電除塵改造項目技術(shù)創(chuàng)新對策探索

□劉 斌 王智江

一、概述

華潤電力(唐山曹妃甸)有限公司位于河北省東北部，唐山市曹妃甸區(qū)，距大陸岸線約18km。一期工程建設(shè)2 ×300MW 國產(chǎn)亞臨界燃煤供熱機(jī)組，于2007年11月開工建設(shè)，#2 機(jī)組2009年6月29日投入生產(chǎn)，#1 機(jī)組2009年7月13日投入生產(chǎn)。

重點(diǎn)地區(qū)指根據(jù)環(huán)境保護(hù)工作的要求，在國土開發(fā)密度較高，環(huán)境承載能力開始減弱，或大氣環(huán)境容量較小、生態(tài)環(huán)境脆弱，容易發(fā)生嚴(yán)重大氣環(huán)境污染問題而需要嚴(yán)格控制大氣污染物排放的地區(qū)。

二、項目改造的原因

現(xiàn)有電除塵器每臺爐配兩臺福建龍凈環(huán)保有限公司引進(jìn)美國通用電氣(CE)公司全套電除塵技術(shù)選型設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)等全套技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合德國魯奇公司電除塵技術(shù)開發(fā)的新一代雙室五電場電除塵器，除塵效率＞99．78%，電除塵出口含塵量接近75mg/Nm3，無法滿足2014年7月1日后實(shí)施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223 －2011)重點(diǎn)地區(qū)除塵器出口限值≤30mg/ Nm3，煙塵濃度≤20mg/Nm3的要求。

三、工程總體設(shè)計及方案確定

華潤電力控股公司、華潤電力(唐山曹妃甸)有限公司高度重視改造項目，組建電除塵改造專項小組、SDA 小組對電除塵提效改造實(shí)施跟進(jìn)。小組成員經(jīng)過多次討論、分析數(shù)據(jù)，確定原有靜電除塵器振打的二次揚(yáng)塵、反電暈造成的極板沾灰等自身瓶頸，以及工頻電壓除灰功效低，是造成除塵效率偏低的主要原因。

根據(jù)公司機(jī)組燃用低發(fā)熱量、高灰分煤種的情況，除塵器入口煙氣量大，煙氣含塵濃度較高等特點(diǎn);同時綜合考慮場地、工期、改造費(fèi)用、運(yùn)營維護(hù)等因素，共提出5 套改造方案，并對5 種方案作了充分的數(shù)據(jù)分析、比對，分析過程如下:

(一)電袋復(fù)合式除塵器(2 電+3 袋)。優(yōu)點(diǎn):除塵效率較高、不受粉塵特性及比電阻的影響。缺點(diǎn):一是本體阻力較大，引風(fēng)機(jī)需要增容改造，改造周期長，并且運(yùn)行費(fèi)用高。二是濾袋的使用壽命及換袋成本仍是電袋復(fù)合除塵器的一個重要問題。三是對煙氣溫度、濕度、含硫量較敏感。四是舊濾袋無法達(dá)到資源化利用。五是需要管理兩套除塵系統(tǒng)。

結(jié)論:方案一較易達(dá)到除塵器出口排放量小于30mg/Nm3。

(二)只改造為高頻電源除塵器。一、二電場新增高頻電源后:

電場粉塵驅(qū)進(jìn)速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．85%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．85%)=45mg/Nm3。

一、二電場新增高頻電源后:

電場粉塵驅(qū)進(jìn)速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．85%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．85%)=45mg/Nm3，無法達(dá)到改造要求。

(三)只將末級電場改造為旋轉(zhuǎn)極板型式，并且末級電場擴(kuò)容，末端增加轉(zhuǎn)動極板。具體如下:

比集塵面積f =60．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(轉(zhuǎn)動極板電場比集塵面積按常規(guī)電場2 倍折算;

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放濃度為30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3;

末端增加轉(zhuǎn)動極板:

比集塵面積f =60．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(轉(zhuǎn)動極板電場比集塵面積按常規(guī)電場2 倍折算);

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放濃度為30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3;

