基于低溫技術(shù)的燃煤機組超低排放改造實踐

王田園　楊波

摘要：文章介紹了低低溫技術(shù)的原理與優(yōu)缺點，并根據(jù)江蘇華電望亭發(fā)電廠機組超低排放改造實踐，探討了大型燃煤機組通過低低溫技術(shù)對現(xiàn)有脫硫技術(shù)進行除塵效果提升的具體措施，論證了其在實踐中的良好效果。

關(guān)鍵詞：低低溫技術(shù)；燃煤機組；超低排放；除塵效果；排放指標(biāo) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：X773 文章編號：1009-2374（2015）22-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.044

1 概述

隨著我國環(huán)境問題的日益凸顯，環(huán)保問題已經(jīng)成為了一個國民性話題。霧霾、酸雨的頻繁出現(xiàn)使得國家對于工廠排放指標(biāo)的要求逐年提高，而傳統(tǒng)燃煤機組則成為了國家環(huán)保部門監(jiān)控的重點對象之一。隨著國家控制火電廠煙塵排放政策的日益嚴(yán)格、煙塵排污收費力度的增大和排放權(quán)交易制度的試行，火電廠實施煙塵微量排放的必要性進一步增大。為此，各大電力企業(yè)均對燃煤機組的節(jié)能減排改造投入了大量人力、物力，各種先進的減排技術(shù)也不斷涌現(xiàn)，低低溫靜電除塵技術(shù)就是其中之一。低低溫靜電除塵技術(shù)，是指在鍋爐空氣預(yù)熱器與電除塵器之間的煙道上，加裝一組換熱器（即低低溫?zé)熇淦鳎?，將煙氣溫度降低?5℃左右。同時，煙氣降低到酸露點以下后，煙氣中大部分的SO3因溫度降低而在換熱系統(tǒng)中冷凝成硫酸霧，并被粉塵吸附、中和，粉塵比電阻顯著降低，反電暈得到有效避免，從而大大提高除塵效率，擴大電除塵器對煤種的適應(yīng)性，并去除大部分的SO3。

通過對已投運機組的調(diào)查摸排發(fā)現(xiàn)，我國許多燃煤電廠鍋爐排煙溫度普遍高于設(shè)計值，使得機組發(fā)電效率下降、煙氣體積流量增大、發(fā)電成本上升。在采用低低溫技術(shù)后，煙溫降低后的煙氣量得以減小，使得原電除塵電場的風(fēng)速也得到相應(yīng)降低，從而實現(xiàn)廠用電的減少，真正實現(xiàn)了既節(jié)能又環(huán)保的目的。該項技術(shù)在日本得到迅速發(fā)展，三菱、日立等配套機組容量累計已超13000MW，現(xiàn)在幾乎成了日本燃煤電廠一種標(biāo)準(zhǔn)的除塵系統(tǒng)配置方式。在國內(nèi)也有部分電廠采用低低溫電除塵技術(shù)，比如上海漕涇、粵嘉電力等。本文以江蘇華電望亭發(fā)電廠3、4號機組超低排放改造為例，介紹該技術(shù)的具體實施情況和效果。

2 低低溫電除塵技術(shù)的特點

低低溫電除塵技術(shù)的原理，決定了其擁有獨特的優(yōu)點與缺點。為了更清晰地了解其特性，本文以布袋除塵技術(shù)作為比較，可歸納為以下四個方面：

2.1 改造難度低

低低溫電除塵技術(shù)與布袋除塵等除塵改造手段相比，改造難度較低，主要是在預(yù)熱器與原除塵設(shè)備之間的煙道上增加一組換熱器。施工難度和改造范圍都比較小。

2.2 運行維護簡單

低低溫技術(shù)的運行管理相對簡單，在運行時需合理調(diào)整好電壓電流等相關(guān)運行參數(shù)。而布袋除塵技術(shù)需要定期更換布袋，且運行時需要控制吸風(fēng)機出力，防止因吸力過大導(dǎo)致布袋損壞。這些都將影響機組的正常運行。

2.3 適應(yīng)能力強

低低溫方案保持原有電除塵器不變，僅通過降低溫度來降低飛灰比電阻，同時降低除塵器入口煙氣量，從而提高除塵器效率，該方案對高溫、高濕煙氣環(huán)境較為適合，同時在高塵環(huán)境下能夠提高SO3去除率，因此該方案對酸性環(huán)境也較為適宜。另外，雖然低低溫方案導(dǎo)致阻力增加，但是因為煙氣體積減小，折算后引風(fēng)機出力增加較少。而對于燃用硫分較高的機組，布袋除塵器容易發(fā)生濾袋腐蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致濾袋壽命大大縮減，在含硫量高于2%的除塵器中運行風(fēng)險相對高，國內(nèi)300MW及以上燃煤機組鮮有運用。

2.4 對設(shè)備耐腐蝕性要求高

低低溫電除塵器將煙氣溫度降低到酸露點以下，其所面臨環(huán)境為強腐蝕性煙氣，對于受熱面、極板極線、振打系統(tǒng)的耐腐蝕性能有著較大的考驗。在設(shè)計選型時需要選擇耐酸腐蝕性強的材料，同時在機組檢修期間，必須加強對受熱面、極板、極線、振打系統(tǒng)等檢修維護。

