)域，電除塵器易出現(xiàn)低電壓、大電流的“反電暈”現(xiàn)象，使除塵效率下降。然而把煙溫降到90℃～110℃時(shí)，煙塵比電阻值可以下降1～2個(gè)數(shù)量級(jí)處于最適宜電除塵器收塵的范圍內(nèi)，使電除塵器高效收塵。

（2）排煙溫度降低，煙氣體積流量降低，電場(chǎng)風(fēng)速降低，停留時(shí)間增加，相當(dāng)于電除塵器的比集塵面積增加。

（3）擊穿電壓提高，電除塵器的除塵效率提高。

（4）可除去絕大部分SO3。由于煙溫降低至90℃左右，已降到露點(diǎn)，煙氣中的氣態(tài)SO3會(huì)冷凝形成硫酸霧并被電除塵器前大量的粉塵顆粒所吸附，再通過電除塵器對(duì)粉塵的收集而被去除，避免了下游設(shè)備因SO3引起的腐蝕問題。另外，也相當(dāng)于SO3調(diào)質(zhì)的作用，大大提高了電除塵器性能。

（5）濕法脫硫中可以節(jié)省水耗。由于進(jìn)入吸收塔的煙氣降至90℃左右，可減少脫硫噴淋水的消耗。

（6）余熱循環(huán)利用，改善機(jī)組效率。

3 移動(dòng)電極技術(shù)

移動(dòng)極板式電除塵技術(shù)源于日本，至今已有30多年的應(yīng)用歷史，在日本已經(jīng)發(fā)展得很成熟。此技術(shù)是中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)確定的“十二五”期間重點(diǎn)開發(fā)和推廣的電除塵新技術(shù)之一。

3.1 移動(dòng)電極技術(shù)原理

移動(dòng)電極電除塵器與常規(guī)電除塵器的收塵原理相同，但采用的清灰方式與傳統(tǒng)除塵器不同。陽(yáng)極板在驅(qū)動(dòng)輪的帶動(dòng)下緩慢地上下移動(dòng)，附著在極板上的粉塵隨極板轉(zhuǎn)移到非收塵區(qū)域，被正反兩把轉(zhuǎn)動(dòng)清灰刷刷除，粉塵直接刷落于灰斗中，減少了二次揚(yáng)塵。由于集塵極能保持清潔狀態(tài)且粉塵在灰斗中被清除，有效克服了困擾常規(guī)電除塵器對(duì)高比電阻粉塵的反電暈及振打二次揚(yáng)塵等問題，可以提高除塵效率。

3.2 移動(dòng)電極的技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（1）減少二次揚(yáng)塵，極大降低除塵器出口煙氣濃度。

（2）使陽(yáng)極板保持清潔，避免反電暈。

（3）節(jié)省占地面積。

（4）老機(jī)組電除塵器改造方便，只需將末電場(chǎng)改成移動(dòng)電極，不用另占場(chǎng)地。

（5）在保證性能的前提下，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，只是初投資費(fèi)用略高，但從生命周期看，經(jīng)濟(jì)性較好。

（6）使電除塵器對(duì)煤和飛灰成分的敏感性降低，增大電除塵器對(duì)煤種的適應(yīng)范圍。

（7）對(duì)設(shè)備的制造安裝工藝要求高。

4 某熱電廠的電除塵器改造

4.1 項(xiàng)目背景

北京市人民政府于2012年5月4日印發(fā)《北京市人民政府關(guān)于印發(fā)加快壓減燃煤促進(jìn)空氣質(zhì)量改善工作方案的通知》，其中明確要求：“對(duì)華能燃煤機(jī)組采用國(guó)際上領(lǐng)先的細(xì)顆粒治理技術(shù)進(jìn)行環(huán)保升級(jí)改造，使除塵效率提高到99.9%”，并于2013年底完成了全部4臺(tái)燃煤鍋爐靜電除塵器改造。

經(jīng)多方考察及對(duì)多種提效方案的研討，該熱電廠決定采用余熱利用低低溫電除塵技術(shù)加移動(dòng)電極技術(shù)對(duì)原除塵器進(jìn)行改造，以進(jìn)一步提高電除塵除塵效率，更好地滿足國(guó)家新的排放標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能運(yùn)行要求。

4.2 工程概況

該熱電廠一期4臺(tái)200MW機(jī)組，鍋爐由德國(guó)BABCOCK公司和武漢鍋爐廠合作制造，鍋爐型式為超高壓、W型火焰、帶飛灰復(fù)燃裝置的液態(tài)排渣塔式直流爐。設(shè)計(jì)煤種為神府煤，為低硫分、低灰分、高揮發(fā)性、高熱值煙煤。配套電除塵器由浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰旧a(chǎn)，型號(hào)規(guī)格為2FAA4×30M-2×68-120。按當(dāng)時(shí)的環(huán)保要求，設(shè)計(jì)除塵效率為99.2%。實(shí)際粉塵排放濃度約為35mg/Nm3，顯然已不能滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)。其最大的問題就是總收塵面積及比收塵面積偏小，電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速高，為此，該廠計(jì)劃進(jìn)行低低溫除塵器改造，即在空預(yù)器與除塵器進(jìn)口間煙道加裝低溫?fù)Q熱器，降低煙氣溫度，同時(shí)對(duì)電除塵器進(jìn)行擴(kuò)容改造，以提高除塵效率；采用移動(dòng)電極技術(shù)達(dá)到控制煙塵排放的目的。

