余熱利用低低溫電除塵器超低排放改造工程

陳文瑞

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

余熱利用低低溫電除塵器超低排放改造工程

陳文瑞

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

在超低排放改造過程中，余熱利用低低溫電除塵器已作為一種有效的技術(shù)手段被普遍認(rèn)可。文章以一臺(tái)220t/h煤粉鍋爐利用余熱利用低低溫電除塵器為例，介紹了設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、改造方案和技術(shù)特點(diǎn)，對(duì)今后類似改造工程提供參考和借鑒。

余熱利用；水媒煙氣-煙氣加熱系統(tǒng)；低低溫電除塵器；粉塵比電阻；超低排放

近年來，隨著環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格，我國(guó)對(duì)燃煤機(jī)組鍋爐煙氣進(jìn)行了大規(guī)模的超低排放改造。電除塵器是燃煤電廠的主要除塵設(shè)備，在超低排放改造過程中，余熱利用低低溫電除塵器作為一種有效的技術(shù)手段已被普遍認(rèn)可。本文以一臺(tái)220t/h煤粉鍋爐利用余熱利用低低溫電除塵器為例，介紹了設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方法、改造方案和技術(shù)特點(diǎn)，以對(duì)今后類似改造工程提供參考和借鑒。

1 工程背景

1.1 有關(guān)政策法規(guī)

根據(jù)發(fā)改委“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014～2020年）》的通知”（發(fā)改能源〔2014〕2093號(hào)）及“穩(wěn)步推進(jìn)東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組和有條件的30萬千瓦以下公用燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施大氣污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的環(huán)保改造，2014年啟動(dòng)800萬千瓦機(jī)組改造示范項(xiàng)目，2020年前力爭(zhēng)完成改造機(jī)組容量1.5億千瓦以上?！痹诖吮尘跋?，某電廠擬對(duì)220t/h煤粉鍋爐的煙氣脫硫、除塵系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步提效改造，實(shí)現(xiàn)煙氣污染物的超低排放，在滿足《火電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中規(guī)定排放限值的基礎(chǔ)上，達(dá)到以天然氣為燃料的燃?xì)廨啓C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)，即煙塵排放濃度不大于5mg/Nm3，SO2排放濃度不大于35mg/Nm3，NOx排放濃度不大于50mg/Nm3。

1.2 改造前情況

該項(xiàng)目原煙氣除塵采用一臺(tái)單室三電場(chǎng)靜電除塵器，電除塵器設(shè)計(jì)參數(shù)為：除塵效率不低于99%，正常運(yùn)行時(shí)，除塵器的出口煙塵排放濃度低于100mg/Nm3，電除塵效率達(dá)99%。電除塵入口煙氣參數(shù)見表1。

表1 電除塵入口煙氣參數(shù)

1.3 改造總體技術(shù)路線

該次超低排放改造，按鍋爐尾部煙氣走向，總體設(shè)計(jì)工藝流程為：鍋爐→空預(yù)器→煙氣冷卻器→低低溫電除塵器→引增合一風(fēng)機(jī)→濕法脫硫塔→濕式電除塵器→煙氣再熱器→煙囪。如圖1所示。

圖1 煙氣超低排放改造總體技術(shù)路線

1.4 改造后要求

超低排放改造在電除塵器進(jìn)口前端設(shè)置煙氣冷卻器，原電除塵器變成低低溫電除塵器。在煙囪入口端設(shè)置煙氣加熱器，對(duì)濕法脫硫后的濕煙氣進(jìn)行加熱，組成MGGH（水媒煙氣-煙氣加熱）系統(tǒng)，其中降溫段將煙氣溫度從135℃降至100℃，升溫段將煙氣溫度從50℃升至80℃。

原電除塵器進(jìn)口煙氣降溫后變?yōu)榈偷蜏仉姵龎m器，原電除塵器進(jìn)行擴(kuò)容改造，電除塵出口粉塵濃度≤40mg/Nm3，除塵效率≥99.89%。

濕法脫硫考慮粉塵協(xié)同治理，脫硫塔進(jìn)口煙塵濃度按照40mg/Nm3設(shè)計(jì)，要求經(jīng)過脫硫塔系統(tǒng)后出口煙塵濃度低于25mg/Nm3。

濕法脫硫后設(shè)置濕式電除塵器，濕電進(jìn)口煙塵濃度按照25mg/Nm3設(shè)計(jì)，要求經(jīng)過脫硫塔系統(tǒng)后出口煙塵濃度低于5mg/Nm3，脫硫效率≥83.4%。

