余熱利用低低溫電除塵技術(shù)在燃煤電廠的應(yīng)用

龍遠(yuǎn)生

（中電投江西電力有限公司新昌發(fā)電分公司，南昌 330117）

1 項(xiàng)目背景

新昌某電廠700MW機(jī)組鍋爐排煙除塵使用的是傳統(tǒng)的電除塵技術(shù)，由于煙氣溫度偏高等因素的影響，使得粉塵比電阻增大，影響了電除塵效率的進(jìn)一步發(fā)揮。

“十二五”期間，國家將進(jìn)一步加大減排節(jié)能政策的執(zhí)行力度，環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)出臺，排放限制要求不斷提高，該廠的除塵提效改造非常迫切，但由于受到場地、空間及工期等條件的限制，傳統(tǒng)的電除塵技術(shù)手段無論在效果還是經(jīng)濟(jì)性上都存在著一定的局限性。

綜合以上情況。經(jīng)過前期調(diào)研和論證，我廠決定采用余熱利用低低溫電除塵技術(shù)對原除塵器進(jìn)行提效改造，以進(jìn)一步提高電除塵對工況煙塵的適應(yīng)性，以更好地滿足國家新的減排標(biāo)準(zhǔn)和節(jié)能運(yùn)行要求。

2 工程概況

該電廠2臺700MW機(jī)組分別于2009年12月和2010年2月建成投運(yùn)，所屬鍋爐為東方電氣集團(tuán)有限公司設(shè)計制造的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流爐，單爐膛，一次再熱，平衡通風(fēng)；鍋爐采用露天布置，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，全懸吊結(jié)構(gòu)Π型煙煤鍋爐；設(shè)計煤種為混煤（黃陵煙煤∶豐城煤 = 60∶40）。每臺爐配套2臺福建某環(huán)保股份有限公司生產(chǎn)的雙室四電場靜電除塵器。由于新國家標(biāo)準(zhǔn)和地方法規(guī)的出臺，以及進(jìn)一步提高和穩(wěn)定除塵效率，經(jīng)過多方考察以及對多種提效方式的研討，最終決定采用余熱利用低低溫電除塵改造技術(shù)，并在2013年由該廠與設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)共同對1#爐實(shí)施了余熱利用低低溫節(jié)能高效電除塵器提效改造。

改造內(nèi)容主要包括：在原電除塵煙氣進(jìn)口端增設(shè)余熱利用換熱裝置，通過該裝置降低和調(diào)節(jié)進(jìn)入電除塵器的煙溫，并實(shí)現(xiàn)節(jié)約煤耗；同時，對原電除塵器進(jìn)行全面升級、維護(hù)，增設(shè)高頻電源，對原電除塵器氣流均布系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)整，全面檢修電場陰陽極極間距，以及灰斗及絕緣子保溫及其恒溫加熱控制系統(tǒng)等。改造后的設(shè)備外貌見下圖。

改造后的設(shè)備外貌

3 技術(shù)說明

3.1 工作原理及工藝布置

（1）調(diào)溫原理

余熱利用低低溫技術(shù)采用汽輪機(jī)冷凝水與熱煙氣通過換熱裝置進(jìn)行熱交換，使得汽輪機(jī)冷凝水得到額外的熱量，以減小汽輪機(jī)冷凝水回路系統(tǒng)中低壓加熱器（簡稱“低加”）的抽汽量，并使得進(jìn)入電除塵器的運(yùn)行溫度由通常的低溫狀態(tài)（130℃～170℃）下降到低低溫狀態(tài)（90℃～100℃），實(shí)現(xiàn)余熱利用和煙氣調(diào)溫的目的。

（2）電除塵提效原理

煙溫降低后，煙氣中的SO3可以很好地與煙氣水分融合成H2SO4煙酸小液滴，與粉塵粒子懸浮于煙氣中形成氣溶膠，煙溫越低，產(chǎn)生的煙酸氣溶膠數(shù)量越多。這種煙酸液滴氣溶膠具有優(yōu)良的浸潤性能，而電除塵前的煙氣中粉塵顆粒比表面積較大，為充分吸附SO3及實(shí)現(xiàn)顆粒之間的凝并創(chuàng)造了良好的條件。這樣就有大量的SO3吸附在粉塵顆粒表面，并形成導(dǎo)電通道，使得煙塵比電阻降低。另外，煙溫降低后的煙氣量得以減小，使得原電除塵電場的風(fēng)速也得到相應(yīng)降低。綜上因素的作用，可使得電除塵效率得到有效提高。

3.2 主要技術(shù)性能指標(biāo)

煙氣降溫幅度≥30℃；除塵效率達(dá)到最新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求；降低發(fā)電煤耗1.5g/kW·h以上；節(jié)省電除塵功耗15%～80%（保效節(jié)能運(yùn)行模式）；煙氣壓力損失≤700Pa（電除塵本體及換熱裝置）。

3.3 技術(shù)特點(diǎn)

