2×300 MW燃煤發(fā)電機組電除塵改造方案設計

卜春祥

（淄博市環(huán)境監(jiān)測站，山東 淄博 255045）

2×300 MW燃煤發(fā)電機組電除塵改造方案設計

卜春祥

（淄博市環(huán)境監(jiān)測站，山東 淄博 255045）

通過比較2×300 MW燃煤發(fā)電機組3種電除塵改造思路的可行性，綜合考慮空間布置、運行的安全可靠性，確定采用袋式除塵技術加以改造。電除塵器改造為袋式除塵器的方案，包括主要設計參數(shù)選擇、系統(tǒng)設計、改造工程費用與預期的環(huán)境效益。改造后，袋式除塵器運行安全、可靠，完全滿足國家煙塵排放標準。

燃煤電廠；電除塵器；改造；袋式除塵器；方案

某電廠1#、2#機組為2臺單機容量為2×300MW燃煤發(fā)電機組。每臺機組各配備2臺雙室三電場臥式電除塵器。由于原電除塵器設計效率偏低，加上電除塵器已運行10余年，除塵器內(nèi)部機械部件本身存在疲勞變形問題，部分極板發(fā)生變形，部分電氣控制設備老化，除塵效率下降，煙塵排放濃度超標，需要對電除塵器進行改造，以滿足煙塵排放標準的要求。

1 設計技術參數(shù)

1.1 鍋爐技術參數(shù)

鍋爐型式為1 025 t/h亞臨界、燃煤、一次中間再熱、自然循環(huán)固態(tài)排渣煤粉爐。鍋爐燃燒系統(tǒng)采用冷一次風機熱風送粉、對沖燃燒方式，24只美國B&W公司標準的EI—DRB雙調(diào)風旋流燃燒器。配有高能自動點火裝置的24只點火油槍，2臺三分倉回轉式空氣預熱器。

1.2 除塵設備技術參數(shù)

1臺機組配2臺雙室三電場臥式電除塵器，以下為1臺電除塵器技術參數(shù):設計處理煙氣量為95.29×104m3/h，電場截面積為197.2 m2，電場風速為1.342 m/s，比集塵面積為50.3 m2/（m3·s-1），電場有效高度為14.5 m，有效寬度為2×6.8 m。電場數(shù)3個，電場長度3×4.5m，煙氣通道數(shù)2×17個；極間距400mm，陽極板GS3-750/SSPC/1.5，總收塵面積13 310 m2。陰極線:一電場為芒刺線RSB，二、三電場為螺旋線904L/φ2.7-6130；陽極振打方式為側面?zhèn)鲃有D自由落錘式單面振打，陰極振打方式為垂直轉動驅(qū)動上下兩套振打軸系，單面振打。本體阻力≤196Pa，最大承受壓力-5.883 kPa。本體漏風率≤3%，除塵效率≥98%，2臺除塵器空間尺寸（長×寬×高）:27.165 m×35.865 m×35.535m。

2 電除塵器改造方案

2.1 除塵器改造思路

電除塵器改造方案一般有3種:對現(xiàn)有的電除塵器進行擴容改造，將電除塵器改造為電袋組合式除塵器，將電除塵器改造為袋式除塵器。

對現(xiàn)有的電除塵器進行擴容改造，包括增加新電場，增加電場高度，增加電場通道數(shù)，達到擴大收塵面積、電場截面積，更新極板極線和電控設備，提高收塵效率。

