柔性極板濕式電除塵器的運(yùn)行與優(yōu)化研究

李曉輝，陳榮軒，趙振宇

(國華三河發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065201)

國華三河發(fā)電有限責(zé)任公司1號機(jī)組是京津冀地區(qū)首臺近零排放機(jī)組，是2014年國家能源局批準(zhǔn)的全國13臺環(huán)保改造示范項目之一。本次有關(guān)粉塵的環(huán)保改造項目包括加裝低溫省煤器、電除塵器高頻電源改造、脫硫吸收塔后增加柔性極板濕式電除塵器。設(shè)備改造后濕式電除塵器出口煙氣粉塵含量經(jīng)河北省環(huán)保廳測試為5 mg/Nm3，達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。

該機(jī)組為1999年投產(chǎn)，采用350 MW三菱發(fā)電機(jī)組，鍋爐為亞臨界、強(qiáng)制循環(huán)、單爐膛、派型布置、一次中間再熱、平衡通風(fēng)燃煤爐，為半露天布置，固態(tài)排渣。電除塵器前加裝低溫省煤器，以降低排煙溫度。配置2臺50%容量的靜電除塵器，每臺除塵器為雙室五電場，原設(shè)計電除塵器出口煙氣含塵量不大于100 mg/Nm3，除塵器效率不低于99.88%。脫硫采用石灰石—石膏濕法脫硫，一爐一塔布置，除霧器經(jīng)過改造，2層平板式除霧器改造為2層屋脊式加1層管式除霧器。

國華三河發(fā)電有限責(zé)任公司燃煤由神華集團(tuán)統(tǒng)一調(diào)配，原設(shè)計燃用晉北煙煤，目前實(shí)際燃燒煤質(zhì)與原設(shè)計煤質(zhì)有一定偏差，本次改造以脫硝改造時的煤質(zhì)為設(shè)計及校核煤質(zhì)，即設(shè)計煤質(zhì)為“神華煤2∶準(zhǔn)格爾煤2=7∶3的混煤”，校核煤質(zhì)為“神華煤3∶準(zhǔn)格爾煤2=7∶3的混煤”，煤質(zhì)資料見表1。

表1 燃燒煤種煤質(zhì)與灰渣特性表

1 柔性極板濕式電除塵器結(jié)構(gòu)

三河發(fā)電公司1號機(jī)組采用的柔性極板濕式電除塵器由山東山大能源環(huán)境有限公司研制生產(chǎn)，依靠高壓靜電場的作用脫除濕煙氣中的煙塵、漿液液滴，陽極板選用柔性極板，具有節(jié)能、節(jié)水、系統(tǒng)簡單、適用比電阻范圍大[2]等優(yōu)點(diǎn)。濕式電除塵入口煙塵按25 mg/Nm3設(shè)計，出口煙塵不高于5 mg/Nm3，除塵效率不低于80%[3]。

該濕式電除塵器布置在濕法脫硫設(shè)施尾部，接濕式電除塵入口豎直煙道，采用下進(jìn)上出立式布置?；緲?gòu)造如圖1所示。

圖1 濕式除塵器基本構(gòu)造

濕式電除塵器本體采用鋼結(jié)構(gòu)形式，主要由陰極線、陽極、絕緣箱、供電電源和沖洗系統(tǒng)組成。正常運(yùn)行時，柔性集塵極表面形成一層連續(xù)水膜，收集下來的煙塵隨水膜重力自流至濕式電除塵器下部的集液槽，實(shí)現(xiàn)在線清灰，收集液總流量約為1～2 m3/h。陽極集液水質(zhì)見表2。

表2 陽極集液水質(zhì)表

該柔性極板濕式電除塵器共設(shè)3套電源，分為6個供電分區(qū)。即共有一級電場，并列布置3臺整流變壓器，每個電源有2個分區(qū)。工頻電源輸出額定電壓72 kV，1.8 A，為恒流源。每套電源設(shè)上下6臺絕緣箱，每個絕緣箱中有1臺電加熱器，1個溫度測點(diǎn)。在正常運(yùn)行中，二次電壓控制在40～50 kV，二次電流1 300～1 600 mA。

