探討630MW燃煤機組靜電除塵器節能減排的應用

謝虎軍

摘要：近年來，我國對環境保護提出了很高的要求，國家對燃煤機組污染物排放有了較為嚴格的控制。新頒布的GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》規定了燃煤電廠煙塵排放質量濃度由50mg/m3降至10mg/m3，甚至5mg/m3。與此同時，對燃煤機組煙氣脫硝中的粉塵質量濃度也提出了嚴格要求。作為環境保護的重要設備，如何保證靜電除塵器煙塵達標排放成為燃煤機組面臨的重要課題，也是我國電力行業實現可持續發展的長期戰略。

關鍵詞：高頻電源；電除塵器；節能減排；經濟效益

國內燃煤機組靜電除塵器普遍存在著煙塵排放濃度較大的問題，無法滿足國家最新大氣污染物排放標準的要求指標，以某公司靜電除塵器高頻電源節能減排技術工程為實例，介紹了該公司節能減排的應用效果，分析了燃煤機組靜電除塵器實現節能減排的可行性，提出了靜電除塵器的升級改造方案和建議。

在這種形勢下，某公司以建設現代化綠色發電廠為目標，深入探討了靜電除塵器提效節能技術，積極開展工程應用調研，選用HF-01系列#2燃煤機組實施升級改造，以推動靜電高頻電源對除塵器技術的健康發展。

1靜電除塵器現狀

目前，影響燃煤機組靜電除塵器使其無法滿足排放要求指標（<30mg/m3）的因素有很多，主要表現在以下3個方面：

（1）靜電除塵器本體老化或電場數目不夠。與工業發達國家相比，我國的燃煤機組靜電除塵器容量較小，單室電場一般為4～5個，比收塵面積小。（2）燃煤資源日益緊張，我國動力煤質量下降，灰分較大，電場工況不斷惡化，靜電除塵器面臨高比電阻煙塵的收集問題，導致靜電除塵器煙塵排放濃度超標。（3）配套供電電源技術落后。火力發電廠、鋼鐵廠、化工廠等行業的靜電除塵器大多數仍沿用工頻電源、中頻電源等傳統供電方式，在這種方式下，電場反電暈現象嚴重，除塵效率低，只有少數靜電除塵器本體較好的廠家能夠達到大氣污染物排放標準要求。

2靜電除塵提效技術

針對不同燃煤機組實際現狀、靜電除塵器運行工況及粉塵排放要求，靜電除塵器減排降耗方案設計一般分為本體改造、電-袋復合除塵方式、系統優化和供電電源改造。

2.1本體改造

靜電除塵器本體改造一般通過增加電場數量（比如將4個電場除塵器增至5個電場），同時提高電源運行電壓來提高除塵效率。工程調研結果表明，本體改造增加了靜電除塵器的比收塵面積，減排效果較為明顯，尤其適用于300WM，600WM燃煤機組。但是，本體改造容易受到場地面積的限制，除新建電廠一般會預留較大電場容量外，實施本體改造的燃煤機組較少。

2.2電-袋復合除塵器

在環境保護要求較高的地區，靜電除塵器對超細微粉塵不能全部收集，靜電除塵器改為布袋除塵器或電-袋復合除塵器應用較多。此外，對于本體工況或燃煤質量很差采用靜電除塵器的燃煤機組而言，現在也傾向于使用電-袋復合除塵器。

目前，靜電除塵器改布袋除塵器一般保留第1電場或第1、第2電場的靜電除塵器，后面電場采用布袋除塵器。絕大多數采用電-袋復合除塵方式的燃煤機組都可實現煙塵排放質量濃度<30mg/m3的目標，能夠滿足現有排放或更高排放標準的要求。

電-袋復合除塵器的缺點主要是日常維護費用高。此外，如果前級電場靜電除塵器電源運行方式不當就會縮短布袋的壽命。對于本體情況良好的靜電除塵器，電-袋復合除塵器并非節能減排的最佳途徑，從經濟角度出發，其實用性較低。

2.3系統優化

靜電除塵器系統優化運行體現在供電電源運行優化和振打系統優化2個方面。通過提高第1電場的供電電壓，中間電場弱放電，降低最末電場的供電電壓，實現第1電場的高效除塵，同時配合低壓振打系統，在維持靜電除塵器本體及高低壓系統不變的前提下，提升除塵效率。

靜電除塵器系統優化的費用投入非常低。其缺點是除塵效率雖有一定的程度提高，但幅度較小，靜電除塵器適用于本體運行良好的燃煤機組。

2.4供電電源改造

靜電除塵器供電技術新進展主要體現在高壓硅整流設備。近10年來，隨著電力電子和高頻逆變技術的快速發展，國內高頻電源技術不斷成熟，運行日漸穩定。與國外阿爾斯通等高頻電源廠家相比，國產高頻電源價格較低，為靜電除塵器供電領域實現節能減排提供了新思路。

