火電廠煙氣除塵系統改造工程實例研究

金 輝，潘旭東

(1.江蘇省邳州市環境保護局，江蘇 邳州 221300;2. 江蘇徐塘發電有限責任公司，江蘇 邳州 221300)

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火電廠煙氣除塵系統改造工程實例研究

金 輝1，潘旭東2

(1.江蘇省邳州市環境保護局，江蘇 邳州 221300;2. 江蘇徐塘發電有限責任公司，江蘇 邳州 221300)

摘要：指出了江蘇徐塘發電有限責任公司計劃對電廠#7機組的煙氣除塵系統進行了提標改造，在滿足《火電廠煙氣排放標準》(GB13223-2011)中規定的排放限值基礎上，達到以天然氣為燃料的燃氣輪機組的排放標準，即煙塵排放濃度不大于5 mg/Nm3。該項目改造的技術方案對火電行業具有示范作用。

關鍵詞：火電廠；煙氣除塵；超低排放

1引言

為落實國家發改委《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020)》，江蘇徐塘發電有限責任公司于2015年9月20日至12月20日對7號機組開展煙氣污染物超低排放改造，2015年12月18日完工，2015年12月31日完成環保竣工驗收。驗收監測結果表明：7號機組煙囪二氧化硫排放濃度為16～21 mg/m3，氮氧化物排放濃度為28～31 mg/m3, 煙塵放濃度為1.9～2.2 mg/m3,符合超低排放標準。研究中單獨分析了該公司煙塵超低排放改造工程，對火電行業具有參考示范作用。

2項目基本情況

江蘇徐塘發電有限責任公司位于江蘇省邳州市,公司現有320MW機組2臺(簡稱#4～5機組)、330MW機組2臺(簡稱#6～7機組)，其中#7機組于2005年底投產, 煙氣除塵采用2臺雙室四電場靜電除塵器，電除塵器設計參數為：設計煤種(Aar=28.5 %)除塵器入口含塵量33.11 g/Nm3，校核煤種(Aar=30.38 %)入口含塵量37.8 g/Nm3，除塵效率99.75 %，保證效率99.7 %。根據最新性能測試報告，經高頻電源改造后，#7除塵器入口含塵量14.893g/Nm3,除塵器出口含塵量為18.8 mg/Nm3，除塵效率達到99.87 %。

3改造技術原則

電廠煙氣除塵系統改造方案從現有裝置實際運行情況出發，遵循“改造技術成熟、可靠、先進；改造措施經濟、合理、有效；改造后設備運行穩定、安全；整機使用壽命周期長，達到燃機排放標準”的原則，針對存在的實際問題提出建設性的改造措施，做到“范圍明確、重點突出、便于實施、縮短工期”。

4改造技術方案

采用低低溫電除塵技術，在靜電除塵器前入口煙道增加4組低低溫省煤器，從汽機7、8號低加進出口引凝結水混流至70 ℃到低低溫省煤器用來降低煙氣溫度，使進入靜電除塵器的入口煙溫不高于90 ℃，從而提高靜電除塵器的除塵效率，使原靜電除塵器的出口粉塵濃度不大于28 mg/m3。在脫硫系統后加裝濕式電除塵，濕式電除塵為立式管式濕式電除塵，4個供電分區，除塵效率不低于80 %，改造后煙塵排放濃度﹤5 mg/m3。

燃煤機組煙塵排放濃度的目標是低于燃機排放限值，即低于5 mg/Nm3，對除塵效率要求極高，所選擇的煙氣除塵方案需有效脫除大量PM2.5細微粉塵。因此，項目在濕法脫硫裝置后增設濕式靜電除塵器，考慮濕法脫硫前的干式除塵器、濕法脫硫裝置、濕式除塵器聯合除塵方案。

考慮到干式除塵器效率較高，出口煙塵濃度相對較低，濕法脫硫裝置除塵效率按40 %計，另外濕法脫硫裝置出口液滴含有石膏顆粒，采用高效多級除霧器和相應措施后，吸收塔出口液滴含量≤40 mg/Nm3，按20 %含固量計，石膏顆粒濃度≤8 mg/Nm3。

目前國內火電廠運行的燃煤機組設計排煙溫度一般為120～130 ℃，燃用褐煤時為140～150 ℃，且機組實際運行排煙溫度普遍高于設計值，遠高于煙氣露點溫度。排煙溫度偏高，造成了鍋爐效率下降、電除塵器除塵效率下降，脫硫耗水量增加等危害。

