基于國外某電廠電除塵全過程投運要求的環保形勢探討

朱波，陳曦穎，肖紅

（東方電氣集團國際合作有限公司，成都 610036）

1 引言

由于重油發熱量高、價格低廉，鍋爐重油助燃點火方式在越南各大電廠均廣泛采用。一般火電廠靜電除塵的投運要求為煤粉全投，然而由于重油本身含雜質、不易燃盡等特點，從重油助燃到煤粉全投的時間內大量的粉塵將直接排入大氣，將造成較大的環境污染及企業壓力。本文對越南某電廠機組啟動及停機過程中電除塵投運進行了較為詳細的探究，滿足了全負荷下電廠粉塵排放的環保要求，有效地改善了電廠排放效果，同時，也適應了越南近年來愈發嚴格的電廠排放環保要求。

2 機組及設備概況

2.1 機組介紹

該電廠配備鍋爐采用重油點火助燃方式，由于燃煤低揮發分、高灰分、不易燃盡的特性，設計要求為70%RO（RO為額定輸出）負荷以下均要求重油助燃。每臺鍋爐配有2 臺電除塵并聯運行，每臺電除塵布置為雙通道五電場，除塵效率要求不低于99.7%，機組粉塵排放要求不高于100mg/Nm3。

機組采用重油點火方式，從點火開始油槍逐步投入、汽機沖轉并網至負荷升至70%RO前，電除塵均未投運，大量的煙氣粉塵排放至大氣，煙囪冒黑煙嚴重，當地環保部門多次警告，對越南業主電廠運行方造成了較大的壓力，同時，也給承包方造成了較大的合同執行風險。

2.2 電除塵全過程投運可行性分析

本工程點火用油為越南No.2B 重油（越南TCVN 6239—2002 標準），其成分分析如表1 所示。可見，該重油灰分及雜質含量較高，不易燃盡，同時燃燒過程中伴隨有較大的黑煙冒出，因此，在此情況下投運電除塵將有一定的掛污及難以滿足排放要求的風險。

表1 重油成分分析表

根據電除塵內部的混合氣體受力及運動規律可知，煙氣粉塵在電廠中的運動軌跡主要取決于氣流狀態和電場的聯合影響，前者指湍流擴散力和慣性漂浮力，后者指受靜電力作用下向陽極板的有效驅進速度，當粉塵達到陽極板表面后就會釋放電荷，同時粉塵靜電力和分子力聚集并且依附在陽極板表面，當聚集到一定厚度時在振打的作用下，從陽極板脫落并落入灰斗，從而達到除塵的效果【1】。而根據大量實踐證明，粉塵的驅進速度與粉塵粒徑及電場強度關系密切，同時在粉塵比為 1×104～5×1010Ω·cm 電阻情況下，對于粉塵的除塵效果將十分有利【2】。

在點火初期投用電除塵，由于爐膛溫度低，重油燃燒不充分，煙氣中將帶油。煙塵顆粒和未充分燃燒的燃油混合，在電除塵內部電場力的作用下可能黏附在陽極板和陰極線上。然而，根據電廠內粉塵粒徑分布規律，粉塵的粒徑尺寸沿電場的氣流方向將依次遞減，同時第一電場將收集70%～80%的大顆粒粉塵【3】。在電場力達到一定強度時，粉塵粒徑越大，除塵效率越高。同時，粉塵粒徑與臨界振打速度成反比，粒徑越大，所需要的臨界振打速度越小，則粉塵更容易被振打下來。

在電場投運初期，雖然有部分油污聚集在極板極線上，但隨著后期煤粉的投入，大顆粒的煤粉將裹挾著這些油污，形成較大的粉塵顆粒，在振打力作用下脫落下來，粉塵再次裹挾，反復振打油污將會層層脫落，達到“沖刷”點火初期黏附的油污目的。因此，在燃油助燃情況下有選擇地投入電除塵是可行的。

2.3 安全性分析

由于重油霧化不良及燃燒不完全，點火初期煙氣中將存在部分可燃氣體（如CO、CH 化合物）及油滴顆粒，這些可燃物隨著煙氣中的過量空氣一并進入電除塵，在達到一定濃度、溫度及電場投運情況下，有造成爆燃火災的危險性【4】。

根據燃燒理論可知，要達到燃燒或爆炸必須滿足3 個條件：可燃物、助燃物及火源。未完全燃燒的油污及CO 等氣體為可燃物，過量空氣系數中的氧氣為助燃物。本工程采用的重油閃點雖然僅為66℃左右，但要滿足燃燒需要的比例及數量，通常是在鍋爐油槍霧化極不正常，效果極差的情況下才會出現。而煙氣中氣化碳或空氣可燃混合物的自燃溫度約為610℃，因此，只有在電場投運的同時產生較大放電火花的情況下才會使混合物爆燃。可見點火初期油槍霧化及燃燒情況良好，并進行適當的燃燒調整控制，控制電除塵運行電場中二次電壓數值，在保證一定除塵效率的同時使其在火花電壓以下運行，將不會產生放電，會避免除塵器內部爆燃現象的發生。

