電除塵低低溫改造設計及工程應用

楊 倩

(浙江菲達環(huán)保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800)

?

電除塵低低溫改造設計及工程應用

楊 倩

(浙江菲達環(huán)保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800)

低低溫電除塵改造是燃煤電廠實現(xiàn)超低排放的改造方法之一，可實現(xiàn)電除塵器穩(wěn)定運行和粉塵10 mg/m3以下的超低排放要求，實現(xiàn)節(jié)能和減排雙重目標。對某項目電除塵器進行低低溫改造，包括灰斗蒸汽加熱改造優(yōu)勢、經濟性及具體改造方法，絕緣子熱風吹掃布置設計，改造結果顯示其方法合理，符合實際工程設計和應用要求，為常規(guī)電除塵器低低溫電除塵提效改造提供了參考。

低低溫電除塵改造；灰斗；蒸汽加熱；超低排放

隨著三部委關于《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014～2020年)》的推進，各地區(qū)陸續(xù)開始全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造。對常規(guī)電除塵器進行低低溫改造，可實現(xiàn)燃煤電廠粉塵排放不高于10 mg/m3的超低排放要求[1-2]，針對燃煤電廠超低排放改造的具體項目改造方法的探究顯得非常緊迫。

某電廠5號機組電除塵原設計指標為93 mg/Nm3，已不能滿足國家《火電廠大氣污染物排放標準》規(guī)定的重點地區(qū)煙塵排放低于10 mg/m3的環(huán)保標準和《行動計劃》要求2017年達到超低排放的環(huán)保要求，需對其進行改造。

1 某電廠330 MW機組電除塵器背景

某電廠330 MW燃煤機組，鍋爐由哈爾濱鍋爐廠設計制造，每臺爐配備GE型結構的雙列雙室四電場靜電除塵器。原單臺除塵器主要參數(shù)如表1所示。

表1 原除塵器主要參數(shù)

2 某電廠330 MW機組電除塵低低溫改造總體方案

某電廠330 MW機組電除塵低低溫改造總體方案如圖1所示，包括電除塵器第一電場電加熱改造為灰斗2/3高度的蒸汽加熱，絕緣子加裝熱風吹掃裝置，人孔門周圍貼不銹鋼板防腐[1-2]。

圖1 電除塵器低低溫改造總體方案

3 灰斗蒸汽加熱改造分析

3.1 灰斗加熱改造原因

由于低低溫電除塵器煙氣溫度低，被收集下來的粉塵溫度相應較低，流動性變差，易引起灰斗積灰和堵灰[3-5]，為避免此類問題，在低低溫電除塵改造時，需將灰斗加熱高度由常規(guī)的灰斗1/3增加到2/3。

3.2 灰斗蒸汽加熱經濟性分析

對某電廠330 MW機組電除塵器第一電場灰斗采用蒸汽加熱和電加熱進行經濟性比較，如表2所示。對比結果顯示，低低溫除塵器改造成蒸汽加熱，相對于電加熱而言，每年可節(jié)約13.8萬元以上加熱運行費用，約2年內可收回一次投資增加的投資，灰斗采用蒸汽加熱經濟性具有明顯的優(yōu)勢。

表2 灰斗蒸汽加熱和電加熱項目費用比較

3.3 灰斗蒸汽加熱在低低溫改造的適應性

灰斗加熱采用電加熱時，可隨時方便地停止加熱，對于煙氣溫度在120℃以上的常規(guī)電除塵器，當環(huán)境溫度較高時，灰的流動性較好時，可方便地關閉電加熱，經濟性和操作便捷性較好。據(jù)調查，南方地區(qū)煙氣溫度120℃以上的常規(guī)電除塵器在環(huán)境溫度較高時可長時間關閉灰斗加熱，且不發(fā)生堵灰現(xiàn)象。因此，過去常規(guī)電除塵器宜選用灰斗電加熱。

但對于低低溫電除塵器，由于煙氣溫度降低，加熱面積要求增大，加熱功率遠遠大于常規(guī)電除塵器，且需長時間保持加熱。因此，電加熱方法在低低溫電除塵器的適用性較差。

因此，低低溫改造一般需將灰斗高度1/3的電加熱或蒸汽加熱改造為2/3的蒸汽加熱。

3.4 灰斗蒸汽加熱改造方法設計

電除塵器灰斗結構主要采用板筋結構，現(xiàn)有燃煤電廠配套電除塵幾乎都采用 “板筋+管撐”結構。對原灰斗保溫棉及外護板保護性地拆下，露出灰斗鋼結構，在相應的灰斗主筋和次筋的蒸汽盤管的安裝位置割出缺口，然后裝入蒸汽盤管，如圖2所示。

圖2 盤管安裝后結構示意圖

灰斗盤管安裝后，對主筋次筋割斷位置進行加固，如圖3所示。通過較高規(guī)格的角鋼或槽鋼對局部的缺口進行加固，加固強度高于改造前原灰斗強度，從而滿足灰斗鋼結構設計要求和工程實際應用要求。

圖3 盤管安裝后灰斗筋板加固

某電廠電除塵器灰斗蒸汽加熱改造現(xiàn)場如圖4所示(未裝保溫)。

圖4 某電廠電除塵器灰斗盤管改造現(xiàn)場

4 絕緣子熱風吹掃改造

4.1 絕緣子熱風吹掃改造的必要性

電除塵器中應重點考慮絕緣子表面的沿面放電，即表面爬電問題。據(jù)統(tǒng)計，電除塵器70%的故障是絕緣故障。絕緣故障絕大部分原因是絕緣子表面爬電引起的，這是在粉塵、腐蝕物質等污染環(huán)境中工作的電除塵絕緣子不可避免的核心問題。而電除塵器進行低低溫改造后入口煙氣溫度在酸露點以下，尤其須引起高度重視[6]。

