熱電廠電除塵器超低排放改造方案探究

常繼平　楊華

摘 要：隨著環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，國家對于熱電廠污染物排放的限制日益嚴(yán)格，要求火力發(fā)電廠的粉塵排放達(dá)到超低排放，那么對于早期建設(shè)的熱電廠，就需要對電除塵器進(jìn)行系統(tǒng)性改造來滿足要求。文章闡述了在役熱電廠電除塵器超低排放改造過程中可采取的技術(shù)路線，并以某熱電廠的改造情況為例，針對改造場地和工期的限制，決定采用電袋除塵器，并詳細(xì)地分析了立式和臥式布袋除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)，從而制定符合實(shí)際的超低排放改造路線。

關(guān)鍵詞：熱電廠；電除塵器；超低排放；改造

中圖分類號：U445 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）32-0102-02

Abstract： With the increasingly serious problem of environmental pollution， the national restrictions on pollutant emissions of thermal power plants are increasingly strict， requiring thermal power plants to achieve ultra-low emissions of dust emissions， then for the early construction of thermal power plants. It is necessary to carry out systematic transformation of the electrostatic precipitator to meet the requirements. This paper expounds the technical route that can be adopted in the retrofitting of ultra-low discharge of the electrostatic precipitator in the in-service thermal power plant， and taking the retrofit of a thermal power plant as an example， decides to adopt the electric bag precipitator in view of the limitation of the site and the time limit for the transformation. The advantages and disadvantages of vertical and horizontal bag precipitators are analyzed in detail in order to work out a practical transformation route of ultra-low discharge.

Keywords： thermal power plant； electrostatic precipitator； ultra-low discharge； transformation

現(xiàn)階段，我國的電力供應(yīng)和熱力供應(yīng)主要還是以火力發(fā)電為主要的能源形式，但是由于煤電機(jī)組在運(yùn)行的過程中，產(chǎn)生的粉塵已經(jīng)嚴(yán)重污染了我國的大氣環(huán)境，火力發(fā)電機(jī)組粉塵超低排放的改造勢在必行。在改造的過程中需要綜合考慮現(xiàn)場施工的場地大小、綜合投資等因素，進(jìn)而以最小的代價來實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放。本文以某以投運(yùn)的熱電廠為例，綜合分析了電除塵器超低排放的改造方案。

1 火力發(fā)電廠除塵系統(tǒng)改造前基本概況

某熱電廠在2008年建成并投入運(yùn)行，配備兩臺雙室三電場電除塵器，隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，該廠不能滿足國家排放的要求，因此在2011年對電除塵器進(jìn)行了第一次改造，具體的改造方案是在原有的基礎(chǔ)上增加一個電場，并同時抬高電場的高度，從而增大除塵的面積，這樣就使得電除塵器改造成為雙室四電場，粉塵的排放濃度由原來的150mg/Nm3降低到75mg/Nm3，雖然此次改造明顯地提高了電除塵器的除塵效率，滿足了當(dāng)時國家對于火力發(fā)電廠的粉塵排放要求，但是隨著國家開始逐步實(shí)行粉塵超低排放政策，現(xiàn)有的電除塵器已經(jīng)不能滿足粉塵排放的要求，于是需要對該廠的電除塵器進(jìn)行綜合性改造，需要將粉塵排放濃度由75mg/Nm3降低到10mg/Nm3，從而保證該廠實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放。

2 電除塵器超低排放改造方案分析及選擇

現(xiàn)階段，對于火電機(jī)組粉塵超低排放的要求，電除塵器的改造方式有很多種，比如常見的電除塵器擴(kuò)容改造、布袋除塵器、高頻電源、低溫電除塵、濕式電除塵等改造方案，通過系統(tǒng)性的對比分析，電袋除塵器結(jié)合高頻電源的改造方案由于占地面積小，能夠很好地滿足改造工期、改造費(fèi)用等核心要求[1]。由于電袋復(fù)合除塵技術(shù)有立式電袋復(fù)合除塵器和臥室電袋復(fù)合除塵器兩種除塵技術(shù)，需要經(jīng)過詳細(xì)的分析，從而得出較為經(jīng)濟(jì)合理的改造方案。

