低低溫電除塵器在華潤蒼南發電廠的技術應用研究

宋文哲，何 勇，張 華，闞旭東

（華潤電力（溫州）有限公司，浙江 溫州 325805）

低低溫電除塵器在華潤蒼南發電廠的技術應用研究

宋文哲，何 勇，張 華，闞旭東

（華潤電力（溫州）有限公司，浙江 溫州 325805）

系統介紹了華潤蒼南電廠在實施煙氣超低排放改造過程中低低溫電除塵器設備的選型與應用，主要包括：在靜電除塵器入口煙道加裝煙氣冷卻器降低電除塵器入口煙氣溫度，形成低低溫電除塵器實現靜電除塵器除塵提效；由煙氣冷卻器與汽輪發電機低壓加熱器系統聯合形成煙氣余熱利用裝置，實現降低機組熱耗和煤耗。通過應用低低溫電除塵器技術，實現了顯著的除塵提效和節能降耗，保證了煙氣超低排放改造目標的順利實現。實際應用情況表明，低低溫電除塵器節能減排效果明顯，對粉塵比電阻較高的干式靜電除塵器除塵提效具有良好的借鑒意義。

煙氣冷卻器；余熱利用裝置；低低溫；電除塵器

0 引言

燃煤發電雖已是我國煤資源利用中“最清潔”方式之一，但因其基數大，現階段仍是我國大氣污染物主要排放大戶，正面臨越來越嚴峻的環境壓力。

根據《華潤電力（溫州）有限公司大氣污染防治目標責任書》和企業社會公益環保要求，蒼南發電廠啟動了煙氣超低排放改造，其中粉塵排放目標設定為在設計煤種含硫量及含灰量分別為0.9%和20%時，相應的鍋爐空預器出口SO2和煙塵標況濃度分別為2 347 mg/m3和26.84 g/m3條件下，電除塵器出口粉塵標況濃度不大于33 mg/m3，以滿足煙氣污染物通過濕法脫硫和濕式靜電除塵器協同除塵后，最終實現煙氣污染物（粉塵）排放標況濃度不大于4.5 mg/m3。在此基礎上，通過分析研究最終采用在除塵器前煙道加裝煙氣冷卻器形成低低溫電除塵器的方式進行除塵提效。

1 機組概況

1.1 設備概況

華潤電力（溫州）有限公司2臺機組鍋爐采用東方鍋爐（集團）股份有限公司引進日本日立-巴布科克公司技術制造的超超臨界鍋爐變壓運行直流爐；其型式為單爐膛、一次再熱、平衡通風、露天布置、固態排渣、對沖燃燒、全鋼構架、全懸吊結構Π型半露天布置燃煤鍋爐，設計煤種、BMCR工況條件下鍋爐空預器出口煙氣體積流量413 8447 m3/h，煙氣質量流量3 808.6 t/h；出口煙氣含塵濃度18.05 g/m3；空氣預熱器出口煙溫（進風20℃）122℃，空氣預熱器出口煙氣含塵標況濃度（以O2=6%計）15.36 g/m3。

每臺機組配套2臺雙室五電場干式靜電除塵器，全部為高頻電源，設計除塵器入口煙氣溫度122℃，煙氣含塵量不大于19.5 g/m3（標況值），出口煙氣含塵量不大于60 mg/m3（標況值），設計除塵效率不小于99.85%，本體漏風系數小于2%，氣流均布系數小于0.2。

1.2 除塵現狀

1.2.1 設備情況

對2號機組進行了電除塵器性能考核試驗和超低排放改造摸底試驗，結果如表1所示。

由測試結果可見，高頻電源提效模式下電除塵效率僅為99.65%，未達到設計值99.85%。按照性能測試后的實際電除塵效率，折算至改造工程燃燒20%灰分的設計煤種時，電除塵出口含塵量約為110 mg/m3（標況值），不滿足煙氣超低排放改造目標對除塵器出口粉塵濃度不大于33 mg/m3（標況值）的目標需求且差距較大，需要對電除塵器進行改造。

表1 電除塵器性能試驗數據統計

1.2.2 除塵效率低原因分析

根據研究表明，影響電除塵性能的因素很多[1]，主要因素列于表2并進行了逐項分析。

根據分析結果采取應對措施，對入爐煤進行采樣分析，同時在空預器飛灰取樣口進行飛灰取樣，進行了飛灰比電阻試驗。圖1為溫度與飛灰比電阻的關系曲線。按以往研究來看，電除塵中粉塵比電阻的最佳除塵效率區間為1×104～5×1011Ω·cm。對測試數據進行對比分析：在日常煤種情況下，現階段運行溫度在120℃左右，根據比電阻劃分標準，該發電機組粉塵屬于高比電阻粉塵，比電阻值高達1.55×1012Ω·cm；當煙氣溫度從設計入口煙溫120℃降至100℃時，粉塵比電阻會從1.55×1012Ω·cm降低到6.90×1011Ω·cm，接近最佳除塵效率區間比電阻上限，要達到最佳設計效率需要將除塵器入口煙氣溫度降低到100℃以下。