對于低低溫電除塵器，陰極瓷套外部雖然有電加熱，但絕緣瓷套導熱性能差、厚度大，因此內部的溫度還是與煙氣溫度相同低于酸露點溫度，可能會產生酸露，加上粉塵的粘附，導致瓷套絕緣下降，影響除塵性能，甚至出現(xiàn)放電短路[7]。

因此，應加裝良好的保溫和加熱措施，熱風吹掃系統(tǒng)可采用電加熱熱風發(fā)生器。

4.2 某電廠電除塵器絕緣子結構

某電廠330 MW機組電除塵器為BE型結構，絕緣子加熱裝置系統(tǒng)如圖5所示。絕緣瓷件的保溫規(guī)格與常規(guī)設計基本相同，但絕緣子室需要更有效的加熱，并需對絕緣子室設置熱風吹掃系統(tǒng)以保證絕緣瓷件內壁干凈不沾灰。

圖5 BE型絕緣子結構簡圖

4.3 某電廠絕緣子熱風吹掃設計

針對某電廠5號爐330 MW GE型電除塵器，在設置熱風吹掃裝置時，需在頂蓋內分布的絕緣子瓷套進行熱風吹掃，以防低低溫狀態(tài)下瓷套結露和積灰。由于頂蓋以下為保溫空間，因此將熱風發(fā)生器產生的熱風輸送管路布置在保溫箱內，從而達到熱風降溫幅度低的效果，主視布置如圖6所示。

圖6 絕緣子熱風吹掃主視圖

熱風發(fā)生器及輸送管路俯視布置如圖7所示，電除塵器每個通道相應布置一個熱風發(fā)生器，通過管路輸送熱風至每個絕緣子瓷套。

圖7 絕緣子熱風吹掃俯視圖

絕緣子瓷套熱風吹掃位置如圖8所示，熱風輸送管路將熱風最終輸送至絕緣子瓷套相應位置，并吹掃瓷套。

圖8 瓷套加熱吹風口設置

某電廠5號爐330 MW機組熱風發(fā)生器布置安裝后，實景如圖9所示，對保溫箱外側的熱風輸送管道進行保溫。

圖9 某電廠電除塵器熱風發(fā)生器實景圖

5 結語

(1)以某電廠5號爐330 MW機組電除塵器低低溫改造為例，介紹分析了低低溫改造的一個典型案例。

(2)分析了灰斗蒸汽加熱改造的必要性、經濟性以及具體的改造方法，包括蒸汽加熱與電加熱經濟性對比、適用性對比、改造方法等。

(3)分析了通過設置熱風吹掃裝置以防止電除塵器絕緣子瓷套結露和破裂的方法，設計了GE型電除塵器熱風吹掃方案，以及在項目中的具體實施方法。

[1] YOSHIO NAKAYAMA，SATOSHI NAKAMURA，YASUHIRO TAKEUCHI，et al. MHI High Efficiency System—Proven technology for multi pollutant removal[R]. Hiroshima Research & Development Center， 2011: 1-11.

[2] 趙海寶，酈建國，何毓忠,等. 低低溫關鍵技術研究與應用[J]. 中國電力， 2014,47(10):117-120.

ZHAO Hai-bao, LI Jian-guo, HE Yu-zhong, et al. Research and application on low-low temperature electrostatic precipitator technology[J]. Electric Power,2014,47(10):117-120.

[3] MORI YUSUKE，TSUMITA YOSHIMITSU，MATSUMOTO ARIO，et al. Operation results of ihi flue gas desulfurization system-unit no.1(1000mw) of hitachinaka thermal power station for TEPCO[J]. IHI Engineering Review. 2006.39(1): 22-26.

[4] STEPHENL .FRANCIS，ANDREAS BCK ，PER JOHANSSON. Reduction of rapping losses to lmprove ESP performance [C]. 11th International Conference on Electrostatic Precipitation， 2008:45-49.

[5] 土屋喜重，川西好光，大西召一，等. Very cold electrostatic technology of advanced flue gas treatment system for coal-fired boiler[J]. 三菱重工技報， 1997,34(3):158-161.

[6] 中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會電除塵委員會.燃煤電廠煙氣超低排放技術[M]. 北京. 中國電力出版社， 2015:57-67.

[7] 何毓忠, 趙海寶, 酈建國,等. 低低溫電除塵器灰硫比計算及中國煤種分析[J]. 環(huán)境工程, 2015, 33(2):76-79.

HE Yu-zhong, ZHAO Hai-bao, LI Jian-guo, et al. Calculation of dust/SO3 ratio for low-low temperature electrostatic precipitator and analysis of coals in China[J]. Environmental Engineering, 2015,33(2):76-79.

(本文編輯：嚴 加)

Design and Application of Low-Low Temperature Electrostatic Precipitator Reform

YANG Qian

(Zhejiang Feida Environmental Science & Technology Co., Ltd., Zhuji 311800，China)

As a new technology for reforming old electrostatic precipitator, low-low temperature electrostatic precipitator (LLT-ESP) reform can achieve the goal of dust emission reduced to less than 10 mg/m3and less energy consumption. The LLT-ESP reform method applied in a plant exhibit its advantages and economy, as well as the concrete method of hopper steam heating reform, and the layout design of hot air sweeping for insulator. The reform results show that the method is reasonable and accords with the actual project, providing reference to LLT-ESP reform of conventional ESP.

LLT-ESP reform; hopper; steam heating; ultra-low emission

10.11973/dlyny201605021

楊 倩(1980)，女，工程師，從事電除塵器設計及管理工作。

X701.2；M621.7+3

B

2095-1256(2016)05-0624-04

2016-07-28