2.1 立式電袋復(fù)合除塵器

2.1.1 立式電袋復(fù)合除塵器的結(jié)構(gòu)形式

立式電袋復(fù)合除塵器是常規(guī)的布袋除塵器和電除塵器兩者相結(jié)合的組成設(shè)備，其電場構(gòu)成部分和電除塵器完全一致，布袋區(qū)的濾袋布置在垂直于水平面的部分，目前立式電袋除塵器的主流形式主要有分體式和整體式兩種不同的布置形式，并且都是前電后袋的布置方式[2]。綜合兩種布置方式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，整體式更有利于老式電除塵器的全面改造，并且其占地面積小，阻力損失也比較小，那么在進(jìn)行改造時，立式電袋復(fù)合除塵器應(yīng)該首先選用整體式布置結(jié)構(gòu)。

2.1.2 立式電袋復(fù)合除塵器的改造方案

立式電袋復(fù)合除塵器通常是由前級的電除塵區(qū)和后級的布袋除塵區(qū)構(gòu)成，前級電除塵器區(qū)能夠更好地發(fā)揮出電除塵區(qū)電場的除塵技術(shù)優(yōu)勢，一般情況下可以除去煙氣約85%的粉塵，同時使得微小顆粒的粉塵發(fā)生電荷作用而帶電，這樣就使得后級的布袋除塵器僅需要除去煙氣中約20%的粉塵，這樣不僅能夠顯著地降低進(jìn)入后級布袋除塵區(qū)域的粉塵濃度，并且還能夠顯著地降低濾袋上積聚粉塵產(chǎn)生的流動阻力，從而使得熱電廠的粉塵排放達(dá)到國家超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）立式電袋復(fù)合除塵器改造的整體方案。針對本工程電除塵器的除塵現(xiàn)狀，立式電袋復(fù)合除塵器可以采取二電二袋的改造方案，對原電除塵器的一、二級電場進(jìn)行全面的檢修和維護(hù)，同時將原先使用的工頻電源同步改造為高頻電源，為了便于后級布置布袋除塵區(qū)域，就需要將原先的第三、四電場進(jìn)行全面的拆除，從而用于布置布袋除塵區(qū)域。（2）立式電袋復(fù)合除塵器改造方案的優(yōu)缺點(diǎn)。通過對原有電除塵器的升級改造，那么就可以確保熱電廠無論燃用何種燃料，都可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組粉塵的超低排放，并且由于改造工作是在原有電除塵器的內(nèi)部進(jìn)行系統(tǒng)性的改造，對于外部設(shè)備并不需要進(jìn)行拆除，從而極大地縮短了整體改造的工期。然而，立式電袋復(fù)合除塵器的改造方案還有某些客觀存在的不足，例如布袋除塵區(qū)域的阻力較大，從而增加了機(jī)組整體的阻力，使得火電機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用顯著地增加；布袋除塵區(qū)域的濾袋對于煙氣的性質(zhì)較為敏感，并且受酸性腐蝕的問題比較明顯，使得濾袋的壽命較短，增加了火電機(jī)組運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

2.2 臥式電袋復(fù)合除塵器

2.2.1 臥式電袋復(fù)合除塵器的結(jié)構(gòu)形式

臥式電袋除塵器也主要包括前級電場除塵區(qū)域和后級濾袋除塵區(qū)域兩部分，煙氣先經(jīng)過電場區(qū)域，然后再通過布袋除塵區(qū)域，臥式電袋復(fù)合除塵器和立式電袋復(fù)合除塵器相比，最為顯著的特點(diǎn)就是濾袋采用水平布置方式，布袋區(qū)域僅僅布置在最后一級的電場區(qū)域，并且應(yīng)能保證濾袋的長度大于3.5米，濾袋的吹掃氣源應(yīng)該由先前的壓縮空氣改變?yōu)閮魺煔狻?/p>

