濕電經濟運行方式探討與實踐

陳銘 張維初 趙宇君 深能合和電力（河源）有限公司

浙能集團在2011 年首次提出燃煤電廠“超凈排放”理念，發起了燃煤電廠“近零排放”“超凈排放”改造，目前已基本全部改造完成。受到地方政策、企業經營狀況、設備基本配置等方面差異的影響，改造路線也存在較大的差異，濕電作為迎合超低排放標準的新產業得以快速的發展，但實際系統配置中，在當前超低排放標準下，濕電并非不可替代。某廠一、二期4 臺機組煙氣治理系統均配置了濕式電除塵，近年來環保排放指標始終保持在先進水平，具備一定的節能運行優化潛力，我們進行了相關數據收集和試驗，初步確定了一套有效的濕電經濟運行策略，在今后運行中可為公司節省每年數百萬元的運營成本，并為集團在運和新建電廠相關決策提供參考。

1 設備狀態分析

1.1 濕電設計功能探討

我國自超低排放標準執行以來，實現超低排放的技術路線出現百家爭鳴的景象，由于除塵器性能的提升和高效脫硫技術的應用，濕電成為了超低排放系統配置中的非必要設備，國內有包括保定電廠在內的很多電廠未配置濕電，粉塵排放依然可保持在較好水平。相比其他系統，濕電雖增加了一定的電耗、水耗，但在治理PM2.5、霧滴濃度、SO3、汞等方面有更高的效用，只是相關效果較難直觀監控。

為解決SO3污染問題，美國已有22 個州對燃煤電廠SO3提出了排放限值要求，其中有14 個州的排放限值低于6mg?m-3，弗羅里達州最為嚴格，排放限值為0.6mg?m-3。德國規定燃煤電廠的SOX排放限值為50mg?m-3。日本將硫酸霧作為顆粒物，按顆粒物的總量進行控制。新加坡規定固定源SO3排放標準為10mg?m-3。國內雖沒有新的國家標準推出，但杭州于2018 年已出臺地方標準DB3301T 0250-2018《鍋爐大氣污染排放標準》，其中新建鍋爐排放規定：新建鍋爐SO3排放小于5mg/Nm3，霧滴小于50mg/Nm3，若不配置濕電則不一定能實現。表1 為某廠3 臺機組性能試驗中濕電進出口指標情況。

表1 清潔生產目標設置一覽表 單位：mg/ Nm3

從表1 可知，兩期脫硫除霧器效能較好，濕電入口霧滴濃度指標已低于杭州標準，但SO3排放僅有二期機組可以滿足，說明脫硫塔設計性能對SO3指標控制存在較大影響，而濕電的存在，可明顯的降低該指標排放效果。另外，PM2.5指標經濕電處理后，也有明顯的下降。

1.2 兩期煙塵排放控制系統配置介紹

一、二期煙塵排放控制系統配置均為典型的帶濕電配置（見圖1）。

圖1 一期煙塵排放控制系統配置圖

詳細的系統配置及設備狀態比較見表2。

表2 一、二期煙塵排放控制系統配置及設備狀態比較

從配置和設備狀來看，二期在煙冷器材料防腐性能、干電除塵能力、脫硫島脫硫及洗塵能力上有明顯優勢，一期由于煙冷器長期腐蝕、磨損等導致的泄漏故障，引起電除塵電場故障較多，且煙溫偏離設計值較大，影響了干電除塵效率，導致脫硫和濕電的除塵需求更大。

1.3 排放情況

表3 為2022 年一、二期4 臺機組全年顆粒物排放情況。從表3 可知，4#機在長期未投濕電的情況下，粉塵排放濃度僅2.46mg/Nm3，一期煙囪總排也處于較低狀態，排放量和單位濃度均優于各項指標要求，具備經濟運行優化潛力。

表3 2022年一、二期4臺機組全年顆粒物排放情況

2 經濟運行試驗及經濟性評估

2.1 風險評估

2.1.1 設備腐蝕風險

濕電運行中長期噴入弱堿性循環水，降低酸洗氣體排放的同時，降低了煙氣的酸腐蝕強度，若全面退出循環水系統，濕電本體、煙道、煙再器等設備防腐壓力會有提升。由于系統防腐性能已按耐酸要求設計，且二期煙再器采用氟塑料材質，二期設備腐蝕風險可控。

一期濕電基本采用316L 材質，煙道殼體為碳鋼+玻璃絲布防腐，經過多年運行和消缺，防腐能力已可控，但煙再器選用了ND 鋼，可能存在腐蝕加劇情況。目前一期煙再器已投產6a 以上，腐蝕情況可控，若僅退出濕電電場，應影響較小，若退出循環水運行，則需對腐蝕情況進行嚴密監視，另外還需進一步監視確認一期煙囪腐蝕情況。