2 電除塵器改造

2.1 電除塵改造方案

該項(xiàng)目燃用煤種的飛灰濃度稍高，含硫量適中，但其燃燒后煙氣中的水蒸汽體積比較高，形成高比電阻因素的SiO2+Al2O3的含量屬于一般水平，可見，燃煤屬于電除塵器收塵難度一般的煤種。特別是結(jié)合電除塵器前端設(shè)置的煙氣余熱調(diào)溫裝置，將煙氣溫度降低到90℃后，粉塵比電阻處于較低水平，能大大提高電除塵器對(duì)煤種變化的適應(yīng)性及整體效率，實(shí)現(xiàn)電除塵器出口超低排放的改造要求。

針對(duì)該項(xiàng)目的工況及燃煤特點(diǎn)，經(jīng)過多重論證研究，電除塵器改造具體方案如下：

（1）將原三電場(chǎng)除塵器掏空加高，在出口側(cè)新增一個(gè)約4.3米電場(chǎng)，形成四電場(chǎng)電除塵器。加高后的電除塵器將電場(chǎng)內(nèi)的煙氣流速控制在0.73m/s左右，結(jié)合頂部振打的清灰方式能夠有效控制二次揚(yáng)塵，實(shí)現(xiàn)除塵器的低排放。

（2）采用CFD氣流模擬分析手段，保證電除塵器內(nèi)部流量分配、濃度分配及氣流分布的均勻性，確保除塵效率。

（3）全電場(chǎng)均采用兩線配一板的極配形式，能夠獲得更加均勻的板面電流密度，保證不出現(xiàn)電暈死區(qū)。極配形式如圖2所示。

圖2 極配形式

（4）針對(duì)粉塵在電場(chǎng)內(nèi)部的分布特性，在前3個(gè)電場(chǎng)采用放電性較強(qiáng)的針刺線，強(qiáng)化前級(jí)電場(chǎng)的荷電收塵，減輕后級(jí)電場(chǎng)的收塵壓力。由于后級(jí)電場(chǎng)粉塵較細(xì)，容易發(fā)生返電暈，采用放電能力較溫和的波形線，保證對(duì)細(xì)微粉塵的收集效率。

（5）采取寬極距技術(shù)，提高運(yùn)行電壓。采取寬極距可有效提高靜電除塵器的運(yùn)行電壓，提高電場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高粉塵在電場(chǎng)中的有效趨進(jìn)速度。

（6）在出口喇叭設(shè)置迷宮型槽型板，以加強(qiáng)對(duì)末電場(chǎng)逃逸細(xì)微粉塵的收集，進(jìn)一步提高除塵效率。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，可使除塵效率提高0.05%以上，尤其對(duì)細(xì)微粉塵特別有效。如圖3所示。

圖3 出口喇叭槽型板

（7）各電場(chǎng)陰陽(yáng)極振打系統(tǒng)均采用復(fù)合式功率振打控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)欠電壓及斷電振打相結(jié)合，使得清灰更為徹底，緩解反電暈現(xiàn)象的發(fā)生。

（8）電氣控制采用“工況自動(dòng)分析”“反電暈自動(dòng)檢測(cè)控制”和“節(jié)能控制”等軟件包，確保達(dá)到除塵效果最優(yōu)、節(jié)能最佳的目的。

綜合以上電除塵器的改造措施，結(jié)合電除塵器前端設(shè)置的MGGH煙氣余熱調(diào)溫裝置，能夠大大提高電除塵器整體效率，實(shí)現(xiàn)電除塵器出口超低排放的改造要求。電除塵器改造后的技術(shù)參數(shù)如表2所示。

表2 改造后電除塵技術(shù)參數(shù)

2.2 陰陽(yáng)極改造方案

電除塵器采用頂部電磁振打清灰方式，頂部電磁振打器隔離于煙塵之外，煙氣中無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行安全可靠、穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用極低，其振打強(qiáng)度、頻率、順序靈活可調(diào)，保證陽(yáng)極板的最小振打加速度≥150g，陰極線的振打加速度≥80g。電除塵器頂部振打器布置如圖4。

圖4 電除塵器頂部振打器布置圖

沉積在電極上的粉塵層沿電場(chǎng)高度方向的分布規(guī)律是：上部顆粒細(xì)小并致密分布，黏性強(qiáng)；下部顆粒粗并疏松排列，黏性變?nèi)?。頂部電磁錘振打加速度沿電場(chǎng)高度方向的分布規(guī)律是：上部振打加速度較大；下部振打加速度由于震動(dòng)衰減而變小一些。可見，頂部振打，其加速度的分布規(guī)律與極板、極線的清灰要求相一致。頂部振打特性如圖5。