圖1 溫度與飛灰比電阻關系

根據上述分析，電除塵器除塵效率低的主要影響因素為飛灰比電阻不合理，需要重點改善飛灰比電阻的影響；同時漏風率接近設置值，需要對電除塵器進一步進行密封檢查。

2 電除塵器改造技術的選擇

現階段電除塵改造技術主要有旋轉電極改造和低低溫電除塵器改造，對這2種改造技術分析進行對比見表3。

根據現階段除塵治理技術方案，除塵和脫硫相互影響、相互關聯，根據技術對比，本著協同治理原則，針對本項目飛灰比電阻高導致除塵效率不高的情況，綜合比選采用低低溫電除塵器同步降低脫硫入口煙溫達到脫硫提效目標，這種改造技術產生的腐蝕和磨損問題可以通過技術進行解決，對脫硫系統協同除塵有利；可去除絕大部分SO3降低除塵器后設備的腐蝕、前段加裝管式換熱器可用于加熱凝結水降低煤耗、同時煙溫降低可以節約濕法脫硫系統的水耗量、預留了WGGH或者MGGH改造空間雖然低低溫電除塵器前端加裝有管式換熱器，一次投資相對旋轉電極投資較高，但由于低低溫電除塵器運行方式更靈活，電耗及故障率相對更低，同時兼具煤耗降低、節約濕法脫硫系統的水耗量等節能措施，長期投資低低溫電除塵器更有利。

3 低低溫電除塵器技術簡介

表2 電除塵效率影響因素初步分析對照表及應對措施

通常將低于酸露點溫度運行的靜電除塵器稱為低低溫靜電除塵器[2]。根據《火力發電廠燃燒系統設計計算技術規程》中公式計算，設計煤種酸露點約為102℃。低低溫電除塵技術是通過煙氣冷卻器或MGGH（熱媒體氣氣換熱裝置）降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點溫度以下，一般約為90℃，使煙氣中的大部分SO3在煙氣冷卻器或MGGH中冷凝形成硫酸霧，黏附在粉塵上并被堿性物質中和，大幅降低粉塵的比電阻，避免反電暈現象，從而提高除塵效率，同時去除大部分的SO3，當采用煙氣冷卻器時還可節省能耗。由于進入電除塵器的煙氣溫度下降，于是又對普通電除塵器進行相關改造，即低低溫電除塵器。

低低溫除塵技術是指在電除塵器上游設置熱回收裝置，使得電除塵器入口煙氣溫度降低，從而使除塵器性能提高，換熱采用的媒介是水。低低溫電除塵器與普通干式電除塵原理相同，只是由于低低溫電除塵器入口煙氣溫度較低，灰流動性差，為了防堵防腐，在電除塵器的灰斗和絕緣子上裝輔助加熱設備，保證在整個電除塵器中煙氣局部溫度不下降，同時在容易引起漏風又無法做保溫的地方采用不銹鋼材料進行防腐。

4 低低溫電除塵器選型設計

4.1 改造內容

在除塵器前增設煙氣冷卻器（簡稱煙冷器）將進入電除塵器的煙氣溫度從122℃降至90℃以下，從而發揮低低溫電除塵器的作用，以提高除塵效率。同時對電除塵器進行適應性改造，如增設熱風吹掃系統、增加灰斗電加熱器等，從而實現除塵器出口粉塵排放濃度不大于33 mg/m3（標況值）；煙冷器出口煙溫不大于90℃。

4.2 工藝說明

表3 電除塵器主要改造技術對比

煙冷器運行時，從8A/8B號低壓加熱器（簡稱低加）進出口引全部凝結水混合至70℃后進入煙冷器，加熱后的凝結水回到7A/7B低加入口；通過控制8號、7號低加間的調節閥及8號低加入口的取水調節閥開度，調節低溫省煤器系統旁路和調溫凝結水量，進而控制電除塵器的入口煙溫達到設計要求；在低負荷等工況時，啟用熱水再循環系統提高進入低溫省煤器的水溫，以減輕腐蝕；在超溫工況時，將8A/8B低加進出口引水混合至65℃后進入低溫省煤器，進而控制進入電除塵器的煙氣溫度，使之接近設計要求。

4.3 煙氣冷卻器的設計

為了對煙氣熱量加以利用，同時降低進入電除塵器的煙氣溫度及工況煙氣量，在進口煙道上設置低溫省煤器。經過對比，最終采用將煙冷器布置于除塵器進口喇叭處及進口喇叭前水平煙道處，煙冷器荷載由原除塵配電間F1和F2軸2排立柱共同承擔的方案。優化方案的氣流均布較良好，可保證電除塵器達到穩定的除塵效率。

