余熱利用低低溫電除塵器超低排放改造工程

陳文瑞

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

余熱利用低低溫電除塵器超低排放改造工程

陳文瑞

（福建龍凈環保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

在超低排放改造過程中，余熱利用低低溫電除塵器已作為一種有效的技術手段被普遍認可。文章以一臺220t/h煤粉鍋爐利用余熱利用低低溫電除塵器為例，介紹了設計原理、設計方法、改造方案和技術特點，對今后類似改造工程提供參考和借鑒。

余熱利用；水媒煙氣-煙氣加熱系統；低低溫電除塵器；粉塵比電阻；超低排放

近年來，隨著環保法規的日趨嚴格，我國對燃煤機組鍋爐煙氣進行了大規模的超低排放改造。電除塵器是燃煤電廠的主要除塵設備，在超低排放改造過程中，余熱利用低低溫電除塵器作為一種有效的技術手段已被普遍認可。本文以一臺220t/h煤粉鍋爐利用余熱利用低低溫電除塵器為例，介紹了設計原理、設計方法、改造方案和技術特點，以對今后類似改造工程提供參考和借鑒。

1 工程背景

1.1 有關政策法規

根據發改委“關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014～2020年）》的通知”（發改能源〔2014〕2093號）及“穩步推進東部地區現役30萬千瓦及以上公用燃煤發電機組和有條件的30萬千瓦以下公用燃煤發電機組實施大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值的環保改造，2014年啟動800萬千瓦機組改造示范項目，2020年前力爭完成改造機組容量1.5億千瓦以上。”在此背景下，某電廠擬對220t/h煤粉鍋爐的煙氣脫硫、除塵系統進行進一步提效改造，實現煙氣污染物的超低排放，在滿足《火電廠煙氣排放標準》（GB13223-2011）中規定排放限值的基礎上，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5mg/Nm3，SO2排放濃度不大于35mg/Nm3，NOx排放濃度不大于50mg/Nm3。

1.2 改造前情況

該項目原煙氣除塵采用一臺單室三電場靜電除塵器，電除塵器設計參數為：除塵效率不低于99%，正常運行時，除塵器的出口煙塵排放濃度低于100mg/Nm3，電除塵效率達99%。電除塵入口煙氣參數見表1。

表1 電除塵入口煙氣參數

1.3 改造總體技術路線

該次超低排放改造，按鍋爐尾部煙氣走向，總體設計工藝流程為：鍋爐→空預器→煙氣冷卻器→低低溫電除塵器→引增合一風機→濕法脫硫塔→濕式電除塵器→煙氣再熱器→煙囪。如圖1所示。

圖1 煙氣超低排放改造總體技術路線

1.4 改造后要求

超低排放改造在電除塵器進口前端設置煙氣冷卻器，原電除塵器變成低低溫電除塵器。在煙囪入口端設置煙氣加熱器，對濕法脫硫后的濕煙氣進行加熱，組成MGGH（水媒煙氣-煙氣加熱）系統，其中降溫段將煙氣溫度從135℃降至100℃，升溫段將煙氣溫度從50℃升至80℃。

原電除塵器進口煙氣降溫后變為低低溫電除塵器，原電除塵器進行擴容改造，電除塵出口粉塵濃度≤40mg/Nm3，除塵效率≥99.89%。

濕法脫硫考慮粉塵協同治理，脫硫塔進口煙塵濃度按照40mg/Nm3設計，要求經過脫硫塔系統后出口煙塵濃度低于25mg/Nm3。

濕法脫硫后設置濕式電除塵器，濕電進口煙塵濃度按照25mg/Nm3設計，要求經過脫硫塔系統后出口煙塵濃度低于5mg/Nm3，脫硫效率≥83.4%。

2 電除塵器改造

2.1 電除塵改造方案

該項目燃用煤種的飛灰濃度稍高，含硫量適中，但其燃燒后煙氣中的水蒸汽體積比較高，形成高比電阻因素的SiO2+Al2O3的含量屬于一般水平，可見，燃煤屬于電除塵器收塵難度一般的煤種。特別是結合電除塵器前端設置的煙氣余熱調溫裝置，將煙氣溫度降低到90℃后，粉塵比電阻處于較低水平，能大大提高電除塵器對煤種變化的適應性及整體效率，實現電除塵器出口超低排放的改造要求。