低溫電除塵器是通過在電除塵器前端設置低溫省煤器(煙氣換熱器)，使進入電除塵器的運行溫度由常溫狀態(120～160 ℃)下降到低溫狀態(90～110 ℃左右，一般控制在酸露點以上10 ℃)，由于排煙溫度的降低，進入電除塵器的煙氣量減少，粉塵比電阻降低，除塵效率相應提高。從而實現余熱利用和提高除塵效率的雙重目的。

在低溫電除塵器技術基礎上，基于下述2點對于低溫腐蝕的最新認識，發展出了進一步降低煙溫從通常的120～160 ℃的低溫狀態下降到85～100 ℃(通常在酸露點以下)低低溫狀態的低低溫除塵技術：①煙氣溫度降至酸露點以下時，氣態SO3才能轉化為液態酸霧。此時如灰硫比大于100，煙氣中的SO3去除率可達到95 %以上。可有效降低電除塵器及下游設備發生低溫腐蝕。②當壁溫低于酸露點時，可以通過控制腐蝕量做到工程可以接受的有限腐蝕，使腐蝕量小于0.2 mm/年。

5技術優點

(1)低低溫電除塵器將煙氣溫度降低到酸露點以下，由于煙氣溫度的降低，特別是由于SO3的冷凝，可大幅度降低粉塵的比電阻，消除反電暈現象，從而提高除塵效率。

(2)在壓力一定時，排煙溫度降低，煙氣量下降，電場風速減小，除塵效率成指數關系提高。按鍋爐空氣預熱器出口正常煙溫120～135 ℃計，排煙溫度每降低10 ℃，煙氣量降低約2.5 %。

(3)氣體溫度降低，密度增大，擊穿電壓上升，呈反比關系。這是因為，當氣體密度增大時，氣體分子間隔減小，每個電子在電場中產生碰撞電離“自由行程”減小，因而電子可獲得的速度和動能減小，電離效應減弱，氣體不易被擊穿。據計算，煙溫每降低10 ℃，電場擊穿電壓上升約3 %。

(4)電除塵器煙氣溫度降至酸露點以下，氣態SO3將轉化為液態H2SO4霧。因煙氣含塵濃度很高，粉塵總表面積很大，為硫酸霧的凝結附著提供了良好的條件，與粉塵粒子懸浮與煙氣中形成氣溶膠。

(5)增加了火電廠熱量利用效率。以低低溫省煤器熱量用來加熱鍋爐冷凝水的方案為例。冷凝水在低低溫省煤器內吸收的熱量抵消了某一級低壓加熱器內的吸熱，該級抽氣量相應減少，減少的抽氣量使低壓缸做功增加，從而提高了熱量利用效率。據估算，加裝低低溫省煤器后，工程機組可降低煤耗約 1.1 g/kW·h。

與普通電除塵擴容提效方案對比，低低溫電除塵改造后實際比集塵面積節省約25.8 %(與煤種關聯較大)，相當于可節省一個常規電除塵電場，從而節省占地、利于除塵提效改造。壓力損失較原常規電場約增加860 Pa。增加低溫省煤器4個/爐，將入口135 ℃的煙氣溫度降低到95 ℃以下，粉塵排放不超過28 mg/Nm3。

6環境與社會效益

6.1環境效益

7號機組超低排放改造工程已于2015年12月18日完工。江蘇省環境監測中心于2015年12月28日和29日對公司7號機組進行了比對監測((2015)環監(氣)字第(149)號)，監測結論為：7號機組煙囪煙塵排放濃度為1.9～2.2 mg/m3, 滿足環保電價考核限值要求，CEMS比對合格。按年用原煤量75 萬t考慮, 并根據環保部2014年核查數據：硫份1.02 %，煙塵排放濃度25.2 mg/m3考慮，項目實施后7號機組煙囪出口煙塵排放濃度按控制在≤5 mg/m3計算，可實施粉塵年減排147.2 t，環境效益十分顯著。

6.2社會效益

最大限度地緩解當地粉塵污染情況，改善大氣環境質量和當地的居住和旅游環境，有利于加強企業同周邊群眾的關系，為企業創造一個安定、團結的良好工作氛圍，為企業在激烈的市場競爭中提高知名度。

參考文獻：

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[2] 廖增安，羅如生，蒙騮.燃煤電廠余熱利用低低溫電除塵技術研究與開發[C]∥中國環境保護協會電除塵委員會.第十五屆中國電除塵學術會議論文集.北京：中國環保協會，2013.

[3]趙娜.除塵技術及設備研究[J].綠色科技，2013(11).

收稿日期：2016-03-29

作者簡介：金輝(1976—)，男，工程師，主要從事環境保護工作。

中圖分類號：TU834

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)10-0098-02