2 濕式電除塵器特點(diǎn)

濕式電除塵器的收塵機(jī)理與干式電除塵器相同，區(qū)別是清灰方式不同。常規(guī)電除塵器通過振打的方式來清灰，而濕式電除塵器是靠水膜沖洗集塵極、放電極表面來進(jìn)行清灰。在濕式電除塵器里，由于濕法脫硫工藝產(chǎn)生的水霧，使粉塵凝并、增濕，粉塵和水霧在電場中一起荷電，一起被收集，水霧在收塵極板上形成水膜，水膜使極板保持清凈。

與干式電除塵器不同的是，濕式電除塵器的性能不受粉塵比電阻和煤灰性質(zhì)的影響，內(nèi)部沒有運(yùn)動部件，沒有振打清灰引起的二次揚(yáng)塵，因此，性能穩(wěn)定、高效、運(yùn)行可靠，對重金屬、PM2.5和SO3有很高的脫除效率，是濕法脫硫后最終環(huán)保把關(guān)的最佳設(shè)備。

該柔性極板濕式電除塵技術(shù)相比于金屬極板的濕式電除塵技術(shù)，具有以下優(yōu)勢。

a. 柔性極板低溫耐酸腐蝕性能優(yōu)異，完全適用于陽極收集液的酸性環(huán)境，無需連續(xù)沖洗的中性水施以保護(hù)。

b. 定期沖洗，采用“自沖刷”[4]水力沖灰方式，正常運(yùn)行時水耗近乎為零，正常運(yùn)行電壓穩(wěn)定在40～50 kV。

c. 無連續(xù)沖洗水的輸入，強(qiáng)化了除塵效果。本項目除塵器入口的煙塵(含石膏)為25 mg/Nm3，出口要求低于5 mg/Nm3，除塵效率達(dá)到80%。

d. 無需循環(huán)水處理單元，無需加堿設(shè)施。平均水耗接近為零，堿耗為零，運(yùn)行成本低，運(yùn)行、維護(hù)工作量低，同時回收1～2 t/h冷凝水。

e. 對脫硫系統(tǒng)運(yùn)行無影響。

f. 相同的煙氣流速及相同停留時間，立式布置方式相比于水平臥式布置[5]，集塵面積大，性能指標(biāo)更有保障。

3 運(yùn)行效果

機(jī)組綠色改造完成投運(yùn)后，該濕式電除塵器整體運(yùn)行比較穩(wěn)定，除塵效果良好，多方對該濕式電除塵器的運(yùn)行情況進(jìn)行測試，測試結(jié)果均滿足設(shè)計要求。2014年7月對電除塵器入口、出口、脫硫吸收塔出口及煙囪入口4個位置，3種負(fù)荷工況的測試，測試數(shù)據(jù)見表3。

表3 柔性極板濕式電除塵器前后粉塵排放數(shù)據(jù)

注：標(biāo)態(tài)、干基、6%O2。

從表3可以看出，在不同工況下煙囪入口粉塵全部滿足設(shè)計要求。

3.1 沖洗與優(yōu)化

濕式電除塵器為新型除塵環(huán)保設(shè)備，沒有運(yùn)行經(jīng)驗可以借鑒。根據(jù)設(shè)備供應(yīng)商山大能源公司建議，該設(shè)備陽極不用沖洗，陰極每個月沖洗1次。在實(shí)際運(yùn)行中，不進(jìn)行沖洗并保持連續(xù)運(yùn)行約3個月后，二次電壓發(fā)生一定變化(見表4)；同時，為避免長期運(yùn)行造成本體內(nèi)部沖洗噴嘴堵塞，對該濕式電除塵器進(jìn)行全面沖洗。