高頻電源技術投入工程應用以來，它以除塵效率高、系統節能效果好、輸出紋波小、占用空間小、操作簡單方便等優點取代常規工頻電源，逐漸成為燃煤機組常用的技術升級改造方式。

此外，高頻電源除了具有本體改造、電-袋復合除塵方式、系統優化的優勢外，還具有能大幅節約電能的優點，一般采用高頻電源對靜電除塵器進行技術升級，3年內即可收回成本投資，對本體情況較好且煙塵排放壓力較大的燃煤機組來說，是實現經濟效益和環保效益雙贏的最佳途徑。

2.5成本分析燃煤機組靜電除塵器在不同技術升級方案下的升級改造費用如圖1所示。比較而言，電-袋復合除塵器改造費用的投資最高，電源改造費用相對較低。

3改造前、后靜電除塵器的運行情況

3.1改造背景

某公司一期工程為2×320MW機組，每臺鍋爐配套2臺浙江菲達環保公司（原浙江電除塵器總廠）生產的雙室四電場靜電除塵器，電氣部分配套使用福建龍凈企業集團公司生產的GGAJ02-1.8A/72KV型可控硅自動控制高壓整流設備，#2燃煤機組靜電除塵器的基本參數見表1。

3.2高頻電源技術升級

由于某公司早期為電源控制裝置，受當時技術水平限制，采用工頻純直流供電，為了使靜電除塵器的除塵效率提高，在對靜電除塵器節能減排技術廣泛調研的基礎上，充分了解高頻電源的節能減排特性，結合#1，#2機組靜電除塵器運行現狀，采用HF-01系列高頻電源對靜電除塵器進行技術升級，在成本效率最優的情況下實現高效減排，節約電能。

3.2.1改造前的靜電除塵器運行情況

在靜電除塵器升級改造前，某公司委托省環保監測中心對#2機組靜電除塵器進行了性能測試。測試結果表明：#2機組靜電除塵器除塵效率偏低，無法滿足當前的大氣污染物排放標準和綠色化燃煤機組的環保運行要求，測試結果見表2。

3.2.2改造后的靜電除塵器性能

#2機組靜電除塵器的升級改造更換了原高壓整流變壓器，替代其使用HF-01系列高頻電源（72kV/1200mA）。HF-01系列高頻電源可自動根據動態的伏安特性和電場實際工況，調整電源的工作電壓和工作電流，同時實現智能化振打。為驗證改造結果，待機組穩定運行后，省環保監測中心對#2機組靜電除塵器運行情況進行了性能測試。試驗按照GB/T16157—1996《固定污染源排氣顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》中的規定進行，試驗期間，鍋爐燃燒穩定，機組滿負荷，靜電除塵器各電場電源及低壓控制系統均正常投運，未進行投油、吹灰和打焦等工序，排灰系統運行可靠。

測試結果表明，經過靜電除塵器的技術改造，#2機組靜電除塵器在維持高壓電源能耗不變的基礎上，除塵效率由改造前的99.3%提高至99.7%，出口煙塵排放質量濃度由改造前的50mg/m3降低到30.0mg/m3，脫硫出口的排放濃度顯示為4.5.0mg/m3，滿足了最新國家標準提出的出口煙塵排放質量濃度低于10mg/m3的要求。#2機組靜電除塵器技術升級改造前、后煙塵排放質量濃度對比如圖2所示。

3.3環保效益與經濟效益分析

#2機組靜電除塵器全部采用高頻電源后，在節能模式下，出口煙塵減排率達49.8%，每年煙塵減排量高達1125t，環保效益十分顯著。

如果維持#2機組靜電除塵器改造后的出口煙塵排放濃度與改造前相比不變，則靜電除塵器有功電耗大幅度降低，靜電除塵器有功電耗大幅度降低50%。

4結束語

某公司為了建設綠色化燃煤機組，建立了靜電除塵器高頻電源技術體系，采用HF-01系列高頻電源進行了節能降耗改造，工程實踐驗證了該新型電源實現了靜電除塵器節能減排的可行性、有效性和穩定性，是燃煤機組靜電除塵器技術升級的最佳途徑。

參考文獻

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[3]高維英，傅啟文，盧澤鋒.電除塵器高壓供電提效節能潛力探討[J].華電技術，2008，30（6）：32-35.

（作者單位：大唐三門峽發電有限責任公司）