電除塵器改造為電袋組合式除塵器，一般保留原電除塵器一電場的極板、極線和高壓電源等，將二、三、四電場改造為袋式除塵區(qū)。

將電除塵器改造為袋式除塵器，主要包括拆除電場內(nèi)部的極板、極線、振打清灰裝置、高壓電源等，設置濾袋、袋籠、清灰裝置等。

2.2 電除塵器的擴容改造

在極端煤種（灰分47%）工況下，除塵器入口煙塵濃度可能會高達35 g/Nm3，要達到煙塵排放濃度小于50mg/Nm3的要求，除塵效率需要達到99.86%以上。計算比集塵面積要大于69.2 m2/（m3·s-1），總收塵面積要大于20 376 m2，按此核算的電場截面積為280.4m2。由于陽極板高度為14.5m，增加電場高度已沒有可能，要滿足電場截面積要求，電場有效寬度需增加至2×9.6 m，也就是說要在原電場有效寬度2×6.8 m的基礎上每側增加2.8m。由于2臺電除塵器相鄰柱距僅為3m，空間不夠。電場截面積可增加至為232 m2，電場風速仍高達1.27 m/s，粒子返流現(xiàn)象仍然會比較嚴重。這一措施存在的主要問題是對氣流分布有不利影響，而且改造工程量大、復雜；即使改造后，電除塵器滿足排放要求，也不一定能保證長期穩(wěn)定達標排放[1]。因此，不考慮對現(xiàn)有電除塵器進行擴容改造。

2.3 電除塵器改造為電袋組合式除塵器

電袋組合式除塵器是通過電除塵與布袋除塵有機結合的一種新型的高效除塵器，通過前級設置一個電場的電除塵區(qū)，收集煙塵中大部分粉塵，特別是大顆粒粉塵，收塵效率達80%左右。未被收集的微細粉塵進入后置的袋式除塵區(qū)進行捕集[2]。

經(jīng)過對現(xiàn)有的電除塵器進行電袋組合式除塵器改造方案計算，保留原電除塵器一電場的極板、極線和高壓電源等，將二、三電場改造為袋式除塵區(qū)，布置濾袋、袋籠和清灰裝置等；電除塵區(qū)電場風速1.49 m/s，電場風速過高，粒子返流損失大，降低除塵效率，計算收塵效率為74%。由于空間有限，袋式除塵區(qū)過濾風速在1.55 m/min以上，風速過高，粉塵沖刷嚴重，濾袋易破損，不利于濾袋的長壽命和可靠穩(wěn)定運行，過濾風速高也會導致袋式除塵阻力大。因此，不考慮對現(xiàn)有電除塵器改造為電袋組合式除塵器。

2.4 電除塵器改造為袋式除塵器

由于煙塵排放標準的日趨嚴格，原有的電除塵器不能滿足新的嚴格排放標準的要求，燃煤電廠將現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器的案例已十分普遍。袋式除塵器在我國燃煤電廠的應用呈急劇上升趨勢，目前袋式除塵器在燃煤電廠已有幾百臺套以上的應用業(yè)績[3]。將現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器可以保證低排放和安全、可靠、穩(wěn)定運行[4]。

3 電除塵器改造為袋式除塵器的具體方案

3.1 袋式除塵系統(tǒng)的建立

將原來2臺電除塵器的4個通道，改造成4個獨立的袋式除塵單元，并聯(lián)運行。空氣預熱器出口的鍋爐煙氣，經(jīng)袋式除塵器高效凈化后，通過引風機至煙囪排放。

設置壓縮空氣系統(tǒng)，用于袋式除塵器脈沖清灰和氣動執(zhí)行器的供氣。設置安全防范措施，保證袋式除塵器安全、可靠、穩(wěn)定。對現(xiàn)役引風機進行改造，提高風機全壓，滿足電除塵器改造為袋式除塵器后設備阻力增加的需要。

3.2 除塵器總體結構改造方案

3.2.1 原電除塵器結構保留部分

保留原電除塵器箱體外殼、支架；進、出口煙道基本不動；原進出口測試孔、補償器不動；保留灰斗及灰斗阻流板；保留部分梯子平臺。

3.2.2 拆除部分

拆除原電除塵器和部分煙道保溫層，除塵器內(nèi)部的極板、極線、吊掛裝置及所有的振打裝置，原進口氣流分布板、出口槽形板，部分梯子平臺，電除塵器內(nèi)部桿撐拆除、移位。

