新型高效除塵器提效改造技術

(華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310 )

0 引 言

華能上安電廠6號機組為600 MW國產超臨界空冷汽輪發電機組，配套東方鍋爐廠生產的DG2090/25.4-Ⅱ7型鍋爐，6號機組于2008年7月16日投入商業運行，機組配套福建龍凈環保公司設計制造的兩臺BEL型雙室四電場除塵器，原電除塵器主要設計參數見表1。

表1 6號電除塵器誰參數

上安電廠6號機組根據當時較低的環保標準設計，設備選型偏小，電除塵器的設計效率較低。電除塵器設計的保證除塵效率≥99.72%，比集塵面積為97.72 m2/m3/s，根據電除塵試驗實測除塵器效率為99.8%(100%負荷)、99.8%(75%負荷)，電除塵器入口含塵濃度為41 g/Nm3，除塵器出口排放濃度分別為76.8 mg/Nm3(100%負荷)、71 mg/Nm3(75%負荷)，滿足原設計標準，但高于除塵器出口30 mg/Nm3(脫硫除塵效率按40%計)排放限值。

2013年2月，環保部發布14號公告要求，47個重點城市的主城區火電廠從2014年7月1日起達到煙塵特別排放限值20 mg/Nm3。上安電廠屬于重點地區，須執行煙囪入口煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3要求，須進行6號機組除塵器提效改造。

1 改造方案的確定

因電廠6號機組引風機緊隨除塵器出口橫向布置，除塵器后側空間設備布置非常緊湊，無新增電場位置。同時受60天檢修工期限制，引風機移位、新增電場方案無法實施，因此，只能充分利用現有除塵器位置進行改造。在不新增電場的情況下，確保電除塵提效改造后滿足達標排放要求，達到99.93%的除塵效率，仍是一個技術難題。在借鑒其它電廠成功經驗的基礎上，采用多種電除塵器提效新技術，創新組合模式，開辟除塵器綜合提效改造新路：

(1)充分挖掘擴容潛力，優化原除塵器出口罩形式，改進支撐結構，縮短出口罩長度將末電場向爐后擴容1 m，第四電場擴容后采用復合雙區結構以提高四電場除細微塵粒效果，有效增加集塵面積6 669 m2，比集塵面積增大18.34 m2/m3/s；

(2)采取電除塵器前加裝低低溫煙氣換熱器降低排煙溫度以降低煙塵比電阻、提高電除塵器比集塵面積；

(3)前三電場高頻電源改造以提高原有電場收塵效果。通過以上新技術組合模式實現除塵器出口煙塵排放小于30 mg/Nm3的目標。

考慮脫硫協同除塵作用，將脫硫原有平板式除霧器更換為1級管式除霧器和2級屋脊式除霧器、吸收塔整體提高6.3 m，將最上層噴淋層與除霧器的間距由2 m增加至4米等一系列改造，提高脫硫除霧效果，減少漿液攜帶，最大限度提高脫硫系統的除塵效率，確保改造后設計除塵效率不低于40%。在電除塵出口排放小于30 mg/Nm3的情況下，實現最終煙囪排放小于20 mg/Nm3的目標。

2 低溫電除塵器改造方案簡介

本方案主要由低低溫煙氣換熱器改造、高頻電源改造、電除塵器第四電場復合雙區結構擴容改造三部分組成。

2.1 低低溫煙氣換熱器改造

在空預器出口至電除塵器入口四分支煙道上設置四套煙氣換熱器，每套換熱器由五組換熱元件組成，每組換熱元件換熱面積834.5 m2(ND鋼材質、雙H型鰭片)，設計將煙氣溫度由143℃降至123 ℃(考慮機組設有GGH,煙囪未做防腐，要求脫硫系統入口煙溫不小于123 ℃，本次改造預留二級換熱器安裝位置，二級換熱器安裝后，設計煙溫降至100 ℃)，冷卻水源取自7號低壓加熱器前、后，經低低溫煙氣換熱器加熱后進入6號低壓加熱器進口；在換熱器進、回水母管上設置再循環系統，低負荷狀態時，若汽機側來水溫度低于設定溫度時，啟動循環泵，進行回水再循環，確保換熱器進水溫度達到設定溫度；換熱器設置蒸汽吹灰系統，每套換熱器后側布置2臺吹灰器，吹灰汽源取自空預器吹灰汽源母管，如圖1所示。

圖1

2.2 高頻電源改造

為了充分發揮原有一至三電場的除塵效果，對前三電場進行高頻電源改造。

常規的電除塵器可控硅工頻相控整流電源T/R產生的輸出可控硅工頻相控整流電源峰值電壓在靜電除塵器電場中觸發火花，限制了加在電極上的平均電壓，使其比高頻電源輸出直流電壓大幅降低，嚴重影響電除塵器的除塵效率。

工頻電源輸出紋波大，致使電暈電壓低下，波形為單一的工頻波，高頻電源輸出的直流電壓紋波系數小，靜電除塵器能夠以次火花發生點電壓運行，提高了靜電除塵器的供電電壓和電流。

