探討630MW燃煤機(jī)組靜電除塵器節(jié)能減排的應(yīng)用

謝虎軍

摘要：近年來(lái)，我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)提出了很高的要求，國(guó)家對(duì)燃煤機(jī)組污染物排放有了較為嚴(yán)格的控制。新頒布的GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了燃煤電廠煙塵排放質(zhì)量濃度由50mg/m3降至10mg/m3，甚至5mg/m3。與此同時(shí)，對(duì)燃煤機(jī)組煙氣脫硝中的粉塵質(zhì)量濃度也提出了嚴(yán)格要求。作為環(huán)境保護(hù)的重要設(shè)備，如何保證靜電除塵器煙塵達(dá)標(biāo)排放成為燃煤機(jī)組面臨的重要課題，也是我國(guó)電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略。

關(guān)鍵詞：高頻電源；電除塵器；節(jié)能減排；經(jīng)濟(jì)效益

國(guó)內(nèi)燃煤機(jī)組靜電除塵器普遍存在著煙塵排放濃度較大的問(wèn)題，無(wú)法滿足國(guó)家最新大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求指標(biāo)，以某公司靜電除塵器高頻電源節(jié)能減排技術(shù)工程為實(shí)例，介紹了該公司節(jié)能減排的應(yīng)用效果，分析了燃煤機(jī)組靜電除塵器實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的可行性，提出了靜電除塵器的升級(jí)改造方案和建議。

在這種形勢(shì)下，某公司以建設(shè)現(xiàn)代化綠色發(fā)電廠為目標(biāo)，深入探討了靜電除塵器提效節(jié)能技術(shù)，積極開(kāi)展工程應(yīng)用調(diào)研，選用HF-01系列#2燃煤機(jī)組實(shí)施升級(jí)改造，以推動(dòng)靜電高頻電源對(duì)除塵器技術(shù)的健康發(fā)展。

1靜電除塵器現(xiàn)狀

目前，影響燃煤機(jī)組靜電除塵器使其無(wú)法滿足排放要求指標(biāo)（<30mg/m3）的因素有很多，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：

（1）靜電除塵器本體老化或電場(chǎng)數(shù)目不夠。與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的燃煤機(jī)組靜電除塵器容量較小，單室電場(chǎng)一般為4～5個(gè)，比收塵面積小。（2）燃煤資源日益緊張，我國(guó)動(dòng)力煤質(zhì)量下降，灰分較大，電場(chǎng)工況不斷惡化，靜電除塵器面臨高比電阻煙塵的收集問(wèn)題，導(dǎo)致靜電除塵器煙塵排放濃度超標(biāo)。（3）配套供電電源技術(shù)落后?；鹆Πl(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等行業(yè)的靜電除塵器大多數(shù)仍沿用工頻電源、中頻電源等傳統(tǒng)供電方式，在這種方式下，電場(chǎng)反電暈現(xiàn)象嚴(yán)重，除塵效率低，只有少數(shù)靜電除塵器本體較好的廠家能夠達(dá)到大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2靜電除塵提效技術(shù)

針對(duì)不同燃煤機(jī)組實(shí)際現(xiàn)狀、靜電除塵器運(yùn)行工況及粉塵排放要求，靜電除塵器減排降耗方案設(shè)計(jì)一般分為本體改造、電-袋復(fù)合除塵方式、系統(tǒng)優(yōu)化和供電電源改造。

2.1本體改造

靜電除塵器本體改造一般通過(guò)增加電場(chǎng)數(shù)量（比如將4個(gè)電場(chǎng)除塵器增至5個(gè)電場(chǎng)），同時(shí)提高電源運(yùn)行電壓來(lái)提高除塵效率。工程調(diào)研結(jié)果表明，本體改造增加了靜電除塵器的比收塵面積，減排效果較為明顯，尤其適用于300WM，600WM燃煤機(jī)組。但是，本體改造容易受到場(chǎng)地面積的限制，除新建電廠一般會(huì)預(yù)留較大電場(chǎng)容量外，實(shí)施本體改造的燃煤機(jī)組較少。