3.2.3 改造部分

在兩通道間加隔板，將原來一臺電除塵器的雙通道改造成為袋式除塵器的兩個獨立單元；在原電除塵器第三電場尾部加隔板封閉；改造原電除塵器端部箱形梁，設置袋式除塵器上箱體圈梁；圈梁上部安裝新的袋式除塵器上箱體、花板和噴吹裝置；在一、二、三電場空間內(nèi)設置袋式除塵器的濾袋、袋籠；將原電除塵器出口喇叭改造為新的袋式除塵器排風接口；對原除塵器漏風、腐蝕、損壞部位進行修復。

3.3 主要設計參數(shù)選擇

3.3.1 清灰方式的選擇

清灰技術是袋式除塵器的關鍵技術，清灰效果決定袋式除塵器整個系統(tǒng)的成敗。從目前國內(nèi)燃煤電廠袋式除塵技術的使用情況分析，絕大多數(shù)為脈沖噴吹清灰技術。采用脈沖噴吹清灰技術的袋式除塵器有兩種主要形式:旋轉噴吹袋式除塵器和行噴吹袋式除塵器。這兩種脈沖噴吹技術清灰徹底，清灰效果好，已在電力行業(yè)獲得廣泛的應用[5]。

3.3.2 濾料的選擇

濾料是袋式除塵器的核心部件，選擇合適的濾料十分關鍵。

從耐溫、耐腐蝕性、強度及價格等方面綜合比較，PPS被認為是最適于燃煤鍋爐煙氣凈化的濾料之一。

從實際運行情況看，夏季排煙溫度在160℃以上的時間比較普遍，極端煤種下排放溫度達到170℃，比設計排煙溫度135℃高出約30℃，這樣的溫度不利于PPS濾料的長期使用。燃煤灰分高是導致排煙溫度高的主要原因，灰分高，使得爐膛受熱面積減小，傳熱效果差，進而導致排煙溫度高，鍋爐熱效率下降。如果采取增加省煤器的受熱面積、加強吹灰管理、定時清灰的措施后，排煙溫度控制在160℃以下，可以選擇PPS濾料。

如果采取加強吹灰措施后，排煙溫度仍經(jīng)常在160℃以上，要選擇P84、P84/PTFE復合濾料、PTFE覆膜的玻纖濾料等濾料。

3.3.3 袋式除塵器過濾風速的確定

高過濾風速，可以減少過濾面積和設備占地面積，節(jié)約投資；但過濾風速大，阻力會增大，運行能耗增加，對濾袋的磨損也會加大。較低過濾風速，會增大過濾面積和設備占地面積，投資加大；對濾袋的磨損也減弱。除了以上因素外，還要考慮煙氣條件、濾料材質(zhì)、清灰方式等。目前國內(nèi)燃煤電廠應用的袋式除塵器過濾風速一般在0.9～1.1 m/min范圍內(nèi)，本方案選取1 m/min的過濾風速。

3.4 除塵系統(tǒng)的安全防范措施

3.4.1 設置噴水降溫系統(tǒng)

當鍋爐尾部排煙溫度超過所選用的濾袋濾料允許溫度時（例如165℃），開啟設置的噴水降溫系統(tǒng)降低煙氣溫度，防止濾袋損壞，降溫幅度按20℃進行設計。

3.4.2 設置旁路系統(tǒng)

旁路系統(tǒng)包括旁路閥和旁路煙道，按50%煙氣流量進行設計。當回轉式空氣預熱器發(fā)生故障，出現(xiàn)異常高溫，也可開啟旁路，保護濾袋。

設置旁路煙道，會增加投資以及設備維護和檢修工作，旁路閥煙塵存在泄露風險，會導致排放超標，因此是否設置旁路煙道，用戶可根據(jù)鍋爐實際運行情況確定。國內(nèi)不少采用袋式除塵器的電廠沒有采用旁路煙道，也有將已有旁路煙道封死的例子。

