BEH高效靜電除塵器在大唐撫州1000MW機組中的應用

文-林航英 福建龍凈環保股份有限公司

隨著我國對燃煤電廠排放標準不斷提高，各種新技術新工藝不斷涌現。但電除塵器由于除塵效率高、處理煙氣量大、運行穩定、燃煤適應性強等特點，作為火電廠煙塵治理中不可或缺的設備，對煙囪粉塵排放起到決定性作用。影響電除塵器性能的因素非常多，燃煤特性、鍋爐負荷，日常維護、比集塵面積及電場數等。

1 工程概況

江西大唐撫州發電廠2×1000MW機組分別于2015年12月及2016年6月投產運行，超超臨界參數、直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風、固態排渣、前后墻對沖燃燒方式。鍋爐最大連續蒸發量3053 t/h。自投產運行至今，除塵器出口排放穩定在≤20mg/Nm3以下。

1.1 燃煤特性

本工程設計煤種為滿世煤與蒙泰煤的混合煤，煤質分析資料見表1。

1.2 煤灰特性分析

本工程煤質參數和灰成分參數中，對電除塵收塵性能影響較大的幾個因素的分析如下。

1.2.1 灰分含量

設計煤種、校核煤種Ⅰ、校核煤種Ⅱ灰分含量分別為20.41%，16.27%， 20.8%，這樣的燃煤灰分水平在國內煤種中屬于中等偏低水平。煤中灰分含量的高低直接影響電除塵器的入口含塵濃度的高低。該項目除塵器入口含塵濃度在20～30g/Nm3之間，非常適宜電除塵器對粉塵的捕集。

表1 煤質分析資料表

1.2.2 含硫量、氫、水分含量

煤中的硫在燃燒高溫條件下大部分被氧化成SO2，其產生的數量取決于煤中硫的含量、鍋爐爐型、燃燒工藝和工況，我國燃煤含硫量變化范圍在0.11%～5.13%之間，平均值約為0.87%，本工程燃煤的含硫量均低于平均值，說明在本工程中硫對除塵效率的貢獻有限，但仍可部分降低粉塵比電阻。

煤中的氫和水分含量愈高，則煙氣的水分愈高。經計算本工程3種煤的煙氣中水蒸氣體積比均在8%以上，相對較高，結合煙氣中三氧化硫的綜合效果應能進一步降低粉塵比電阻。

1.2.3 飛灰成分中的SiO2、Al2O3含量。

SiO2和Al2O3都是高熔點、導電性差的物質，是粉塵高比電阻的主要因素。本工程3種煤質SiO2+Al2O3的含量在80%～85%之間，在國內燃煤中屬于中等水平，電除塵器設計時需要加一些特殊技術措施（如高頻或雙區等），完全能實現低排放的要求。

綜合上述分析，本工程使用煤種為我國動力煤種中收塵性能相對一般的煤種，但只要除塵器選型合理，輔助一定的特殊技術措施，完全能夠滿足機組低排放的要求。

2 除塵器設計

本工程招標過程中采用雙列3室5電場結構，同時由于現場場地條件限制，除塵器寬度(左右排柱中心線距離)不超過99.51m，長度(前后排柱中心線距離)不超過31.36m。具體選型參數見表2。

表2 除塵器選型參數表

為了滿足場地條件，并同時滿足達到排放要求的比集塵面積要求，部分投標廠家采用窄極距配置高極板的極配方式，但是由于極距過小，導致二次電壓難以升高；且極板過高，極板難以得到充分利用，振打清灰困難，因此除塵效率得不到有效保證。

龍凈環保采用不占用電場內部空間、鉛垂布置的頂部電磁錘振打技術，并采用創新“頂部振打+小分區電場”結構設計技術，滿足招標方提出的比集塵面積要求的同時保證除塵效率的最優化。具體設計思路如下：

方案1：采用2BEH720/6-5型雙列6室5電場結構，極板分布為第1、2電場10塊，第3～5電場12塊，即2×10+3×12布局的5電場結構，總集塵面積高達201734m2，比集塵面積達到133.58m2/(m3/s)，煙氣總處理時間為25.38s，出口排放≤30mg/Nm3，除塵效率設計煤種：99.89%，校核煤種Ⅰ：99.85%，校核煤種Ⅱ：99.90%。由于采用龍凈環保特有的頂部電磁錘振打技術，除塵器總長度控制在29.21m，比招標方提出的31.36m整體縮短了2.15m，極大的減少了土地使用面積。另外，采用創新“頂部振打+小分區電場”結構設計技術，除塵器采用6室布置的小室結構，陽極采用BE板組排后出廠，便于現場吊裝的質量保證，配置剛性桅桿式小框架陰極系統，實現電場分小區布置。

方案2：采用2BEH720/6-6型雙列6室6電場結構，極板分布為第1電場8塊，第2～5電場10塊，第6電場8塊，即8+4×10+8布局的6電場結構，與方案1相比，本方案總集塵面積及比集塵面積保持不變，將陽極板進行重新組合，由于將5電場板塊結構按6電場進行重新配置，相當于將5電場“大分區”結構調整為6電場“小分區”結構，強化粉塵在電場內的荷電能力，有效提高除塵性能，同時，由于采用6電場結構，除塵器總長增大到30.88m，粉塵在除塵器內部停留的時間增長，有利于除塵器效率提升。除塵器出口排放保證值≤20mg/Nm3，除塵效率設計煤種：99.93%，校核煤種Ⅰ：99.90%，校核煤種Ⅱ：99.94%。

3 工程應用

江西大唐撫州發電廠2×1000MW機組分別于2015年12月、2016年6月投產運行，根據第三方測試結果，在機組滿負荷運行條件下，除塵器出口排放＜20mg/Nm3，部分工況條件下出口排放小于15mg/Nm3，完全達到招標方要求的設計指標，甚至超過原設計值。

4 結束語

隨著我國環保排放要求日趨嚴格，大量機組面臨除塵器出口排放超標，需要進行改造。而大部分老舊機組由于場地條件限制，需在原有除塵器場地條件下對除塵器進行擴容改造。側部振打型電除塵器由于其設備自身結構問題，只能通過增加極板高度方式來增加集塵面積，這樣做的結果是雖然設備集塵面積能夠滿足要求，但由于極板高度太高，煙氣導通角不足，造成部分極板浪費，最終導致出口排放超標，改造失敗。

采用本工程所使用的創新型“頂部振打+小分區電場”結構設計，其振打采用頂部電磁錘振打技術，不占用電場內部空間，可以充分利用側部振打型電除塵器側部振打錘旋轉空間，將常規側部振打型電除塵器的n電場結構改造為n+1電場結構。同時，由于頂部振打型電除塵器采用剛性陰極小框架結構，可以將單個電場進行再次劃分區，實現小分區供電，提高除塵效率。