圖5 電除塵器頂部振打特性

頂部電磁振打相比機(jī)械側(cè)部振打有顯著優(yōu)點(diǎn)：

（1）陽(yáng)極振打每3排極板設(shè)1個(gè)振打點(diǎn)，陰極振打每6～9個(gè)小框架設(shè)1個(gè)振打點(diǎn)，無論電除塵器的每個(gè)室有多寬或有幾個(gè)室并列布置，振打點(diǎn)均可靈活布置，且安裝方便。陽(yáng)極振打如圖6。

圖6 陽(yáng)極振打

（2）不同的振打器采用不同的振打制度，振打強(qiáng)度、頻率、順序可調(diào)，調(diào)整靈活、方便，利于清灰和減少二次飛揚(yáng)。

（3）1個(gè)振打器的管轄區(qū)域小，即使1個(gè)振打器出現(xiàn)故障，區(qū)域影響小，且無需停爐檢修。

（4）陽(yáng)極板、陰極框架鉛垂懸吊，下部可自由伸縮，不存在煙氣溫度變化伸縮而引起的振打位置偏移。

（5）振打傳動(dòng)部件隔離于環(huán)境惡劣的電場(chǎng)之外，沒有磨損件，運(yùn)行安全可靠，便于維護(hù)管理。

（6）每個(gè)振打器獨(dú)立控制，易實(shí)現(xiàn)斷電振打，提高清灰性能。

陰極也采用頂部振打結(jié)構(gòu)，振打器外頂部布置，方便檢修維護(hù)。振打桿穿過支撐在絕緣子上端部的懸吊管，并剛性焊接在振打砧梁上。振打力直接傳到振打砧梁上，并通過砧梁快速傳遞到與其剛性焊接的陰極小框架及陰極線上，振打傳力順暢快速，清灰效果好。無絕緣子振打沖擊危害，使用壽命高。陰極振打如圖7。

圖7 陰極振打

陰極振打器加設(shè)可伸縮式鋼罩，防雨密封更加可靠。陰極振打器伸縮結(jié)構(gòu)如圖8所示。

圖8 陰極振打器伸縮結(jié)構(gòu)

3 水煤煙氣-煙氣加熱系統(tǒng)

3.1 MGGH系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

該方案煙氣余熱回收-再熱裝置的換熱形式為煙氣-水換熱器-濕煙氣，分兩級(jí)布置，在ESP入口前煙道布置熱回收器，利用鍋爐空預(yù)器出口高溫?zé)煔饧訜釤崦浇橘|(zhì)。在脫硫吸收塔后水平煙道中設(shè)置再加熱器，利用熱媒介質(zhì)加熱脫硫塔出口低溫?zé)煔?，通過熱媒介質(zhì)將鍋爐空預(yù)器出口的高溫?zé)煔鉄崃總鬟f給脫硫吸收塔出口低溫?zé)煔?，?shí)現(xiàn)氣氣換熱。其中降溫段將煙氣溫度從135℃降至100℃，升溫段將煙氣溫度從50℃升至80℃。當(dāng)煙冷器吸收的熱量遠(yuǎn)大于煙氣再熱器所需的熱量時(shí)，通過凝結(jié)水加熱器將MGGH多余的熱量輸入到除鹽水中，從而實(shí)現(xiàn)確保煙氣冷卻器出口煙溫降至90℃的同時(shí)煙氣再熱器出口煙溫升至80℃以上，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。MGGH系統(tǒng)工藝流程圖如圖9。

圖9 MGGH系統(tǒng)工藝流程圖

3.2 MGGH系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

該次改造MGGH系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)如表3所示。

表3 MGGH系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)

4 結(jié)論

電除塵是燃煤電廠除塵的主要設(shè)備，在超低排放改造過程中，改造成低低溫度電除塵器并增設(shè)MGGH系統(tǒng)，可以兼顧提高除塵效率和余熱利用的雙重作用。同時(shí)，可以考慮脫硫協(xié)同除塵、尾部濕式電除塵器的分級(jí)除塵作用，統(tǒng)籌分配，優(yōu)化設(shè)計(jì)，達(dá)到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

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Low-low Temperature ESP of Remainder Heat Utilization Used in Ultra-low Emission Reconstruction Project

CHEN Wen-rui
(Fujian Longking Environmental Protection Co., Ltd, Fujian Longyan 364000, China)

ESP is the main dust removal equipment in coal-fired power plant. The low-low temperature ESP of remainder heat utilization has been widely recognized as an effective technical means in the process of ultra-low emission reconstruction. The paper takes 220t/h pulverized coal boiler that uses low-low temperature ESP of remainder heat utilization as an example, the paper introduces the design principle, design method, the reconstruction scheme and technical characteristics, and provides the reference and use for reference for the future similar reconstruction project.

remainder heat utilization; MGGH; low-low temperature ESP; resistance of dust powder ratio; ultra low emission

X701

A 文章編號(hào)：1006-5377（2017）07-0050-05