30030000 MWMWMWW機組鍋爐電除塵器提效改造

李軍保，李學軍，王建曼，方建華

（國家電投集團江西電力有限公司貴溪發電有限責任公司，江西貴溪335400）

0　引言

電除塵器是利用強電場使氣體電離，即產生電暈放電，進而使粉塵荷電，并在電場力的作用下，將粉塵從氣體中分離出來的除塵裝置。見圖1所示。電除塵器除塵原理決定了電除塵器對于處理高硫煤、高水分煤種、粉塵比電阻在5×1 010 Ω·cm以下的粉塵時，以其設備阻力低，適應煙氣變化能力強，維護工作量少等特點，得到了廣泛應用。但是目前電除塵器的最大缺點是對煤種變化較敏感，除塵效率受粉塵比電阻影響大、不穩定，要到達≤30 mg/m3煙塵排放要求難度很大[1-3]。

圖1　電除塵器工作原理

1　設備概況

貴溪發電有限責任公司2×300 MW機組5號、6號鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG 1025/17.5－Ⅱ4型亞臨界參數、四角切圓燃燒煤粉爐，分別于2005年10月19日和2006年01月26日投產運行，設計煤種為陜西黃陵煙煤。5號、6號爐尾部配備兩臺2BEL291/2-4型雙室四電場靜電除塵器。

1.1　電除塵器主要技術參數

電除塵器主要參數如下：

每臺有效截面積：216.48 m2

每臺收塵面積：19353.72 m2

每臺除塵器入口煙氣量：1 056 594 m3/h

除塵器入口煙氣溫度：143℃

除塵器入口含塵：31.040 g/m3

保證效率：≥99.6%

本體阻力：≤296 Pa

每臺陽極板面積：12 608.72 m2

1.2　存在的問題

貴溪發電有限責任公司5號、6號爐2×300 MW機組電除塵器目前實際運行除塵效率偏低，煙塵排放濃度偏高，《火電廠大氣污染物排放標準》GB 13223-2011要求現有機組到2014年7月1日允許煙塵排放濃度≤30 mg/m3。2012年12月對6號機組電除塵器進行了性能摸底試驗，主要性能指標試驗結果如表1：

表1　6號機組電除塵器性能試驗結果

從表1可以看出：

1）實際除塵效率低于設計保證值。試驗工況下，甲、乙兩臺除塵器平均除塵效率分別為99.51%、99.49%，均低于設計效率保證值99.60%。

2）電除塵器出口煙塵排放嚴重超標。試驗工況下，在除塵器各電場最大功率下運行，實測甲、乙兩臺電塵器出口排放濃度分別為137.07 mg/m3和為145.14 mg/m3，平均煙塵排放141.11 mg/m3，除塵器出口超標排放嚴重，不能滿足新實施的國家環保標準要求。

3）電除塵器原設計選型偏小。貴溪發電有限責任公司5號、6號機組分別于2005年和2006年投產運行，原環保標準相對寬松，電除塵器設計效率僅為99.60%，根據原設計入口煙塵濃度（31.04 g/m3）計算，即使電除塵器達到設計效率，除塵器煙塵排放也超過了120 mg/m3。

2　改造方案可行性研究

2.1　電除塵器擴容改造方案

電除塵器總長（含進、出口喇叭）28.23 m，一電場柱距為4.77 m，二電場柱距為5.6 m，三電場柱距為5.6 m，四電場柱距為4.77 m；電除塵器單室寬10.85 m，單臺電除塵器總寬23.95 m，一臺爐兩臺除塵器總寬45.65 m。

當電除塵器入口粉塵濃度為31.04 g/m3時，保證出口煙塵排放≤30 mg/m3，除塵效率需要達到99.91%，理論上比集塵面積需要達到≥150 m2/（m3·s-1）。目前電除塵器比集塵面積僅為93 m2/（m3·s-1），因此至少還需要增加兩個電場的長度，才能在理論上滿足除塵器出口排放≤30 mg/m3，根據現場條件是不能夠實施的，每臺電除塵器均有兩個進、出口喇叭。除塵器一電場立柱距前部煙道支架7 m，下面是檢修通道，因為還要考慮脫硝系統改造占用空間，除塵器進口喇叭已沒有可以前移的距離；除塵器四電場立柱距出口煙道支架柱距4.86 m，除塵器出口喇叭緊接引風機垂直煙道，引風機入口煙道距除塵器出口喇叭距離7.6 m。因此，目前除塵前后場地空間緊湊，沒有擴建空間位置[4]。

2.2　轉動電極改造方案

轉動電極電除塵器的工作原理與傳統電除塵器一樣，仍然是依靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下到達集塵板，從而達到收集粉塵的目的，一般是將末級電場的陽極板改造成可以回轉的形式，將傳統的振打清灰改造為旋轉刷清灰，當極板旋轉到電場下端的灰斗時，清灰轉刷在遠離氣流的位置把板面的粉塵刷除，達到比常規電除塵器更好的清灰效果。