2.2.2 臥式電袋復(fù)合除塵器改造方案

（1）臥式電袋復(fù)合除塵器改造的整體方案。針對臥式電袋復(fù)合除塵器的除塵效率，臥式電袋復(fù)合除塵器方案可采用三電一袋的改造方案，也就是對原有電除塵器的第一、二、三級電場的電極板、控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢修和維護(hù)，為了提高火電機(jī)組的除塵效率，還可以將第一、二電場的工頻電源升級為高頻電源，同時還應(yīng)該拆除原有電除塵器第四電場空間的內(nèi)部構(gòu)件，進(jìn)而在第四電場安裝濾袋的整體框架和濾袋。（2）立式電袋復(fù)合除塵器改造方案的優(yōu)缺點(diǎn)。臥式電袋復(fù)合除塵器改造方案的優(yōu)點(diǎn)主要有：第一，本方案的拆除范圍相對較小，僅僅需要對原有第四級電場進(jìn)行升級改造即可，濾袋采用水平布置方式，那么在同一空間下就能夠布置下更多的濾袋，也就是單位空間能夠?qū)崿F(xiàn)更大的過濾面積，對原有電除塵器結(jié)構(gòu)的改動比較??；第二，煙氣氣流的均勻布置更加合理，能夠保證煙氣在流動的過程中不容易改變流動的方向，能夠更好地避免因?yàn)闊煔飧淖兞鲃臃较蚴沟脽煔鈾M截面的流速分布不均勻，進(jìn)而避免了出現(xiàn)局部區(qū)域流速過大的現(xiàn)象，從而能夠更好地保護(hù)濾袋，延長濾袋的使用壽命；第三，布袋區(qū)域可以使用凈煙氣進(jìn)行吹掃，能夠很好地減少對濾袋的沖擊，從而在進(jìn)行濾袋的選型時，可以選擇耐溫性強(qiáng)、耐腐蝕性強(qiáng)、耐沖擊性相對較弱的材質(zhì)，能在一定程度上減少酸性腐蝕的問題。此外，由于該種改造方案使用的吹灰方式極大地減少了電磁脈沖閥的使用，進(jìn)而能夠有效地降低火電機(jī)組的故障率，還可以減少火電機(jī)組的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

臥式電袋復(fù)合除塵器改造方案的不足主要有：由于臥式電袋復(fù)合除塵器的風(fēng)箱主要是通過鋼絲繩來實(shí)現(xiàn)傳動效果，那么就不可避免地存在著斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，由于鋼絲繩安裝特點(diǎn)的特殊性，不容易實(shí)現(xiàn)在線檢修，一旦發(fā)生故障，就必須停機(jī)對除塵器進(jìn)行檢修維護(hù)工作。

2.3 超低排放改造工期

本熱電廠超低排放改造方案主要包括原有電除塵器的殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電極板、振打裝置等設(shè)備的二次檢修，還涉及到電除塵器控制系統(tǒng)的更新和檢修，其中最為復(fù)雜的就是電場內(nèi)部改造為濾袋除塵的區(qū)域工作，通過技術(shù)人員的充分論證，工期大概為45～55天，還需根據(jù)施工的具體進(jìn)度進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

3 電除塵器兩種改造方案的對比

經(jīng)過綜合性的對比，如表1所示，技術(shù)人員對兩種改造方案得出了初步的結(jié)論：電除塵器的改造費(fèi)用主要涉及到新增設(shè)備費(fèi)、設(shè)備安裝調(diào)試費(fèi)用、原有設(shè)備的拆除費(fèi)用、原有部分設(shè)備的修復(fù)費(fèi)用、運(yùn)輸費(fèi)用、土建費(fèi)用、控制系統(tǒng)增加費(fèi)用等，臥式電袋復(fù)合除塵器的改造方案相對節(jié)省約300萬元；臥式電袋復(fù)合除塵器濾袋的使用壽命比立式電袋除塵器長1年左右，能夠選擇相對便宜的材質(zhì)，并且年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用比后者節(jié)約50萬元；此外，由于臥式電袋復(fù)合除塵器的運(yùn)行阻力比立式電袋復(fù)合除塵器低約500Pa左右，這樣就使得整個煙風(fēng)系統(tǒng)的阻力降低，從而使得引風(fēng)機(jī)功率相對較低，使得廠用電量相對較低，這樣的運(yùn)行成本更低。通過綜合比較，針對本項(xiàng)目的實(shí)際情況，臥式電袋復(fù)合除塵器具有顯著的改造優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著國家粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，在役運(yùn)行熱電廠除塵器的改造工作已經(jīng)成為了今后的主流發(fā)展趨勢，如何制定出經(jīng)濟(jì)、高效的改造方案是改造工作的核心工作，尤其是要因地制宜，根據(jù)現(xiàn)實(shí)的場地條件制定出合理的改造方案，從而實(shí)現(xiàn)良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)俊波，李小龍.燃煤電廠電除塵器改造技術(shù)應(yīng)用對比分析[J].電力科技與環(huán)保，2017（04）：97-98.

[2]張濱渭，李樹然.電除塵器在超低排放下的系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化[J].高電壓技術(shù)，2017（02）：35-37.