3 望亭發(fā)電廠低低溫電除塵改造實踐

3.1 改造前設(shè)備情況介紹

本次實踐的機組為機組配備上海鍋爐廠生產(chǎn)制造的600MW等級超超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用四角切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)п型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。改造前，望亭電廠3、4號機每臺爐配置了兩臺福建龍凈環(huán)保股份有限公司設(shè)計制造的電除塵器，設(shè)計除塵效率≥99.75%。該電除塵器系統(tǒng)采用雙套管濃相氣力輸送方式，將飛灰通過雙套管輸送到三座灰?guī)觳⑼膺\。

改造前電除塵系統(tǒng)存在以下問題：

3.1.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)起點低。該系統(tǒng)于2009年隨機組同時投入運行，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB 13223-2003，設(shè)計入口煙塵濃度為33.306g/m3、除塵效率不小于99.75%，設(shè)計的出口煙塵濃度為83.3mg/m3，無法滿足GB 13223-2011新的環(huán)保排放要求。

3.1.2 除塵器入口煙溫偏高。根據(jù)試驗測得，望亭電廠3、4號機組除塵器入口煙溫在140℃左右，超出原設(shè)計入口煙溫127℃。煙溫偏高導(dǎo)致除塵器入口煙氣量增大，這也造成當(dāng)前實際排放濃度明顯超出除塵器原設(shè)計值。

3.1.3 振打引起的二次揚灰。由于粉塵本身具有一定的粘附性，能夠粘附在電極上，電極上的粉塵量雖小，但對放電影響較大，如粉塵未及時清除掉，就會增大局部擊穿的可能性，因此及時地清除電極上粉塵，是保證電除塵器正常工作的重要條件之一。望亭電廠3、4號機組電除塵器運行過程中振打系統(tǒng)的振打力及振打頻率均進行過調(diào)整，但由于燃煤煤質(zhì)的差異較大，振打方式調(diào)整無法滿足煤質(zhì)的變化，易造成極板、極針積灰及二次揚塵，影響除塵效率。

3.2 改造方案

經(jīng)過同類型機組調(diào)研及機組運行數(shù)據(jù)分析，考慮到望亭電廠3、4號機組SO2排放標(biāo)準(zhǔn)進一步嚴(yán)格化，必須取消GGH。而取消GGH后將面臨煙囪防腐的問題。因此為解決煙囪防腐和煙囪“白煙”的問題，最終決定采用低低溫電除塵技術(shù)改造方案。

現(xiàn)有除塵器入口平均煙溫在140℃左右，進行低低溫?zé)煔庥酂崂酶脑?，不僅可以降低除塵器入口的煙溫，減少入口煙氣量，又可進一步降低煙塵的比電阻，提高粉塵的驅(qū)進速度。低低溫電除塵技術(shù)相對于常規(guī)電除塵器所增加的成本非常低，在提高除塵器除塵效果的同時可有效實現(xiàn)煙氣余熱綜合利用、節(jié)省電煤消耗，另外通過降低煙氣溫度，使得進入電除塵的煙氣量減少10%～15%左右，從而有效減小電除塵電場內(nèi)的煙氣流速，延長煙氣處理時間，減小二次揚塵，進一步提高和穩(wěn)定電除塵效率，減緩粉塵顆粒對內(nèi)部構(gòu)件的沖刷磨損，提高裝備壽命，同時減輕除塵相關(guān)設(shè)備的運行能耗。在低低溫技術(shù)煙氣余熱利用方面，根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗，主要有加熱汽輪機凝結(jié)水、加熱鍋爐燃燒用空氣和脫硫凈煙氣再加熱三種方式。但是如將煙氣余熱用來加熱凝結(jié)水將會使改造范圍擴大，使系統(tǒng)更復(fù)雜。且在中低負荷或冬季時，排煙溫度一般在130℃～135℃，所能回收的熱量十分有限。因此，本次實踐將余熱利用段回收的熱量全部用來加熱再熱段煙氣。其系統(tǒng)示意圖如下圖1：

圖1 低低溫系統(tǒng)示意圖

4 低低溫技術(shù)改造后運行效果

為了檢驗改造后的實際效果，特聘請專業(yè)機構(gòu)在實施改造機組脫硝系統(tǒng)進口（A側(cè)、B側(cè)）、出口（A側(cè)、B側(cè)）設(shè)置4個監(jiān)測點，煙囪入口處設(shè)1個測點；檢測煙塵、二氧化硫、氮氧化物的排放濃度、排放速率及去除效率，檢測2天，每天3次。

檢測結(jié)果表明：檢測期間，#3機組排放口廢氣中SO2、煙塵排放濃度分別為15～19mg/m3、2.08～3.24mg/m3，滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 13223-2011）》中燃氣輪機組排放限值要求。SO2、煙塵綜合去除效率分別為98.9%～99.2%、99.989%～99.993%，說明改造后電除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)均正常投運，且達到預(yù)計目標(biāo)效率。

5 結(jié)語

此次低低溫電除塵技術(shù)改造實踐，進一步證明了這一技術(shù)在我國大型燃煤機組超低排放方面的作用。同時，也對低低溫技術(shù)的具體實施方法進行了摸索，為今后在同類型機組中實施低低溫電除塵改造提供了十分有價值的參考。

參考文獻

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作者簡介：王田園（1990-），女，山東濰坊人，望亭發(fā)電廠助理工程師，研究方向：環(huán)保。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）