低低溫電除塵系統在超超臨界機組中的應用

高燕武，李　朋，陳紅兵

(華能國際電力股份有限公司長興電廠，上海　201913)

燃煤發電仍然是我國電力的主要來源。在燃煤機組排放的煙氣中，含有大量污染物，其中大部分污染物是引起酸雨、霧霾的主要污染源。隨著經濟的發展，環境保護意識的不斷提高，國家對火電廠大氣污染物排放要求也越來越高[1-2]。2011年，由國家環境保護總局及國家質量監督檢驗檢疫總局聯合頒布并實施了GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》。新標準規定，重點地區燃煤鍋爐煙塵排放限值為20 mg/m3。

同時，浙江省人民政府于2013年12月出臺了《浙江省大氣污染防治行動計劃(2013—2017年)》，所有新建、在建火電機組必須采用煙氣清潔排放技術，達到燃氣輪機組排放標準要求，即煙塵排放限值為5 mg/m3。

面對日益嚴酷的環保要求，華能長興電廠在興建初期就要求將煙塵排放指標控制在5 mg/m3以下。因此，長興電廠采用超凈排放技術，低低溫省煤器—低低溫電除塵—吸收塔聯合脫硫除塵一體技術，通過控制低低溫電除塵入口溫度實現高效除塵的目的，聯合高效脫硫系統的除塵功能將煙塵的排放濃度控制在5 mg/m3以下，從而實現機組的超凈排放指標。

1　機組概況

華能長興電廠“上大壓小”工程2×660 MW高效超超臨界燃煤機組，分別于2014年12月17日和12月29日投產發電。鍋爐為超超臨界參數變壓運行垂直管圈直流爐，由哈爾濱鍋爐制造有限公司設計制造，型號為HG-1968/29.3-YM7。

低溫省煤器(煙氣冷卻器)分成兩個部分，分別布置在電除塵器之前的兩個垂直煙道上，系統設置有循環回水管路及功能旁路。煙氣流程：空氣預熱器出口→煙冷器入口煙道→煙冷器本體(煙道)→煙冷器出口煙道→電除塵器入口；煙冷器入口凝結水引自于7號低加出口，經煙冷器裝置加熱后進入6號低加入口；任何工況下，低溫省煤器出口煙溫性能保證值≤90±1℃。

每臺爐配有低低溫電除塵器兩臺。每臺除塵器設有5個電場，采用串聯形式，每兩臺除塵器實行并聯運行；每臺爐(二臺電除塵器)配用高頻電源裝置20套；電除塵本體由浙江菲達環?？萍脊煞萦邢薰旧a；在鍋爐燃用設計煤種時除塵效率≥99.782%，低溫省煤器投運及燃用設計煤種、校核煤種1時，電除塵器出口煙塵≤15 mg/Nm3。

2　控制排放技術方案

華能長興電廠采用煙氣協同治理技術，煙氣協同治理技術是指在同一設備內實現兩種及以上的煙氣污染物的同時脫除，或為下一流程設備的污染物脫除創造有利條件，以及某種煙氣污染物在多個設備間高效聯合脫除的技術。煙氣協同治理技術的最大優勢在于強調設備間的協同效應，充分提高設備主、輔污染物的脫除能力，在滿足煙氣污染物治理的同時，實現經濟、優化及穩定運行。

電廠為實現煙塵的超低排放，主要技術路線就是：煙氣冷卻器(FGC)+低低溫電除塵器(ESP)+高效除塵的石灰石—石膏濕法煙氣脫硫裝置(FGD)+煙囪。形成一整套相輔相成的高效設備組合。煙氣流程及設計參數見圖1。

圖1　煙氣流程及設計參數

除塵器前設置煙氣冷卻器(FGC)：主要功能是使大部分SO3在煙氣降溫過程中凝結并被煙塵(煙氣冷卻器出口煙氣溫度低于酸露點溫度并工作在高灰區域)充分的吸附和中和，從而有效地防止低溫腐蝕的發生，同時實現余熱利用或加熱濕法脫硫后的凈煙氣，而且其出口的煙塵粒徑會增大，有利于煙塵在除塵器和脫硫吸收塔內被脫除。

低低溫電除塵器(ESP)：主要功能是實現煙塵的高效脫除，同時實現SO3、汞的協同脫除。當煙氣經過煙氣冷卻器時，煙氣溫度降低，導致煙塵比電阻降低，從而可以提高除塵效率，同時還可脫除吸附在煙塵中的SO3和汞。

高效除塵的濕法脫硫裝置(FGD)：主要功能是實現SO2的高效脫除，同時實現煙塵、SO3、汞的協同脫除。在保證脫硫效果的同時，通過優化設計脫硫塔(噴淋層和除霧器)，煙氣治理系統的除塵效率可大幅度提高，并脫除煙氣中剩余的SO3和Hg2+。