3.4.3 設置預噴涂系統(tǒng)

在鍋爐點火之前，或在新濾袋使用之前，將粉煤灰噴入袋式除塵器，使濾袋表面附著一層粉塵，防止點火投油時未完全燃燒的油霧直接同濾袋接觸，從而避免對濾袋的損害。在除塵器進口煙道設置噴粉裝置，通過接口與灰罐車連接，實現(xiàn)預噴涂。粉煤灰來源是機組回收的飛灰。

3.5 袋式除塵器主要技術性能參數(shù)

兩種除塵器的技術性能參數(shù)如表1所示。

4 除塵器改造工程概算

電除塵器改造為袋式除塵器的工程概算見表2。表中費用為單臺爐，采用PPS濾料的費用沒有包括風機改造部分；如采用P84、P84/PTFE復合濾料、PTFE覆膜的玻纖濾料，費用約增加400萬元。

5 環(huán)境效益分析

按照火電廠大氣污染物排放標準（GB 13223-2003） 的要求[6]，1#、2#爐煙塵排放濃度限制為50mg/m3，現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器后煙塵排放濃度可穩(wěn)定低于50mg/m3，保證達標排放。

表1 袋式除塵器性能參數(shù)

表2 除塵器改造工程概算 萬元

6 結論

（1）綜合考慮空間布置、煙塵排放、除塵器的安全可靠性，現(xiàn)役電除塵器不適宜進行擴容改造或改造為電袋組合式除塵器，而改造為袋式除塵器是較為理想的選擇。

（2）現(xiàn)役電除塵器改造為袋式除塵器，充分利用現(xiàn)有電除塵器箱體外殼、支架等，節(jié)省改造費用；設置噴水降溫、旁路和預噴涂系統(tǒng)等安全保障措施確保除塵器安全、可靠運行，不影響鍋爐的正常生產(chǎn)，完全滿足國家煙塵排放標準。

[1]劉后啟，林宏.電收塵器[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2]郝吉明，馬廣大，王書肖.大氣污染控制工程[M].3版.北京:高等教育出版社，2009.

[3]趙毅，邵媛.袋式除塵器的發(fā)展及其在燃煤電廠中的應用[J].潔凈煤技術.2008，14（4）:58-60.

[4]陳英明，沈衛(wèi)星，陳安琪.電除塵器改為袋式式除塵器的應用[J]. 安全，2009（6）:12-14.

[5]王勇，汪長浩.袋式除塵器在300MW燃煤機組中的應用改造——以豫新發(fā)電有限責任公司袋式除塵器改造為例[J].中州大學學報，2011，28（5）:126-128.

[6]中國環(huán)境科學研究院，國電環(huán)境保護研究所.GB13223-2003火電廠大氣污染物排放標準[S].北京:中國環(huán)境科學出版社，2004.

Remoulding Scheme of Electro-precipitator on 2×300 MW Coal-fired Generating Units

Bu Chunxiang（Zibo Environmental Monitoring Station， Zibo Shandong 255045，China）

This article introduced the remoulding idea of electro-precipitator on 2×300 MW coalfired generating units，compared the feasibility of three remoulding schemes.Considering the spatial arrangement and the safety and reliability of operation，it finally selected the baghouse tech nique.Also it elaborated the remoulding scheme of electro-precipitator to baghouse，including the choices of main designparameters， system design， the costs of renovation project and the expect ed environmental benefit.After remoulded to baghouse， the operation is safe， reliable and fully meet the national emission standards.

coal-fired power plants； electro-precipitator； remoulding； baghouse； scheme

X701.2

A

1008-813X（2012）05-0068-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.05.020

2012-08-27

卜春祥（1963-），男，山東鄒平人，畢業(yè)于山東海洋學院水聲專業(yè)，高級工程師，現(xiàn)從事環(huán)境監(jiān)測管理與科研工作。