低低溫電除塵器在1000MW機組燃煤電廠的應用

吳金，趙海寶，酈建國，郭瀅，何毓忠

（浙江菲達環保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800）

引言

低低溫電除塵技術可大幅提高除塵效率、去除煙氣中大部分SO3、提高濕法脫硫的協同除塵效率，且節能效果顯著[1、2]，與其他除塵技術相比具有優越的經濟性，已成為近幾年國內燃煤電廠煙塵超低排放的主流技術，且已在多臺1000MW機組上實現工程應用。本文結合應用實例，分析了低低溫電除塵器的電控參數特征，為燃煤電廠低低溫電除塵器的新建和提效改造項目提供參考。

1 技術路線及主要參數

浙江某電廠3號爐1000MW改造機組采用以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路線，電除塵器出口設計煙塵濃度不大于15mg/m3，系統不設置濕式電除塵器，通過高效濕法脫硫裝置協同除塵，實現出口顆粒物排放濃度在5mg/m3以下，采用的技術路線為：SCR脫硝+煙氣冷卻器+低低溫ESP+高效濕法脫硫裝置（WFGD），如圖1所示。

圖1 某電廠3號爐1000MW技術路線圖

該機組低低溫電除塵器主要設計煤、灰成分見表1，主要技術參數見表2。每臺爐配套2臺三室四電場電除塵器，每個電除塵器的進口煙道各設置1臺煙氣冷卻器，將煙氣溫度降低到約90℃，如圖2所示。

表1 主要煤、灰成分 （單位：%）

表2 低低溫電除塵器主要技術參數

圖2 低低溫電除塵器及煙冷器布置圖

2 與常規電除塵器性能比較

為比較低低溫電除塵器與常規電除塵器主要性能參數，將浙江某電廠3號爐1000MW機組的低低溫電除塵器與4號爐1000MW機組的常規電除塵器進行對比，總集塵面積和煤種相同，經第三方測試，低低溫電除塵器出口煙塵濃度為9.98mg/m3，常規電除塵器出口煙塵濃度為24.4mg/m3，低低溫電除塵器除塵效率明顯提高。表3為以上兩臺機組在某一時段的運行參數對比，電除塵器低低溫提效改造后，有效提高了二次電壓和二次電流，在提高電除塵器除塵效率的同時，運行電耗也有所增加。

3 二次電壓

根據擊穿電壓的經驗公式，燃煤電廠的一般除塵煙氣工況下，煙氣溫度每降低10℃，電除塵器電場擊穿電壓將上升3%左右[3、4]。

式中：U擊實際擊穿電壓（V）；U0溫度為T0時的擊穿電壓 （V）；Tt上升溫度（℃）＋273（K），T0= 273K。

在實際應用中，由于煙氣溫度降低到酸露點以下，SO3冷凝成硫酸霧，大幅度降低粉塵比電阻，消除了反電暈[5、6]，擊穿電壓有更大的上升幅度，如浙江某電廠1000MW機組電除塵器，表3表明，煙氣溫度在140℃時，二次電壓一般在30～45kV，而在90℃時，二次電壓在55～79kV，二次電壓明顯提升，有利于除塵效率提高。

4 板電流密度

極配型式為芒刺線和480C陽極板，同極間距為400mm時，常規電除塵器板電流密度一般為0.3～0.35mA/m2，而國內多臺1000MW機組低低溫提效改造后板電流密度提升明顯，可達0.45～0.5mA/m2，如圖3所示，由于低低溫提效改造后電除塵器擊穿電壓升高，板電流密度增大，粉塵荷電量增加，有利于除塵效率的提升。

電流和電壓是電源選型的主要參數，常規電除塵器高頻電源選項時，電壓一般選68～72kV，電流按板電流密度乘以供電分區集塵面積的值選擇，其中板電流密度一般選0.3～0.35mA/m2。

低低溫電除塵器時，由于板電流密度提高，在考慮余量和經濟性的情況下，電源的板電流密度建議按0.45～0.5mA/m2選型計算，由于擊穿電壓升高，二次電壓建議選72kV或更高。

表3 1000MW機組4號爐常規電除塵器與3號爐低低溫電除塵器某時段運行參數對比

圖3 5套1000MW機組電除塵器某時段板電流密度對比

5 小分區設置

對于低低溫電除塵提效改造項目，板電流密度增加后，原電源容量可能不足。某電廠1號、2號爐1000MW機組第一電場原電源容量較低，因此，在低低溫提效改造的同時進行了小分區改造，如圖4所示。

圖4 小分區示意圖

相比之下，小分區改造只需適當改動陰極框架，增加陰極振打和吊掛數量，投資費用低，不但解決了電源容量不足的問題，同時也可提高除塵效率[7]。

6 極配型式

如圖5所示，常規電除塵器由于芒刺線放電電流大，適合應用于粉塵濃度高的前端電場；螺旋線二次電壓高，適合應用于粉塵粒徑小的后端電場[8]。當采用低低溫電除塵技術時，從表3案例可知，螺旋線和芒刺線均可達到較高的二次電壓和二次電流。

圖5 陰極芒刺線和螺旋線

7 結論

（1）低低溫電除塵技術在1000MW機組應用的適應性較好，可在較好經濟性前提下實現15mg/m3甚至10mg/m3以下的出口煙塵濃度要求。

（2）相比常規電除塵器，低低溫電除塵器二次電壓和二次電流明顯提高，低低溫提效改造尤其是1000MW機組改造時，需注意電源容量的匹配選型，當極配型式為芒刺線配480C陽極板，同時極間距為400mm時，板電流密度建議選0.45～0.5mA/m2，電壓建議選72kV或更高。

（3）當改造的電除塵器單個供電分區集塵面積較大或低低溫提效改造后電源容量不足時，可采用小分區解決電源容量不足問題，并可提高除塵效率。

[1] 柳生隆志，土屋喜重，大西召一，等.Recent Electrostatic Precipitation Technology [J].三菱重工技報，1996，33（1）：69-73.

[2] 酈建國，酈祝海，何毓忠，等.低低溫電除塵技術的研究及應用[J].中國環保產業，2014（3）：28-34.

[3] 森雄介，積田佳満，松本有夫，等.Operation Results of IHI Flue Gas Desulfurization System -Unit No.1 (1000 MW) of Hitachinaka Thermal Power Station for Tokyo Electric Power Co.，Inc. [J].石川島播磨技報，2005，45（1）：30-35.

[4] 何毓忠，趙海寶，酈建國，等.低低溫電除塵器灰硫比計算及中國煤種分析[J].環境工程，2015，33（2）：76-79.

[5] 名嶋慎司.石炭火力用低低溫電氣集塵裝置.住友重機械技報，2001，146（10）： 35-38.

[6] 趙海寶，酈建國，何毓忠，等.低低溫關鍵技術研究與應用[J].中國電力，2014， 47（10）：117-120.

[7] 趙海寶，胡露均，何毓忠.電除塵器“低低溫+小分區”改造應用研究[J].電力科技與環保，2016（3）：28-30.

[8] 中國環境保護產業協會電除塵委員會.燃煤電廠煙氣超低排放技術[M].北京：中國電力出版社，2015：57-67.