若保證煙塵排放≤30 mg/m3，則比集塵面積需≥150 m2/（m3·s-1）。一個轉動電極電場相當于1.5～2個常規電場的除塵效果，受到場地條件限制，保留原一、二、三電場，將原四電場改為轉動電極，比集塵面積僅能達到116 m2/（m3·s-1）（按一個轉動電極電場相當于兩個常規電場計算），遠小于150 m2/（m3·s-1），除塵器效率能夠達到99.72%左右，出口煙塵排放為90 mg/m3左右，無法滿足除塵器出口達到排放≤30 mg/m3的要求。

同時，轉動電極電除塵器由于自身的工作原理與常規電除塵器相同，除塵效率受煤質和粉塵特性的影響，對微細粉塵收集效率極低，即使末級電場采用轉動電極能有效的克服微細粉塵的二次飛揚，提高除塵效果，但是提高電除塵器效率還是有限；轉動電極電除塵器由于其自身結構原因，傳動鏈條長期受到煙氣酸堿腐蝕，容易受到煙氣粉塵腐蝕磨損，使用壽命難以保證，機組在運行中有可能會出現轉動機構卡澀，鏈條磨損等情況，增加日常維護量，只能停爐更換。更換鏈條及極板時工作量較大，一般4～5年更換一次鏈條。

2.3　袋式除塵器改造方案

袋式除塵器是基于過濾原理的過濾式除塵設備，利用有機纖維或無機纖維過濾布將煙氣中的粉塵過濾出來。粉塵粘附在濾袋的外表面，通過脈沖清灰系統對濾袋進行清灰，粉塵落入灰斗。被過濾后凈煙氣由濾袋內部經凈氣室排出[5]。袋式除塵器的技術優勢是除塵效率不受粉塵特性、進口煙塵濃度、粉塵顆粒分散度及粉塵比電阻等煙氣粉塵性質的影響，對微細粉塵捕集率一般可達99.5%以上，安裝運行良好的設備煙塵排放濃度可<30 mg/m3，甚至更低。

2.4　電袋復合除塵器改造方案

電袋復合除塵器通過電場預除塵不僅可以降低濾袋的粉塵負荷量，還會使濾袋表面的粉餅層變得疏松，并且運行阻力低、濾袋清灰周期時間長，不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，從而能保證長期高效、穩定、可靠地運行。采用電除塵器+袋式除塵器布置，含塵氣流通過電袋除塵器時，粗顆粒的粉塵在電除塵器的電場荷電被收集去除，剩余20%～30%的微細粉塵隨煙氣經電場出口、袋式入口的多孔板均流后，一部分煙氣水平進入袋式除塵區，另一部分煙氣由水平流動折向電場下部，然后從下向上運動，進入袋式收塵區，通過袋式外表面，粉塵被阻留在袋式的外部，然后通過脈沖清灰系統對濾袋進行清灰，粉塵落入灰斗。被過濾后凈煙氣由濾袋內部經凈氣室排出，煙塵排放濃度可<30 mg/m3。

3　優選改造方案

綜上所述，貴溪發電公司二臺機組電除塵器改造采用電除塵器擴容受到場地限制不能實施；采用轉動電極電除塵器改造方案，除塵器出口煙塵排放只能在90 mg/m3左右，不能達到≤30 mg/m3排放要求；采用袋式除塵器、電袋復合除塵器能確保煙塵排放濃度≤30 mg/m3。

但是相比于電袋復合除塵器，袋式除塵器布袋的投資費用勢必增加，且長時間運行在高濃度煙塵工況下，運行阻力高。為保證阻力一定，濾袋噴吹清灰周期時間勢必愈短，濾袋清灰頻繁，濾袋磨損加快，造成濾袋過早破損失效，增加設備維護成本；同時，袋式除塵器運行阻力高，造成除塵器后的引風機功率增大，增加運行成本。因此，鑒于采用袋式除塵器，設備投資和運行維護費用都會相對增加，本工程采用電袋復合除塵器方案。

根據貴溪發電公司煙氣量現狀和過濾風速等設計選型參數，在保證電袋復合除塵器足夠大的過濾面積前提下，推薦設計電袋方案為一電場+三袋區。即保留原鋼支架、殼體、灰斗、進出口喇叭、第一電場及供電裝置，并將一電場進行檢修維護，部分部件進行更新，重新安裝氣流均布裝置，達到更新電場標準，拆除第二～四電場陰、陽極系統及高低壓設備，在原除塵器殼體空間水平布置布袋，原第二～四電場沿電場長度方向布置脈沖閥，將其作為袋式除塵區。結構上電除塵與袋式除塵仍在同一殼體范圍內，并采取氣流均布措施，確保兩種除塵方式的氣流平衡。

4　結束語

貴溪發電公司通過對5、6號機組鍋爐電除塵器進行提效改造，從根本上提高了除塵器的效率，降低了煙塵的排放濃度，滿足了《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223—2011）的最新要求。改造后，電袋除塵器保證效率≥99.91%，出口煙塵濃度≤30 mg/m3，運行阻力≤1 000 Pa。