針對該項目的工況及燃煤特點，經過多重論證研究，電除塵器改造具體方案如下：

（1）將原三電場除塵器掏空加高，在出口側新增一個約4.3米電場，形成四電場電除塵器。加高后的電除塵器將電場內的煙氣流速控制在0.73m/s左右，結合頂部振打的清灰方式能夠有效控制二次揚塵，實現除塵器的低排放。

（2）采用CFD氣流模擬分析手段，保證電除塵器內部流量分配、濃度分配及氣流分布的均勻性，確保除塵效率。

（3）全電場均采用兩線配一板的極配形式，能夠獲得更加均勻的板面電流密度，保證不出現電暈死區。極配形式如圖2所示。

圖2 極配形式

（4）針對粉塵在電場內部的分布特性，在前3個電場采用放電性較強的針刺線，強化前級電場的荷電收塵，減輕后級電場的收塵壓力。由于后級電場粉塵較細，容易發生返電暈，采用放電能力較溫和的波形線，保證對細微粉塵的收集效率。

（5）采取寬極距技術，提高運行電壓。采取寬極距可有效提高靜電除塵器的運行電壓，提高電場強度，從而提高粉塵在電場中的有效趨進速度。

（6）在出口喇叭設置迷宮型槽型板，以加強對末電場逃逸細微粉塵的收集，進一步提高除塵效率。根據經驗表明，可使除塵效率提高0.05%以上，尤其對細微粉塵特別有效。如圖3所示。

圖3 出口喇叭槽型板

（7）各電場陰陽極振打系統均采用復合式功率振打控制技術，實現欠電壓及斷電振打相結合，使得清灰更為徹底，緩解反電暈現象的發生。

（8）電氣控制采用“工況自動分析”“反電暈自動檢測控制”和“節能控制”等軟件包，確保達到除塵效果最優、節能最佳的目的。

綜合以上電除塵器的改造措施，結合電除塵器前端設置的MGGH煙氣余熱調溫裝置，能夠大大提高電除塵器整體效率，實現電除塵器出口超低排放的改造要求。電除塵器改造后的技術參數如表2所示。

表2 改造后電除塵技術參數

2.2 陰陽極改造方案

電除塵器采用頂部電磁振打清灰方式，頂部電磁振打器隔離于煙塵之外，煙氣中無運動部件，運行安全可靠、穩定，維護費用極低，其振打強度、頻率、順序靈活可調，保證陽極板的最小振打加速度≥150g，陰極線的振打加速度≥80g。電除塵器頂部振打器布置如圖4。

圖4 電除塵器頂部振打器布置圖

沉積在電極上的粉塵層沿電場高度方向的分布規律是：上部顆粒細小并致密分布，黏性強；下部顆粒粗并疏松排列，黏性變弱。頂部電磁錘振打加速度沿電場高度方向的分布規律是：上部振打加速度較大；下部振打加速度由于震動衰減而變小一些。可見，頂部振打，其加速度的分布規律與極板、極線的清灰要求相一致。頂部振打特性如圖5。

圖5 電除塵器頂部振打特性

頂部電磁振打相比機械側部振打有顯著優點：

（1）陽極振打每3排極板設1個振打點，陰極振打每6～9個小框架設1個振打點，無論電除塵器的每個室有多寬或有幾個室并列布置，振打點均可靈活布置，且安裝方便。陽極振打如圖6。

圖6 陽極振打

（2）不同的振打器采用不同的振打制度，振打強度、頻率、順序可調，調整靈活、方便，利于清灰和減少二次飛揚。

（3）1個振打器的管轄區域小，即使1個振打器出現故障，區域影響小，且無需停爐檢修。

（4）陽極板、陰極框架鉛垂懸吊，下部可自由伸縮，不存在煙氣溫度變化伸縮而引起的振打位置偏移。

（5）振打傳動部件隔離于環境惡劣的電場之外，沒有磨損件，運行安全可靠，便于維護管理。

（6）每個振打器獨立控制，易實現斷電振打，提高清灰性能。

陰極也采用頂部振打結構，振打器外頂部布置，方便檢修維護。振打桿穿過支撐在絕緣子上端部的懸吊管，并剛性焊接在振打砧梁上。振打力直接傳到振打砧梁上，并通過砧梁快速傳遞到與其剛性焊接的陰極小框架及陰極線上，振打傳力順暢快速，清灰效果好。無絕緣子振打沖擊危害，使用壽命高。陰極振打如圖7。

