基于低溫技術的燃煤機組超低排放改造實踐

王田園　楊波

摘要：文章介紹了低低溫技術的原理與優缺點，并根據江蘇華電望亭發電廠機組超低排放改造實踐，探討了大型燃煤機組通過低低溫技術對現有脫硫技術進行除塵效果提升的具體措施，論證了其在實踐中的良好效果。

關鍵詞：低低溫技術；燃煤機組；超低排放；除塵效果；排放指標 文獻標識碼：A

中圖分類號：X773 文章編號：1009-2374（2015）22-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.044

1 概述

隨著我國環境問題的日益凸顯，環保問題已經成為了一個國民性話題。霧霾、酸雨的頻繁出現使得國家對于工廠排放指標的要求逐年提高，而傳統燃煤機組則成為了國家環保部門監控的重點對象之一。隨著國家控制火電廠煙塵排放政策的日益嚴格、煙塵排污收費力度的增大和排放權交易制度的試行，火電廠實施煙塵微量排放的必要性進一步增大。為此，各大電力企業均對燃煤機組的節能減排改造投入了大量人力、物力，各種先進的減排技術也不斷涌現，低低溫靜電除塵技術就是其中之一。低低溫靜電除塵技術，是指在鍋爐空氣預熱器與電除塵器之間的煙道上，加裝一組換熱器（即低低溫煙冷器），將煙氣溫度降低到85℃左右。同時，煙氣降低到酸露點以下后，煙氣中大部分的SO3因溫度降低而在換熱系統中冷凝成硫酸霧，并被粉塵吸附、中和，粉塵比電阻顯著降低，反電暈得到有效避免，從而大大提高除塵效率，擴大電除塵器對煤種的適應性，并去除大部分的SO3。

通過對已投運機組的調查摸排發現，我國許多燃煤電廠鍋爐排煙溫度普遍高于設計值，使得機組發電效率下降、煙氣體積流量增大、發電成本上升。在采用低低溫技術后，煙溫降低后的煙氣量得以減小，使得原電除塵電場的風速也得到相應降低，從而實現廠用電的減少，真正實現了既節能又環保的目的。該項技術在日本得到迅速發展，三菱、日立等配套機組容量累計已超13000MW，現在幾乎成了日本燃煤電廠一種標準的除塵系統配置方式。在國內也有部分電廠采用低低溫電除塵技術，比如上海漕涇、粵嘉電力等。本文以江蘇華電望亭發電廠3、4號機組超低排放改造為例，介紹該技術的具體實施情況和效果。

2 低低溫電除塵技術的特點

低低溫電除塵技術的原理，決定了其擁有獨特的優點與缺點。為了更清晰地了解其特性，本文以布袋除塵技術作為比較，可歸納為以下四個方面：

2.1 改造難度低

低低溫電除塵技術與布袋除塵等除塵改造手段相比，改造難度較低，主要是在預熱器與原除塵設備之間的煙道上增加一組換熱器。施工難度和改造范圍都比較小。

2.2 運行維護簡單

低低溫技術的運行管理相對簡單，在運行時需合理調整好電壓電流等相關運行參數。而布袋除塵技術需要定期更換布袋，且運行時需要控制吸風機出力，防止因吸力過大導致布袋損壞。這些都將影響機組的正常運行。

2.3 適應能力強

低低溫方案保持原有電除塵器不變，僅通過降低溫度來降低飛灰比電阻，同時降低除塵器入口煙氣量，從而提高除塵器效率，該方案對高溫、高濕煙氣環境較為適合，同時在高塵環境下能夠提高SO3去除率，因此該方案對酸性環境也較為適宜。另外，雖然低低溫方案導致阻力增加，但是因為煙氣體積減小，折算后引風機出力增加較少。而對于燃用硫分較高的機組，布袋除塵器容易發生濾袋腐蝕現象，導致濾袋壽命大大縮減，在含硫量高于2%的除塵器中運行風險相對高，國內300MW及以上燃煤機組鮮有運用。

2.4 對設備耐腐蝕性要求高

低低溫電除塵器將煙氣溫度降低到酸露點以下，其所面臨環境為強腐蝕性煙氣，對于受熱面、極板極線、振打系統的耐腐蝕性能有著較大的考驗。在設計選型時需要選擇耐酸腐蝕性強的材料，同時在機組檢修期間，必須加強對受熱面、極板、極線、振打系統等檢修維護。