3　投產效果

華能長興電廠低低溫電除塵系統自機組投運以來已連續運行近2年，能夠很好地適應長興電廠超超臨界機組的運行方式，滿足機組對超凈排放的要求。不同負荷下低低溫電除塵出口煙塵濃度與凈煙氣煙塵濃度見圖2。

圖2　不同負荷下低低溫電除塵出口煙塵濃度與凈煙氣煙塵濃度

在不同負荷條件下，低低溫電除塵器能夠很好地跟蹤，滿足高效除塵脫硫吸收塔入口煙塵濃度要求≤20 mg/m3。經過吸收塔的噴淋除塵，吸收塔的除塵效率可以達到85%，從而實現機組對煙塵超凈排放的要求≤5 mg/m3。

半年間低低溫電除塵器、凈煙氣出口煙塵濃度及煙氣量的關系見圖3。

圖3　半年間低低溫電除塵器、凈煙氣出口煙塵濃度及煙氣量的關系

2017年上半年，華能長興電廠2號機組低低溫電除塵系統運行情況，月平均煙氣量1 920 t/h，低低溫電除塵器出口煙塵濃度能夠控制在15 mg/m3以下，在經過高效除塵脫硫吸收塔的除塵后能夠進一步將凈煙氣的出口煙塵濃度控制在5 mg/m3以下，從而實現機組對煙塵超凈排放的標準。

機組投運以來，能夠穩定將煙塵排放濃度控制在燃機排放標準以下，實現煙塵的超凈排放。

4　存在問題

低低溫電除塵系統投運至今，運行中主要存在以下幾點問題。

(1)系統投運以來，曾出現過輸灰管堵灰而被迫導致機組停運處理的事件。灰斗采用氣化風機及輔汽加熱器來提高灰斗內灰的流動性，加熱器設計溫度為160℃，而在實際運行過程中，很難將溫度控制在160℃附近，由于電除塵灰斗距離機組輔汽聯箱有較長的距離，如果出現沿途或末端疏水不暢、管道保溫措施不到位、管道位置布置不合理等情況，將會大大降低加熱器末端溫度。從而引起灰斗內的灰得不到充分加熱、保溫，而進一步影響灰的流動性，出現輸灰不暢，乃至堵灰的嚴重后果。低低溫電除塵器設計入口煙溫為90±1℃，較一般電除塵的入口溫度低，這在降低了煙氣體積的同時，也存在出灰流動性差等問題。我廠每臺爐設4根輸送灰管，其中2根粗灰管和2根細灰管，A、B側布置。電除塵器一、二電場灰斗和省煤器、脫硝灰斗合并后由A、B側粗灰管輸送，電除塵器三、四、五電場灰斗由A、B側細灰管輸送，如果輸灰順控不理想，也存在輸灰不暢的風險。

(2)系統中低溫省煤器運行過程中，出口煙溫無法達到設計值90±1℃。低溫省煤器位于空預器與低低溫電除塵器之間，主要作用在于降低低低溫電除塵器入口煙氣體積、降低粉塵比電阻，以及利用煙氣余熱提高鍋爐給水溫度。由于鍋爐給水的初始溫度，隨季節性變動較大，在夏冬兩季尤為明顯。夏季，一二次風、給水初始溫度較高。介質必需吸熱熱量降低，會引起鍋爐排煙溫度有所上升，常在設計值之上10℃左右運行，從而導致低溫省煤器出口煙溫偏離設計值。冬季，一二次風、給水初始溫度較低。介質必需吸熱熱量增加，會引起鍋爐排煙溫度有所降低，常在設計值以下10℃左右運行，從而導致低溫省煤器出口煙溫低于設計值，必要時還需增開低溫省煤器旁路閥來維持必要的出口煙溫，保證低低溫電除塵器入口溫度值。

(3)輸灰系統出力減弱。影響輸灰系統正常運行的因素有很多。電廠采用的輸灰系統，主要是程序控制為主，人為干預為輔的運行模式，合理的順控設計是整個系統正常運行的關鍵所在，其中主要涉及輸灰壓縮空氣壓力，落灰、輸灰時間長短，省煤器、SCR輸灰時間與電場輸灰之間的協調等，都會影響輸灰系統出力。

經過不斷地運行調整，這些問題都不同程度地得到解決或緩解。

5　結語

長興電廠采用低低溫電除塵系統，一方面，能夠充分滿足目前超超臨界機組對于超凈排放的環保要求；另一方面，可充分利用煙氣余熱，提高鍋爐給水溫度，提高機組熱效率，節約煤耗；最后，能夠降低煙氣的體積，減少電除塵器的占地面積，減少基建成本。

參考文獻：

[1]中國環境科學研究院.火電廠大氣污染物排放標準:GB 13223—2011[M].沈陽:中國環境科學出版社, 2012.

[2]浙江省大氣污染防治行動計劃(2013-2017)年[EB/OL]. 浙江省環境保護廳.