3 電除塵全過程投運試驗及結果

根據以上分析結論，分別對2 臺機組的電除塵在點火啟機及停機過程中投運進行了具體的試驗，同時得到了較為合理及可行的投用條件及方案，試驗過程中煙囪出口黑煙現象得到了明顯的改善，帶來了較好的環境效益。

3.1 盡量提高電除塵電場溫度

在鍋爐點火前應至少8h 以上投入電除塵保溫箱及灰斗加熱裝置，避免高壓絕緣灰斗結露受潮，同時振打裝置和氣力輸灰系統投入運行。為盡量減少機組投油時間，將臨爐加熱系統投入使用，對燃油油槍系統進行充分的清洗檢查，確保油槍霧化、配風情況良好，減少煙氣中可燃物的形成。

3.2 電場投入條件及參數的控制

為確保電除塵除塵效率及長期穩定運行，應分階段對不同負荷時期的機組狀況采用不同的電場投運方案。

1）當機組負荷低于40%RO時，由于煙氣含量較少，煙氣中主要成分為未燃盡的重油和不完全燃燒產生的CO 及油粉顆粒，為避免二次燃燒等情況，可有條件地投運第一電場，同時控制電場運行電壓低于火花電壓以下10～15kV，實際試驗中采用的二次電壓為25～30kV。

2）40%RO～70%RO負荷情況下，由于負荷的進一步提升，產生的煙氣量進一步加大，在此情況下可將第一、第二電場投運，同時，根據煙囪出口粉塵測點的排放情況（低于100mg/Nm3），適當調整二次電壓及振打頻率，但需確保對火花率的控制，避免電場電火花的產生。

3）待機組升至70%RO負荷以上時，油槍將全部退出，全煤粉投入，可以將所有電場全部投用，并將二次電壓升高到正常運行的數值。停機過程應盡量縮短燃油投用時間，并按照啟機方案選擇電場投用選擇方案。

在整個投運過程中，需嚴格檢測灰斗料位計、輸灰系統的正常運行，同時，對整流變升壓情況及油溫等進行記錄，避免油灰黏附影響電除塵及輸灰系統正常運行。

3.3 現場極板及灰斗檢查情況

現場停機后打開人孔門對電除塵所有電場陽極板、陰極線、絕緣子等及灰斗進行了聯合檢查，并未發現積灰結垢現象，同時也未發現二次燃燒痕跡，如圖1 所示。整個機組電除塵全過程投運過程中電除塵各項參數正常，無高料位報警，煙囪出口粉塵測點排放均滿足合同要求，滿足了越南當地對于粉塵顆粒排放的環保要求。

圖1 停機后電除塵檢查情況

4 越南環保要求下除塵機組的合理選擇

近年來，由于越南環保要求的進一步加強，越南市場對于新建機組的排放要求有所提高，并且環保要求達標一直是各個項目業主方接收的重要前提條件，承包方在今后的項目前期跟蹤及執行中應引起足夠重視。

在后期的新項目跟蹤及執行中，承包方要仔細研究合同要求，提出較為合理的設計及布置方案，并在項目前期對此類問題重點關注。根據本工程的要求，后期越南其他電廠在調試階段都已經按照業主“不冒黑煙”的要求開始了電除塵的全過程投運，因此，對于今后電除塵在投油階段的投運方案及探討十分必要。

5 結論

本文針對重油點火助燃機組的靜電除塵器全過程投運可行性及安全性進行了探討，并進行了試驗，總結如下：

1）重油點火助燃機組在啟動初期及停機過程中電除塵投用是可行的，同時保證油槍霧化良好、燃燒充分、控制電場二次電壓在火花電壓下，電除塵是可以安全運行的。

2）盡量縮短油槍投運時間，運行中注意監控電除塵各項參數指標，并選擇合理的投運方案，不會造成電除塵積污等情況，后期電廠檢查情況良好。

3）啟動過程中粉塵排放量滿足合同要求，大大降低了引風機葉片磨損的風險，延長了設備的使用壽命。同時，煙囪出口無冒黑煙現象，電廠取得了良好的環境效益。

4）目前越南環保要求的進一步提高，承包商后期在項目跟蹤及執行過程中應仔細研究合同，優化電除塵布置方案及措施，同時，對于越南眾多重油助燃機組電除塵全過程投運措施等探討是十分必要的。