2.2電-袋復(fù)合除塵器

在環(huán)境保護(hù)要求較高的地區(qū)，靜電除塵器對(duì)超細(xì)微粉塵不能全部收集，靜電除塵器改為布袋除塵器或電-袋復(fù)合除塵器應(yīng)用較多。此外，對(duì)于本體工況或燃煤質(zhì)量很差采用靜電除塵器的燃煤機(jī)組而言，現(xiàn)在也傾向于使用電-袋復(fù)合除塵器。

目前，靜電除塵器改布袋除塵器一般保留第1電場(chǎng)或第1、第2電場(chǎng)的靜電除塵器，后面電場(chǎng)采用布袋除塵器。絕大多數(shù)采用電-袋復(fù)合除塵方式的燃煤機(jī)組都可實(shí)現(xiàn)煙塵排放質(zhì)量濃度<30mg/m3的目標(biāo)，能夠滿足現(xiàn)有排放或更高排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

電-袋復(fù)合除塵器的缺點(diǎn)主要是日常維護(hù)費(fèi)用高。此外，如果前級(jí)電場(chǎng)靜電除塵器電源運(yùn)行方式不當(dāng)就會(huì)縮短布袋的壽命。對(duì)于本體情況良好的靜電除塵器，電-袋復(fù)合除塵器并非節(jié)能減排的最佳途徑，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，其實(shí)用性較低。

2.3系統(tǒng)優(yōu)化

靜電除塵器系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行體現(xiàn)在供電電源運(yùn)行優(yōu)化和振打系統(tǒng)優(yōu)化2個(gè)方面。通過(guò)提高第1電場(chǎng)的供電電壓，中間電場(chǎng)弱放電，降低最末電場(chǎng)的供電電壓，實(shí)現(xiàn)第1電場(chǎng)的高效除塵，同時(shí)配合低壓振打系統(tǒng)，在維持靜電除塵器本體及高低壓系統(tǒng)不變的前提下，提升除塵效率。

靜電除塵器系統(tǒng)優(yōu)化的費(fèi)用投入非常低。其缺點(diǎn)是除塵效率雖有一定的程度提高，但幅度較小，靜電除塵器適用于本體運(yùn)行良好的燃煤機(jī)組。

2.4供電電源改造

靜電除塵器供電技術(shù)新進(jìn)展主要體現(xiàn)在高壓硅整流設(shè)備。近10年來(lái)，隨著電力電子和高頻逆變技術(shù)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)高頻電源技術(shù)不斷成熟，運(yùn)行日漸穩(wěn)定。與國(guó)外阿爾斯通等高頻電源廠家相比，國(guó)產(chǎn)高頻電源價(jià)格較低，為靜電除塵器供電領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能減排提供了新思路。

高頻電源技術(shù)投入工程應(yīng)用以來(lái)，它以除塵效率高、系統(tǒng)節(jié)能效果好、輸出紋波小、占用空間小、操作簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)取代常規(guī)工頻電源，逐漸成為燃煤機(jī)組常用的技術(shù)升級(jí)改造方式。

此外，高頻電源除了具有本體改造、電-袋復(fù)合除塵方式、系統(tǒng)優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)外，還具有能大幅節(jié)約電能的優(yōu)點(diǎn)，一般采用高頻電源對(duì)靜電除塵器進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，3年內(nèi)即可收回成本投資，對(duì)本體情況較好且煙塵排放壓力較大的燃煤機(jī)組來(lái)說(shuō)，是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益雙贏的最佳途徑。

2.5成本分析燃煤機(jī)組靜電除塵器在不同技術(shù)升級(jí)方案下的升級(jí)改造費(fèi)用如圖1所示。比較而言，電-袋復(fù)合除塵器改造費(fèi)用的投資最高，電源改造費(fèi)用相對(duì)較低。

3改造前、后靜電除塵器的運(yùn)行情況

3.1改造背景

某公司一期工程為2×320MW機(jī)組，每臺(tái)鍋爐配套2臺(tái)浙江菲達(dá)環(huán)保公司（原浙江電除塵器總廠）生產(chǎn)的雙室四電場(chǎng)靜電除塵器，電氣部分配套使用福建龍凈企業(yè)集團(tuán)公司生產(chǎn)的GGAJ02-1.8A/72KV型可控硅自動(dòng)控制高壓整流設(shè)備，#2燃煤機(jī)組靜電除塵器的基本參數(shù)見(jiàn)表1。