結(jié)論:除塵器效率、出口煙塵排放均等達(dá)到改造要求。但是由于運(yùn)行工況是多變的，而且隨著除塵器運(yùn)行時間的延長，除塵器的效率總會有所下降。設(shè)計的安全裕量稍顯不足。

表1

(四)高頻電源+末極電場改造為移動極板型式，末級電場不擴(kuò)容。末端增加轉(zhuǎn)動極板后:

比集塵面積f=60．94 +2 ×8．94 =78．82m2/m3/s，(轉(zhuǎn)動極板電場比集塵面積按常規(guī)電場2 倍折算);

η=1 －exp［－(78．82 ×0．51)0．5］×100% =99．82%;

出口排放濃度為30 ×(1 －99．82%)=53．9mg/Nm3;

全部新增高頻電源:

電場粉塵驅(qū)進(jìn)速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．87%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．87%)=39．0mg/Nm3。

結(jié)論:經(jīng)除塵器制造廠核算，改造后除塵器的除塵效率可達(dá)到99．87%，除塵器出口煙塵排放為39．00mg/Nm3，不能滿足本工程除塵器改造的煙塵濃度排放要求。

(五)高頻電源+末電場移動極板+末級電場擴(kuò)容。末端增加轉(zhuǎn)動極板:

比集塵面積f=0．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(轉(zhuǎn)動極板電場比集塵面積按常規(guī)電場2 倍折算);

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放濃度=30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3

結(jié)論:除塵效率99．91%，除塵器出口排放≤30mg/Nm3，滿足本工程除塵器改造的煙塵濃度排放要求，且投入運(yùn)行后采用高頻電源可降低電耗，達(dá)到節(jié)能效果。

五種方案只有方案一與方案五能到排放要求，只有通過對這兩種除塵方式的綜合比較才能確定哪種方式更經(jīng)濟(jì)、更可靠。比較如表1 所示。

從表1 不難看出，旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器具有除塵效率高、壓力損失小、適用范圍廣、使用方便且無二次污染、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn);而電袋復(fù)合除塵器對煙氣溫度、濕度、含硫量較敏感，濾袋的使用壽命及換袋成本仍是電袋復(fù)合除塵器的一個重要問題，其設(shè)備阻力需增加約1，000Pa，需對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，經(jīng)濟(jì)性較差，且目前舊濾袋無法達(dá)到資源化利用。通過上述綜合分析及本項目的特殊情況，改造方案采用旋轉(zhuǎn)電極式電除塵技術(shù)，而不考慮采用電袋復(fù)合除塵技術(shù)。

四、項目改造方案

(一)除塵器改進(jìn)部分。將五電場改造成電場有效長度為4．3m、電場有效寬、有效高與原電場一致的旋轉(zhuǎn)電極電場。拆除原五電場相關(guān)的內(nèi)件、橫撐、斜撐、出口封頭、及部分出口煙道。電場長度加長后，改制原殼體布置旋轉(zhuǎn)電極電場。電除塵第五電場灰斗全部更換為新灰斗。

(二)高、低壓電控設(shè)備改造。原電除塵器第一、二電場采用高頻電源;三、四、五電場電源利舊。前四電場低壓電控設(shè)備利舊，旋轉(zhuǎn)電極電場增加低壓電控設(shè)備，每臺爐增加16臺旋轉(zhuǎn)極板控制柜，通過變頻器，敷設(shè)動力電纜，實(shí)現(xiàn)對調(diào)速電機(jī)的控制。對原上位機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控顯示重新進(jìn)行組態(tài)。

五、改造效果

項目改造完成后，由華北電科院及河北省環(huán)境監(jiān)測中心站對我公司#1 機(jī)組電除塵效率試驗計算，試驗分機(jī)組兩種工況進(jìn)行。對試驗期間，對公司#1 爐電除塵器出口平均實(shí)測折算煙塵濃度(標(biāo)態(tài)、干基、6%O2)，兩種工況這算濃度如下:

試驗工況一:電除塵器出口平均實(shí)測折算煙塵濃度為24．5mg/Nm3。

試驗工況二:電除塵器出口平均實(shí)測折算煙塵濃度為26．5mg/Nm3。

由試驗數(shù)據(jù)證明兩次試驗均滿足≤30 mg/Nm3的設(shè)計要求。

六、技術(shù)創(chuàng)新

第一，對灰斗板、側(cè)墻板、出口喇叭口等部分設(shè)備現(xiàn)場制作，采取邊生產(chǎn)邊安裝工序，解決了廠家產(chǎn)能不足，滿足不了現(xiàn)場需求問題，縮短了施工周期，滿足公司32 天的改造工期。

第二，旋轉(zhuǎn)極板設(shè)計無陽極振打裝置，極板長度可做到最大化，使轉(zhuǎn)動極板電場收塵面積大于常規(guī)電場收塵面積，提高了除塵效率，保證了環(huán)保要求。

第三，基于現(xiàn)有電除塵基礎(chǔ)采用旋轉(zhuǎn)極板克服了阻力損失，無需對引風(fēng)機(jī)作改造，且運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，改造費(fèi)用低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。

第四，旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器改造避免了二次揚(yáng)塵并保證極板清潔，除塵效率較穩(wěn)定可靠，對煤種適應(yīng)能力好于常規(guī)電除塵器，且無二次污染。

第五，本次安裝將極板和鏈條在地面組裝后整體吊裝，較采用先把鏈條裝入殼體，再在殼體內(nèi)部逐塊安裝極板的方法節(jié)約了大量時間。

第六，借鑒了首陽山、下花園電廠的改造運(yùn)營經(jīng)驗、認(rèn)真掌控施工過程質(zhì)量。

七、項目經(jīng)驗分享

第一，此項改造工程設(shè)備吊裝量大，安裝了雙塔吊，在兩側(cè)吊裝施工互不影響的前提下連續(xù)作業(yè)保證了施工工期。

第二，本次電除塵改造時間緊、任務(wù)重，特成立電除塵提效改造小組，小組成員精心組織、周密布置，調(diào)動一切資源，在32 天完成了除塵器的全部改造工作。

第三，控制旋轉(zhuǎn)極板上板梁與下板梁的水平度，從而確保主動軸與從動軸的水平度，并對主動軸與從動軸節(jié)距進(jìn)行垂線校核。

第四，控制旋轉(zhuǎn)極板與極線間距，確保改造后電場電壓升到額定值。

第五，為防止熱膨脹產(chǎn)生的卡澀，在施工過程中對從動軸的下限位進(jìn)行重新核算、留有足夠的膨脹空間。

第六，鏈條與移動極板之間的連接螺栓逐一檢查，進(jìn)行焊接處理，防止運(yùn)行中脫落。

第七，調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)極板減速機(jī)電機(jī)過載保護(hù)定值與減速機(jī)底座支架承受力矩不符，容易損壞減速機(jī)底座，小組成員根據(jù)減速機(jī)最大扭力，對極板減速機(jī)底座支架強(qiáng)度重新計算，調(diào)整電機(jī)過載保護(hù)定值，滿足配置減速機(jī)底座支架。

第八，移動極板采用包邊式焊接，防止極板內(nèi)積灰。

#1 爐電除塵改造后有效避免了振打二次揚(yáng)塵和反電暈現(xiàn)象，解決了傳統(tǒng)靜電除塵器的固有問題，提高了除塵效率。改造后的轉(zhuǎn)動極板電除塵器整體性能達(dá)到預(yù)期設(shè)計要求，塵效率達(dá)到99．89%以上、除塵器出口煙塵排放濃度≤30 mg/Nm3(吸收塔除塵效果試驗證明可達(dá)50%，煙囪出口煙塵排放濃度≤20 mg/Nm3。#1 爐電除塵改造取得的良好效果以及寶貴經(jīng)驗，將為公司#2 爐電除塵改造提供行之有效的方法。

［1］杭州天明環(huán)保工程有限公司．轉(zhuǎn)動極板電除塵技術(shù)介紹

［2］杭州天明環(huán)保工程有限公司．電除塵高頻電源介紹

［3］菲達(dá)環(huán)保．旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器