煙冷器布置于除塵器進口喇叭處及進口喇叭前的水平煙道上。每個煙道設置1臺煙冷器，1臺鍋爐共計6臺。煙冷器的換熱器沿煙氣方向分前后兩區，每個區的換熱器在高度方向設置5個換熱分區，每個煙道共有10個換熱分區，1臺爐共有60個換熱分區。煙氣冷卻器本體傳熱管采用H型鰭片管形式，管束、鰭片材料全部采用ND鋼，管壁厚度不小于4 mm。換熱管的年腐蝕速率小于0.07 mm，使用壽命大于30年，腐蝕裕量1 mm。鰭片間距不小于13 mm、厚度不小于2.0 mm、高度30 mm。煙冷器部分設計參數見表4。

5 投運效果

5.1 主要參數

1號機組低低溫電除塵改造完畢后重新投入運行，經過煙氣冷卻器后的電除塵入口煙溫由122℃降至 90℃左右，煙氣余熱用于加熱凝結水，凝結水溫度提高了13.2℃，經計算可節約標煤1.1 g/kWh。根據投運后的環境監測報告，滿負荷條件下電除塵除塵效率從原有99.65%提高到99.9%以上，除塵器出口（吸收塔入口）粉塵濃度監測期間平均值小于28.28 mg/m3（標況值）；改造后吸收入口煙氣量相對改造前下降15%，脫硫水耗明顯降低。

5.2 腐蝕與磨損情況

系統投運2個月后，利用春節停機機會對低低溫電除塵器各部位進行檢查，煙氣冷卻器入口未見明顯磨損，翅片和冷卻器進出口未見明顯積灰；電除塵器內部構件未見明顯腐蝕，但人孔門周邊腐蝕現象較嚴重。

6 改進與建議

（1）煙氣冷卻器進行熱態沖洗時，Fe含量超標，經系統沖洗 100 h以上、耗水量約5 000 t以上后，Fe含量仍未合格。投運后在低加回水管路沖洗管路引1路去凝汽器，接在爐側冷凝水箱至凝汽器回收管路上，對沖洗水進行過濾后回用，加裝后耗水量和沖洗時間大大降低。

（2）該機組鍋爐采用回轉式空預器，空預器出口煙溫不均，導致機組低負荷加低溫省煤器出口煙溫向下調節受限，加裝換熱器進水調節門后，可以對煙氣溫度低的換熱器進行節流，最終可降低煙氣溫度高的換熱器的出口煙溫，使各個換熱器出口煙溫均勻。

（3）增加煙氣冷卻器后凝結水側水阻力增大，在高負荷凝結水泵運行時，因凝結水泵進行改造去掉一級葉輪，凝結水泵出力不足，會導致凝結水流量不足，除氧器水位下降。可開啟除氧器上水副調及低溫省煤器旁路調門等方法降低凝結水水側阻力，保證除氧器水位正常。

（4）建議在煙氣冷卻前增加磨損測試件，利用檢修積灰分析測試件，以便判斷煙氣冷卻器的磨損情況；對電除塵人孔門等容易漏風部位進行合金鋼防腐，加襯ND鋼板或316L鋼板等。

表4 煙氣冷卻器部分設計參數

7 結語

通過試運行階段的檢驗，低低溫電除塵改造對高飛灰比電阻電除塵除塵效率有明顯提升，除塵效率由99.65%提高至99.9%以上，同時對后續脫硫有明顯改善；電除塵入口煙溫由122℃降至90℃，凝結水溫度提高了13.2℃，節約標煤1.1 g/kWh，兼具節能效益與環保效益。

[1]李青，李猷民.火電廠節能減排手冊[M].北京：中國電力出版社，2015.

[2]廖增安.燃煤電廠余熱利用低低溫電除塵技術研究與開發[J].環境保護與循環經濟，2013（10）∶39-44.

（本文編輯：陸 瑩）

Technology Application Research of Low-Low Temperature Electrostatic Precipitator in China Resources Cangnan Power Plant

SONG Wenzhe，HE Yong，ZHANG Hua，KAN Xudong

（China Resources Power(Wenzhou)Co.，Ltd.，Wenzhou Zhejiang 325805，China）

This paper introduces the selection and application of low-low temperature electrostatic precipitator in the reformation of the ultra-low flue gas emission in China Resources Cangnan Power Plant，including equipping flue gas cooler at inlet of electrostatic precipitator to reduce the temperature of inlet flue gas to form low-low temperature electrostatic precipitator to improve dust removal efficiency of electrostatic precipitator；combining flue gas cooler with low pressure heater system of steam turbine generator to form flue gas waste heat utilization device in order to reduce the heat consumption and coal consumption.By application of lowlow temperature electrostatic precipitator，efficiency of dust removal，energy saving and consumption reduction is significantly improved，and the successful realization of ultra-low emission of flue gas is guaranteed. The practical application shows that the low-low temperature electrostatic precipitator can better save the energy and reduce the emission，and it has a good reference value for dust removal efficiency improvement of dry electrostatic precipitator with high dust resistance.

flue gas cooler；waste heat utilization device；low-low temperature；electrostatic precipitator

TK223.27

B

1007-1881（2016）10-0055-05

2016-07-06

宋文哲（1982），男，工程師，從事發電廠運行、檢修管理工作。