3.2高頻電源技術(shù)升級(jí)

由于某公司早期為電源控制裝置，受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平限制，采用工頻純直流供電，為了使靜電除塵器的除塵效率提高，在對(duì)靜電除塵器節(jié)能減排技術(shù)廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，充分了解高頻電源的節(jié)能減排特性，結(jié)合#1，#2機(jī)組靜電除塵器運(yùn)行現(xiàn)狀，采用HF-01系列高頻電源對(duì)靜電除塵器進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，在成本效率最優(yōu)的情況下實(shí)現(xiàn)高效減排，節(jié)約電能。

3.2.1改造前的靜電除塵器運(yùn)行情況

在靜電除塵器升級(jí)改造前，某公司委托省環(huán)保監(jiān)測(cè)中心對(duì)#2機(jī)組靜電除塵器進(jìn)行了性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：#2機(jī)組靜電除塵器除塵效率偏低，無(wú)法滿足當(dāng)前的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和綠色化燃煤機(jī)組的環(huán)保運(yùn)行要求，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

3.2.2改造后的靜電除塵器性能

#2機(jī)組靜電除塵器的升級(jí)改造更換了原高壓整流變壓器，替代其使用HF-01系列高頻電源（72kV/1200mA）。HF-01系列高頻電源可自動(dòng)根據(jù)動(dòng)態(tài)的伏安特性和電場(chǎng)實(shí)際工況，調(diào)整電源的工作電壓和工作電流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化振打。為驗(yàn)證改造結(jié)果，待機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，省環(huán)保監(jiān)測(cè)中心對(duì)#2機(jī)組靜電除塵器運(yùn)行情況進(jìn)行了性能測(cè)試。試驗(yàn)按照GB/T16157—1996《固定污染源排氣顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》中的規(guī)定進(jìn)行，試驗(yàn)期間，鍋爐燃燒穩(wěn)定，機(jī)組滿負(fù)荷，靜電除塵器各電場(chǎng)電源及低壓控制系統(tǒng)均正常投運(yùn)，未進(jìn)行投油、吹灰和打焦等工序，排灰系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

測(cè)試結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)靜電除塵器的技術(shù)改造，#2機(jī)組靜電除塵器在維持高壓電源能耗不變的基礎(chǔ)上，除塵效率由改造前的99.3%提高至99.7%，出口煙塵排放質(zhì)量濃度由改造前的50mg/m3降低到30.0mg/m3，脫硫出口的排放濃度顯示為4.5.0mg/m3，滿足了最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提出的出口煙塵排放質(zhì)量濃度低于10mg/m3的要求。#2機(jī)組靜電除塵器技術(shù)升級(jí)改造前、后煙塵排放質(zhì)量濃度對(duì)比如圖2所示。

3.3環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益分析

#2機(jī)組靜電除塵器全部采用高頻電源后，在節(jié)能模式下，出口煙塵減排率達(dá)49.8%，每年煙塵減排量高達(dá)1125t，環(huán)保效益十分顯著。

如果維持#2機(jī)組靜電除塵器改造后的出口煙塵排放濃度與改造前相比不變，則靜電除塵器有功電耗大幅度降低，靜電除塵器有功電耗大幅度降低50%。

4結(jié)束語(yǔ)

某公司為了建設(shè)綠色化燃煤機(jī)組，建立了靜電除塵器高頻電源技術(shù)體系，采用HF-01系列高頻電源進(jìn)行了節(jié)能降耗改造，工程實(shí)踐驗(yàn)證了該新型電源實(shí)現(xiàn)了靜電除塵器節(jié)能減排的可行性、有效性和穩(wěn)定性，是燃煤機(jī)組靜電除塵器技術(shù)升級(jí)的最佳途徑。

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（作者單位：大唐三門(mén)峽發(fā)電有限責(zé)任公司）