（1）標(biāo)配電除塵煙溫自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

通過對煙塵特性變化、煙溫變化、電除塵電場運(yùn)行參數(shù)、伏安特性曲線族、反電暈指數(shù)、煙塵濁度變化及煙氣酸露點(diǎn)等數(shù)據(jù)的引入及分析處理，與預(yù)先設(shè)定的基準(zhǔn)曲線等作出對比，根據(jù)對比結(jié)果自動調(diào)節(jié)控制換熱裝置，實(shí)現(xiàn)動態(tài)煙溫調(diào)節(jié)，改變換熱后的煙氣溫度，使電除塵器工作在最佳狀態(tài)。

（2）靈活布置，不受場地限制

煙氣換熱裝置復(fù)合在電除塵進(jìn)口煙箱內(nèi)，此時兼作氣流均布裝置使用，可以用于新建或節(jié)能提效改造項(xiàng)目；也可將煙氣換熱裝置獨(dú)立布置在電除塵器進(jìn)口煙道內(nèi)，可以用于節(jié)能提效改造等受場地限制的項(xiàng)目。

（3）余熱利用，實(shí)現(xiàn)省煤省電

煙氣余熱利用最大降溫幅度≥30℃，降低發(fā)電煤耗在1.5g/kW·h以上，保效節(jié)能運(yùn)行模式下節(jié)省電除塵功耗15%～80%。

（4）在線監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)動態(tài)調(diào)整

換熱主回路設(shè)置溫度調(diào)節(jié)閥等，各監(jiān)控點(diǎn)均可引入DCS系統(tǒng)，對換熱系統(tǒng)的流量、壓力、溫度實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，可實(shí)時動態(tài)調(diào)節(jié)換熱后的煙氣溫度，具有良好的負(fù)荷變化適應(yīng)性，滿足既節(jié)約煤耗和又可防止低溫腐蝕等要求。

（5）換熱回路，順排逆流布置

換熱媒體、煙氣呈順排逆流布置，使兩者的溫差最大化并充分延長熱交換時間，可確保高效換熱效果。

（6）控制煙速，使增加的流阻控制在最小范圍，不增加引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行出力

由于煙氣阻力與煙速的平方成正比，增設(shè)煙氣換熱裝置后，由于煙速降低，煙氣流阻增加不明顯，同時由于煙溫降低，經(jīng)過引風(fēng)機(jī)的總體煙氣體積流量相應(yīng)降低5%以上。因此，增設(shè)煙氣余熱換熱裝置并不會影響鍋爐引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行出力要求，實(shí)際上由于體積流量降低，引風(fēng)機(jī)還可實(shí)現(xiàn)一定的節(jié)能。

4 應(yīng)用效果

改造后系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并請江西省電力科學(xué)研究院對1#爐的排煙溫度、粉塵濃度、PM2.5及氣態(tài)汞脫除率、煤耗節(jié)能等進(jìn)行了測試，測試結(jié)果如下：

1）出口煙塵平均排放濃度（α=1.4）達(dá)到16mg/m3，除塵效率達(dá)到了99.92%。

2）排煙溫度可從140℃下降到95℃，煙氣換熱降溫達(dá)到了預(yù)期效果。

3）測試阻力約500Pa，達(dá)到阻力＜700Pa的設(shè)計要求。

4）PM2.5細(xì)微顆粒物的脫除率能夠達(dá)到99.8%以上，對PM1.0這種難以捕捉的顆粒物的脫除率都在99.3%以上，同時，ESP出口煙氣中氣態(tài)汞的含量，降幅達(dá)40%。

5）1#機(jī)組在余熱利用低低溫節(jié)能裝置投運(yùn)工況較退出工況，熱耗平均降低54.69kJ/kW·h，廠用電率平均降低0.13%，供電煤耗平均降低2.57g/kW·h。在考慮環(huán)境溫度影響因素后，投運(yùn)余熱利用低低溫節(jié)能裝置下的機(jī)組預(yù)評估年平均節(jié)能量為1.73g/kW·h。達(dá)到設(shè)計要求。

經(jīng)過為期一周的測試，余熱利用低低溫節(jié)能裝置行能夠明顯提升ESP對PM的脫除效率，并且有利于減少氣態(tài)汞的排放，具有非常明顯的環(huán)保效益。

5 結(jié)語

該項(xiàng)目采用余熱利用低低溫電除塵器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了既節(jié)省電煤消耗，又進(jìn)一步保證實(shí)現(xiàn)低排放的環(huán)保與經(jīng)濟(jì)方面的雙重效益。同時對于該廠配套的濕法脫硫工藝，在應(yīng)用該技術(shù)后，節(jié)省了脫硫用水量，減少了蒸發(fā)和煙囪水汽的排放。因此，余熱利用低低溫節(jié)能高效電除塵器技術(shù)是一種集節(jié)煤、節(jié)電、節(jié)水以及煙塵減排一舉多得的節(jié)能提效實(shí)用技術(shù)，是一種煙氣調(diào)溫和除塵技術(shù)相結(jié)合的創(chuàng)新。該產(chǎn)品的應(yīng)用完全符合國家提倡的節(jié)能減排的政策，具有較為顯著的推廣應(yīng)用價值。