3 望亭發電廠低低溫電除塵改造實踐

3.1 改造前設備情況介紹

本次實踐的機組為機組配備上海鍋爐廠生產制造的600MW等級超超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風、固態排渣、全鋼懸吊結構п型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。改造前，望亭電廠3、4號機每臺爐配置了兩臺福建龍凈環保股份有限公司設計制造的電除塵器，設計除塵效率≥99.75%。該電除塵器系統采用雙套管濃相氣力輸送方式，將飛灰通過雙套管輸送到三座灰庫并外運。

改造前電除塵系統存在以下問題：

3.1.1 設計標準起點低。該系統于2009年隨機組同時投入運行，執行標準為GB 13223-2003，設計入口煙塵濃度為33.306g/m3、除塵效率不小于99.75%，設計的出口煙塵濃度為83.3mg/m3，無法滿足GB 13223-2011新的環保排放要求。

3.1.2 除塵器入口煙溫偏高。根據試驗測得，望亭電廠3、4號機組除塵器入口煙溫在140℃左右，超出原設計入口煙溫127℃。煙溫偏高導致除塵器入口煙氣量增大，這也造成當前實際排放濃度明顯超出除塵器原設計值。

3.1.3 振打引起的二次揚灰。由于粉塵本身具有一定的粘附性，能夠粘附在電極上，電極上的粉塵量雖小，但對放電影響較大，如粉塵未及時清除掉，就會增大局部擊穿的可能性，因此及時地清除電極上粉塵，是保證電除塵器正常工作的重要條件之一。望亭電廠3、4號機組電除塵器運行過程中振打系統的振打力及振打頻率均進行過調整，但由于燃煤煤質的差異較大，振打方式調整無法滿足煤質的變化，易造成極板、極針積灰及二次揚塵，影響除塵效率。

3.2 改造方案

經過同類型機組調研及機組運行數據分析，考慮到望亭電廠3、4號機組SO2排放標準進一步嚴格化，必須取消GGH。而取消GGH后將面臨煙囪防腐的問題。因此為解決煙囪防腐和煙囪“白煙”的問題，最終決定采用低低溫電除塵技術改造方案。

現有除塵器入口平均煙溫在140℃左右，進行低低溫煙氣余熱利用改造，不僅可以降低除塵器入口的煙溫，減少入口煙氣量，又可進一步降低煙塵的比電阻，提高粉塵的驅進速度。低低溫電除塵技術相對于常規電除塵器所增加的成本非常低，在提高除塵器除塵效果的同時可有效實現煙氣余熱綜合利用、節省電煤消耗，另外通過降低煙氣溫度，使得進入電除塵的煙氣量減少10%～15%左右，從而有效減小電除塵電場內的煙氣流速，延長煙氣處理時間，減小二次揚塵，進一步提高和穩定電除塵效率，減緩粉塵顆粒對內部構件的沖刷磨損，提高裝備壽命，同時減輕除塵相關設備的運行能耗。在低低溫技術煙氣余熱利用方面，根據國內外經驗，主要有加熱汽輪機凝結水、加熱鍋爐燃燒用空氣和脫硫凈煙氣再加熱三種方式。但是如將煙氣余熱用來加熱凝結水將會使改造范圍擴大，使系統更復雜。且在中低負荷或冬季時，排煙溫度一般在130℃～135℃，所能回收的熱量十分有限。因此，本次實踐將余熱利用段回收的熱量全部用來加熱再熱段煙氣。其系統示意圖如下圖1：

圖1 低低溫系統示意圖

4 低低溫技術改造后運行效果

為了檢驗改造后的實際效果，特聘請專業機構在實施改造機組脫硝系統進口（A側、B側）、出口（A側、B側）設置4個監測點，煙囪入口處設1個測點；檢測煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放濃度、排放速率及去除效率，檢測2天，每天3次。

檢測結果表明：檢測期間，#3機組排放口廢氣中SO2、煙塵排放濃度分別為15～19mg/m3、2.08～3.24mg/m3，滿足《火電廠大氣污染物排放標準（GB 13223-2011）》中燃氣輪機組排放限值要求。SO2、煙塵綜合去除效率分別為98.9%～99.2%、99.989%～99.993%，說明改造后電除塵系統、脫硫系統均正常投運，且達到預計目標效率。

5 結語

此次低低溫電除塵技術改造實踐，進一步證明了這一技術在我國大型燃煤機組超低排放方面的作用。同時，也對低低溫技術的具體實施方法進行了摸索，為今后在同類型機組中實施低低溫電除塵改造提供了十分有價值的參考。

參考文獻

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作者簡介：王田園（1990-），女，山東濰坊人，望亭發電廠助理工程師，研究方向：環保。

（責任編輯：秦遜玉）