3.1.1 沖洗現(xiàn)象分析

沖洗效果對比如圖2所示，目測情況非常明顯，沖洗過程中的排水非常臟。

(a)正常運(yùn)行濕式電除塵器 (b)沖洗過程濕式電除塵器排水 圖2 排水與沖洗過程排水對比

3.1.2 濕式電除塵器沖洗前后參數(shù)對比分析

對濕式電除塵器運(yùn)行連續(xù)3個月不沖洗、連續(xù)運(yùn)行3個月后沖洗前后3種不同工況的參數(shù)對比，見表4。

表4 2014年濕式電除塵器沖洗前、后運(yùn)行二次參數(shù)對比

從表4可以看出，該濕式電除塵器自2014年9月8日運(yùn)行以來，連續(xù)運(yùn)行3個月，未進(jìn)行沖洗；12月18日，其二次電壓下降3～5 kV；12月18日對其進(jìn)行沖洗后，二次電壓升高2 kV。

3.1.3 沖洗前后粉塵排放數(shù)據(jù)對比分析

表5 濕式電除塵器沖洗前、后粉塵對比 mg/m3

理論上，濕式電除塵器在沖洗之后二次電壓提高，效率也相應(yīng)提高，出口粉塵應(yīng)該降低，但是對實(shí)際的粉塵數(shù)據(jù)進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)粉塵降低并不明顯。經(jīng)分析：粉塵表計測量范圍有限，雖然實(shí)際粉塵脫除效率增加，但未能反映真實(shí)的粉塵數(shù)據(jù)變化情況；該裝置的運(yùn)行參數(shù)有優(yōu)化的空間，可以在實(shí)際運(yùn)行中適當(dāng)降低運(yùn)行參數(shù)，達(dá)到節(jié)能的效果。

根據(jù)對該裝置進(jìn)行沖洗的結(jié)果分析，確定該柔性極板濕式電除塵器應(yīng)對陽極進(jìn)行定期沖洗，沖洗周期確定為每周全面沖洗1次，并制定相應(yīng)的沖洗措施和沖洗操作票，對沖洗步驟進(jìn)行完善。

3.2 絕緣箱保溫性能分析

根據(jù)原設(shè)備說明介紹：濕式電除塵器電場絕緣箱溫度應(yīng)保持在80 ℃以上，低于此溫度時，保護(hù)動作電場跳閘。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)個別絕緣箱溫度很難保持在80 ℃以上，尤其是夏天下雨過程中，溫度低至69 ℃。原因主要是該濕式電除塵器電源陰極框架采用側(cè)面懸掛，絕緣箱體積較大，采取頂部測溫方式，保溫性能不好。對保溫箱的保溫層進(jìn)行整改，頂部加裝保溫；同時增大絕緣箱加熱器的功率；對絕緣箱加熱器電源線的絕緣進(jìn)行加強(qiáng)處理等措施，現(xiàn)運(yùn)行正常。

4 結(jié)束語

a. 該濕式電除塵器作為新型的除塵設(shè)備，采用柔性極板作為陽極板，去除吸收塔出口粉塵和液滴的效果明顯，完全滿足設(shè)計要求。

b. 由于該柔性極板濕式電除塵器為早期型號，因此部分組件設(shè)計存在一定問題，需要在后期對設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)。

c. 針對該濕式電除塵器的沖洗問題，在運(yùn)行實(shí)踐中還需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，使柔性極板濕式電除塵器發(fā)揮最大效率，避免產(chǎn)生沖洗效果不好影響除塵效率或者沖洗次數(shù)多浪費(fèi)水資源的問題。

[1] 楊群發(fā)，侯劍雄，陳灌明. 600 MW級濕式電除塵器工程調(diào)試與運(yùn)行調(diào)整研究[J].中國電力.2015，48(8)：20-26.

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[3] 李曉敏，王立軍，趙 波.660 MW燃煤汽輪發(fā)電機(jī)組濕式電除塵器改造試驗分析[J].東北電力技術(shù).2017，38(4)：32-34.

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