2.1.2 除霧器及煙再器積灰堵塞風險

若失去濕電洗塵和除霧效果，則進入濕電除霧器和煙再器的粉塵濃度加大，可能存在積灰問題，鑒于濕電入口排放濃度已降至較低水平，按以往經驗來看，可在臨停或計劃檢修時進行針對性檢查和處理，堵塞風險可控。

2.2 優化方案

鑒于兩期設備狀況有較大差異，為確保機組排放指標在可控水平，經各部門共同協商后，對兩期設備分別制定經濟運行方案。

2.2.1 二期方案

退出3#機濕電全部電場和循環水噴淋系統。

保持絕緣室密封風運行，以防止高壓絕緣室進入潮氣和粉塵，保持電場冷備用。

觀察3#機凈煙氣粉塵排放情況，若小時均值指標高于5mg/Nm3，則投入循環水噴淋，觀察是否降低至5mg/Nm3以內；若小時均值指標高于10mg/Nm3，則繼續投入一半或全部電場運行。

2.2.2 一期方案

由于2#機干電存在4 個電場無法投運故障， 1#機干電有2個電場無法投運，在雙機運行、總排放共同監測控制的情況下，選擇1#機先開展試驗。

先退出1#機濕電全部電場運行24h 以上，觀察煙囪總排和1#機凈煙氣粉塵排放情況。若煙囪總排出現接近或超過10mg/Nm3情況，則逐步投回1#機濕電，或保持退出部分電場，以維持粉塵排放在5 ～10mg/Nm3之間運行。

若第2 步執行后排放情況均低于5mg/Nm3，則繼續退出2#機濕電全部電場運行24h 以上，繼續觀察2#機凈煙氣和煙囪總排粉塵排放情況，若煙囪總排出現接近或超過10 mg/Nm3情況，則逐步投回2#機濕電，或保持退出部分電場，以維持粉塵排放在5 ～10 mg/Nm3之間運行。

若第3 步執行后排放情況均低于5mg/Nm3，則繼續退出1#機濕電循環水系統，運行24h 以上，繼續觀察1#機凈煙氣和煙囪總排粉塵排放情況，若依然可維持在5mg/Nm3以下，則繼續退出2#機濕電循環水系統。

保持絕緣室密封風運行，以防止高壓絕緣室進入潮氣和粉塵，保持電場冷備用。

在1#、2#機煙冷器、干電缺陷消除，干電性能提升后，重新執行上述流程，確定一期濕電經濟運行方案。

2.3 試驗情況

制定上述優化方案后，在2023 年2 月23 日起，開始開展兩期濕電經濟運行試驗，至3 月1 日，已開展5d 試驗。其中3#機效果良好，凈煙氣粉塵濃度僅從1%上漲至2.5%左右，可保持全部系統停運。一期機組僅開展了多天1#機濕電電場退出試驗，但由于時常出現煙囪和1#機凈煙氣粉塵濃度高于5mg/Nm3情況，下一步試驗未繼續進行。

2 月28 日14 點前兩臺機濕電電場和循環水均投入，之后退出1#機濕電電場，由于正好遇到加負荷至兩臺機滿負荷，粉塵排放在15 點達到9.4mg/Nm3，此后維持在4 ～8mg/Nm3之間。由于多天觀察確認，一期目前的設備狀態下，僅能退出1#機濕電電場，若要進一步退出2#機濕電和循環水系統，則需要待煙冷器和干電缺陷消除后再試驗確定可行性。

2.4 初步降耗效果

若實現濕電逐步退出，將從電耗、水耗、設備維護費等方面實現成本控制效果，具體評估如表4。

表4 某廠濕電經濟運行降耗效果評估

根據試驗情況，現階段某廠可采用1#機濕電停電場+二期濕電系統全停方案執行，4#機濕電在完成消缺和系統調試后繼續保持停運狀態，預期可實現降耗成果約230萬元/a。目前我廠已計劃于2023、2024 年對一期兩臺機組煙冷器和電除塵進行消缺整治，在設備整治合格后，濕電經濟運行可逐步開展全停試驗，實現約400 萬元/a 的降耗目標。

3 結語

在持續上漲的燃料價格和激烈的電力市場競爭壓力下，燃煤電廠正面臨嚴峻的生存危機，降本增效、轉型發展是首要任務。

已投產的配套濕電新型百萬機組，配置較為先進，設備性能優越，可直接停運濕電，以達到最大的降本增效效果。

已投產配套濕電的60 萬及以下等級機組，可通過降低電耗、水耗、藥耗等措施，在合理控制排放指標的前提下達到降低成本的目的，但需注意長期監控設備腐蝕和堵塞風險。

停運的濕電設備需做好每年定期檢查保養，確保設備長期良好備用，在前級除塵設備異常時可隨時投用。

新建燃煤機組，建議先預留濕電基礎和布置空間，暫不同步配套濕電設備，通過優化防腐性能和脫硫除塵配置，實現超低排放的同時，降低初投資和運行成本。

若國家出臺新的環保排放標準，可對運行方式進行調整，或針對排放指標開展技術改造，以實現新的達標排放。