圖7 陰極振打

陰極振打器加設可伸縮式鋼罩，防雨密封更加可靠。陰極振打器伸縮結構如圖8所示。

圖8 陰極振打器伸縮結構

3 水煤煙氣-煙氣加熱系統

3.1 MGGH系統設計要求

該方案煙氣余熱回收-再熱裝置的換熱形式為煙氣-水換熱器-濕煙氣，分兩級布置，在ESP入口前煙道布置熱回收器，利用鍋爐空預器出口高溫煙氣加熱熱媒介質。在脫硫吸收塔后水平煙道中設置再加熱器，利用熱媒介質加熱脫硫塔出口低溫煙氣，通過熱媒介質將鍋爐空預器出口的高溫煙氣熱量傳遞給脫硫吸收塔出口低溫煙氣，實現氣氣換熱。其中降溫段將煙氣溫度從135℃降至100℃，升溫段將煙氣溫度從50℃升至80℃。當煙冷器吸收的熱量遠大于煙氣再熱器所需的熱量時，通過凝結水加熱器將MGGH多余的熱量輸入到除鹽水中，從而實現確保煙氣冷卻器出口煙溫降至90℃的同時煙氣再熱器出口煙溫升至80℃以上，實現節能降耗。MGGH系統工藝流程圖如圖9。

圖9 MGGH系統工藝流程圖

3.2 MGGH系統設計參數

該次改造MGGH系統設計參數如表3所示。

表3 MGGH系統設計參數

4 結論

電除塵是燃煤電廠除塵的主要設備，在超低排放改造過程中，改造成低低溫度電除塵器并增設MGGH系統，可以兼顧提高除塵效率和余熱利用的雙重作用。同時，可以考慮脫硫協同除塵、尾部濕式電除塵器的分級除塵作用，統籌分配，優化設計，達到良好的技術經濟性。

[1] 陳牧，胡玉清，桂本.利用協同治理技術實現燃煤電廠煙塵超低排放[J].中國電力，2015，48（3）：146-151.

[2] 張瑞，胡永強，高忠義.低壓省煤器技術方案分析[J].中國科技博覽，2010（27）：302.

[3] 周云龍，張炳文.電站鍋爐排煙熱量回收節能技術[J].長春工業大學學報（自然科學版），2007，28（z1）：79-83.

[4] 黃新元，孫奉仲.電站鍋爐深度降低排煙溫度的理論分析與計算 [J].華電技術，2010，32（10）：28-30.

[5] 李旭，黃冬梅.熱管式低壓省煤器的特點與節能效果[J].節能，2003（2）：34.

[6] 李琳.螺旋肋片管省煤器的改造[J].山東電力高等專科學校學報，2008（3）：44-46，58.

[7] 龍輝，王盾，錢秋裕.低低溫煙氣處理系統在1000MW超超臨界機組中的應用探討[J].電力建設，2010， 31（2）：70-73.

Low-low Temperature ESP of Remainder Heat Utilization Used in Ultra-low Emission Reconstruction Project

CHEN Wen-rui
(Fujian Longking Environmental Protection Co., Ltd, Fujian Longyan 364000, China)

ESP is the main dust removal equipment in coal-fired power plant. The low-low temperature ESP of remainder heat utilization has been widely recognized as an effective technical means in the process of ultra-low emission reconstruction. The paper takes 220t/h pulverized coal boiler that uses low-low temperature ESP of remainder heat utilization as an example, the paper introduces the design principle, design method, the reconstruction scheme and technical characteristics, and provides the reference and use for reference for the future similar reconstruction project.

remainder heat utilization; MGGH; low-low temperature ESP; resistance of dust powder ratio; ultra low emission

X701

A 文章編號：1006-5377（2017）07-0050-05