4.3 技術(shù)說明

4.3.1 采用低低溫技術(shù)

由于機(jī)組空預(yù)后排煙溫度為155℃，過高的排煙溫度損失了大量的熱量，降低了機(jī)組效率，影響了電除塵器的除塵效率。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，提高電除塵器除塵效率，在機(jī)組空預(yù)器后電除塵前煙道加裝煙氣冷卻器，將冷卻后煙氣溫度降低到95℃，并在92℃～98℃之間可調(diào)。降低進(jìn)入電除塵器的煙氣溫度，從而降低飛灰比電阻，提高電除塵器的除塵效率。煙氣冷卻器吸收的煙氣余熱用來加熱熱網(wǎng)水，從熱網(wǎng)回水母管取水（夏季母管回水65℃），煙氣冷卻器加熱至115℃左右回?zé)峋W(wǎng)回水母管。達(dá)到提高機(jī)組整體循環(huán)效率、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

4.3.2 采用移動(dòng)極板技術(shù)

前三電場(chǎng)為常規(guī)電場(chǎng)，第四電場(chǎng)改為采用移動(dòng)極板式MEEP（Moving Electrode Type Electrostatic Precipitator）靜電除塵系統(tǒng)，末級(jí)電場(chǎng)收塵極清灰采用旋轉(zhuǎn)鋼刷清灰，放電極部分采用側(cè)部振打清灰方式，由于集塵極能保持清潔狀態(tài)且粉塵在灰斗中被清除，有效克服了困擾常規(guī)電除塵器對(duì)高比電阻粉塵的反電暈及振打二次揚(yáng)塵等問題，可以提高除塵效率。

4.3.3 電除塵增容

在原電除塵器基礎(chǔ)、長(zhǎng)度、寬度不變的情況下，電場(chǎng)有效高度由12m增加至15m，殼體加高3m；更換全部極板、極線。

4.3.4 應(yīng)用效果

（1）減排。改造前電除塵器出口粉塵濃度約為在35mg/Nm3，改造后，電除塵器出口平均粉塵濃度在10mg/Nm3左右，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平；參照2012年度電廠原煤消耗量238萬噸計(jì)算，每年可減排粉塵530噸。

（2）降低煤耗。在電除塵器前加低低溫?fù)Q熱器，利用回收的煙氣余熱加熱熱網(wǎng)水，節(jié)能收益顯著。供暖季，比改造前多供熱2900GJ/天，非供暖季，比改造前多供熱1400GJ/天，按北京市供暖季120天計(jì)算，相當(dāng)于一年多供熱量691,000GJ，折節(jié)約標(biāo)煤23,577噸，原煤30,711噸。

（3）增加了電廠總收益。1）依據(jù)2012年度生產(chǎn)情況，按照改造前電除塵設(shè)計(jì)效率計(jì)算，因粉塵排放減少，每年可節(jié)約排污費(fèi)40萬元。2）改造后，每年因回收煙氣余熱而增加的供熱量69.1萬GJ，以熱價(jià)33元/GJ計(jì)算，每年供熱新增收益為2280.3萬元。3）改造后1臺(tái)機(jī)組除塵系統(tǒng)電耗增加10.07萬千瓦時(shí)/月，4臺(tái)機(jī)組一年增加電耗483.36萬千瓦時(shí)，按電價(jià)509.6元/千千瓦時(shí)計(jì)算，增加成本246萬元。

綜上，電除塵改造后的經(jīng)濟(jì)效益為2074.3萬元/年。

5 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目采用低低溫電除塵技術(shù)對(duì)原有電除塵器進(jìn)行改造，效果顯著，在降低排放的同時(shí)又回收余熱，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的雙重效益，并且節(jié)約了占地，尤其適合老廠電除塵器的改造。

低低溫電除塵器改造符合現(xiàn)階段環(huán)保政策要求，已取得很好的節(jié)能減排效果，具有顯著的推廣價(jià)值。

[1] 廖增安．燃煤電廠余熱利用低低溫電除塵技術(shù)研究與開發(fā)[J]．環(huán)境保護(hù)與循環(huán)經(jīng)濟(jì)，2013（10）: 39-44．

[2] 龍遠(yuǎn)生．余熱利用低低溫電除塵技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用[J]．技術(shù)與工程應(yīng)用，2013（11）．

[3] 趙建民．新排放標(biāo)準(zhǔn)情況下火電廠除塵方式的選擇[J]．中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2013（4）．

Energy Saving and Emission Reduction Reform of Electrostatic Precipitator in Thermoelectricity Plants

WANG Xiao-lu1, WU Guo-rui2
(1.State Nuclear and Electric Power Academy of Planning & Design, Beijing 100095; 2.Huaneng Beijing Thermoelectricity Co., Ltd, Beijing 100023, China)

Based on the requirement of emission standard for new environmental protection of energy saving and emission reduction, the paper introduces the reform blue print of precipitator in low-low temperature precipitating technology and in thermoelectricity plants; and points out that the low-low temperature electrostatic precipitating technology meets the requirement of environmental policies at the present phase, and the result prominence of energy saving and emission reduction possesses the popularization value.

remaining heat use; low-low temperature precipitating technology; electrostatic precipitator; energy saving and emission reduction

X701

A

1006-5377（2015）01-0027-03