圖2 工頻電源與高頻電源二次電壓波形對比

對除塵器一、二、三電場進行高頻電源改造，拆除原工頻電源，重新安裝12臺高頻電源和控制系統。對改造后的電除塵所有高壓電源進行整合：一、二、三電場采用12套高頻電源獨立供電；針對第四電場粉塵度低，收塵困難的問題，末電場配置“機電多復式雙區電場”用于捕捉PM10以下的細微粉塵，每個煙道第四電場擴容后電場前區作為荷電區，2個電場合用一臺大電流高頻電源，利于粉塵荷電；擴容后電場后區作為收塵區，2個電場合用一臺高電壓工頻電源，提高除塵效率,總共安裝高頻電源14臺,工頻電源2臺。各電源分別獨立供電，使各區段的電氣運行條件最佳化，能適應高、低比電阻粉塵收集，防止高比電阻粉塵反電暈的發生和低比電阻粉塵的反彈，從而提高除塵效率。

將原配電柜工頻控制柜改造高頻配電柜，原配電柜中元器件拆除，面板中重新布置刀熔開關，塑殼斷路器，并通過銅排進行連接，由頂部母排分別引入三相380 V動力電源至刀熔開關，柜體出線連接動力電纜至頂部高頻電源。

2.3 第四電場復合雙區擴容改造

通過優化出口罩結構，將第四電場向后擴容1 m，并對改進電場內部結構，有效長度由4.32 m增至5.76 m，單排陽極板由9塊增至12塊(共3組，每組4塊)，由單室35通道改為39通道(同極距由450 mm改為400 mm)，陽極板由原144排增至160排，實際增加集塵面積6 669 m2，擴容后電場采用 BEH型機電復合式雙區結構，即每組陽極板分別對應1組陰極線排(陰極放電極)、陰極管排(陰極輔助收塵電極)，輔助收塵電極增加集塵面積5 868 m2，并改造陽極板振打方式由側部機械振打改為頂部電磁振打，降低振打故障率，提高振打效果。改造后電除塵器總集塵面積為99117 m2，結合前三電場高頻電源改造，滿足入口煙塵濃度為41 g/Nm3時出口煙塵濃度≤30 mg/Nm3(入口煙溫降至123 ℃)、 ≤20 mg/Nm3(入口煙溫降至100 ℃)。改造后第四電場極配布置示意圖，如圖3所示。

圖3 改造后第四電場極配布置示意圖

2.4 投資費用

低低溫煙氣換熱器、電除塵器前三電場高頻電源改造、電除塵器第四電場提效改造三項改造項目，中標單位均為福建龍凈環保股份有限公司。其中，低低溫煙氣換熱器改造投資費用為900萬元，電除塵器前三電場高頻電源改造投資費用為225.5萬元，電除塵器第四電場提效改造投資費用1 299萬元，合計投資2 424.5萬元。

3 改造結果

(1)低低溫煙氣換熱器，投運后煙氣溫降滿足設計要求(部分運行工況見表2)。

表2 6號機組低溫煙冷器投運后運行參數表

低低溫煙氣換熱器投運后，降低凈發電煤耗約0.56 g/kwh，按2013年發電量363 067.1萬Kwh計，年節約標煤約2 033.2 t。

(2)電除塵器空載升壓一至三電場二次電壓均在55～60 kV之間，二次電流均在1 400～1 500 mA之間，且二次電壓、二次電流波形穩定，火化率限制在可控范圍之內，極板極線無積塵現象，電場無短路放電；四電場荷電區二次電壓約43 kV左右，二次電流1 600 mA左右，四電場收塵區二次電壓約40 kV左右，二次電流100 mA左右，具有較好的荷電、收塵效果；各電場均運行在較高的電壓、電流區間，六號機組負荷600 MW穩定運行，A側煙道濁度儀指示17%～18%，B側煙道濁度儀指示10%～11%，除塵器出口粉塵度在20 mg/Nm3以內。

2014年2月22日至3月05日，河北省電力公司電力科學研究院進行了6號機組電除塵器性能試驗，試驗結果如表所示，在除塵器入口煙溫降至123 ℃后，改造后除塵效率大于99.94%，出口煙塵含量小于16.12 mg/Nm3；試驗加大低溫煙冷器的給水量，將入口煙溫降至110 ℃后，除塵效率大于99.95%，出口煙塵含量小于12.26 mg/Nm3，達到了煙囪入口煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3排放要求，改造效果良好。

4 結束語

華能上安電廠成功實施了“低低溫+高頻電源控制技術+末電場復合雙區技術擴容”除塵器綜合提效改造，兼顧煙塵達標排放、降低初投資及維護費用，實現了預期目標，不僅為電廠后續的除塵器改造工作積累了豐富的經驗，也為兄弟電廠進行除塵器改造提供有益借鑒，見表3和表4。

表3 6號機組電除塵器試驗結果一覽表(煙冷器出口煙溫降至123 ℃)

表4 6號機組電除塵器試驗結果一覽表(煙冷器出口煙溫降至110 ℃)