600 MW超临界锅炉电除尘超低排放改造及其应用.pdf

2023.04 设备监理50检验与技术I n s p e c t i o n a n d T e c h n o l o g y60 0 MW 超临界锅炉电除尘超低排放改造及其应用郑向阳（罗源县产品质量检验所 福州 350600）摘 要：本文介绍了脉冲电源和导电滤槽的作用和工作方式，对改造后的电除尘器开展了 600 MW 额定工况下性能试验，从改造后性能试验数据分析可得，排放烟气浓度能够控制在不大于 25 mg/Nm3，且不影响原有系统的运行，环保效果明显，证明了改造方案运行后收到了较好的超低排放效果和经济效益，是一种电除尘超低排放改造性价比比较高的方案之一，可为其他火电厂电除尘改造提供借鉴。关键词：电除尘 烟尘 脉冲电源 导电滤槽 超低排放Modification and Application of 600 MW Supercritical Boiler with Ultra Low Emission of Electrostatic PrecipitatorZheng Xiangyang(Luoyuan Institute of Product Quality Inspection Fuzhou 350600)Abstract This paper introduces the function and working mode of pulse power supply and conductive filter tank.The performance test of the reformed electrostatic precipitator is carried out under the rated working condition of 600 MW.According to the analysis of the performance test data after the transformation,the emission flue gas concentration can be controlled no more than 25 mg/Nm3,and does not affect the operation of the original system,environmental protection effect is obvious.It proves that the transformation scheme has received good low emission effect and economic benefits,is a kind of schemes with relatively high cost performance for electric ultra-low emission transformation,can provide reference for other thermal power plants.Keywords Electrostatic precipitator Dust from chimney Pulse power Conductive filter tank Ultra low emission中图分类号：TB497 文献标志码：B文章编号：2095-2465(2023)08-0050-03 DOI:10.19919/j.issn.2095-2465.2023.08.012作者简介：郑向阳（1984 )，男，本科，助理工程师，从事产品质量检验及承压类特种设备安全节能管理工作。通讯作者：郑向阳，E-mail：。（收稿日期：2023-05-18）国能（福 州）某热电公司 1#、2#炉电除 尘器为福建某环保股份有限公司所生产的双列双室四电场 电 除 尘 器，于 2007 年 投 产。型 号 为 2BE459/2-4/38+334/400+3450/15/34+64-G，电 除 尘 设计煤种为神华煤，设计入口含尘浓度为11.87 g/Nm3，设计灰分Aar为11，比集尘面积仅为 84.71 m2/（m3/s），按当时火电厂大气污染物排放标准 GB 132232003 火电厂大气污染物排放标准，烟尘排放浓度小于 50 mg/Nm3，保证除尘效率为 99.6%以上进行设计。现经过长时间的运行，除尘系统性能整体有所下降。2015年原国家环境保护部、国家发展和改革委员会和国家能源局联合印发 全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案，要求燃煤电厂超低排放治理，在基准氧含量 6%条件下，烟尘排放浓度不高 于 10 mg/Nm3。为达到要求，国能（福州）某热电公司进行过一次脱硫 DUC（De-dust unit for Ultra Clean，水膜超净除尘系统）一体除尘系统改造，DUC 系统设计电除尘出口烟尘浓 度60 mg/Nm3，烟囱排放口烟尘浓度10 mg/Nm3。但从实际运行情况看，脱硫 DUC 系统无法适应煤质的变化，特别是原煤灰分提高带来的影响，当电除尘出口烟PLANT ENGINEERING CONSULTANTS 2023.0451检验与技术I n s p e c t i o n a n d T e c h n o l o g y尘浓度大于 40 mg/Nm3时，DUC 系统无法长期保持除尘效果，脱硫出口烟尘浓度容易发生波动，烟尘出口排放超过 10 mg/Nm3的概率大为增加，容易出现环保排放小时均值超标情况。考虑目前电除尘器比集尘面积仅为 84.71 m2/（m3/s），除尘能力偏小，裕量不大，且脱硫DUC 投运的效果不佳，对高灰分煤种的适应性差，若后期 1#、2#锅炉全燃用高灰分内贸煤种后，对机组粉尘环保运行指标将带来很大压力及挑战。因此，为确保机组环保指标安全稳定，考虑 DUC 投运的效果及对高灰分煤种的适应性，为确保环保设施的可靠性，决定对电除尘装置进行扩容提效改造，拟将电除尘出口烟尘控制在 30 mg/Nm3以下，再经过脱硫 DUC 除尘系统的协同，达到烟尘排放不超过 10 mg/Nm3超低排放的 要求。1 电除尘改造实施方案经过充分的调研和论证，国能（福州）某热电公司决定采用提升电除尘工作效率和增加收尘面积（扩容）2 种一并改造的方式。改造工程主要分为 3 个部分：第1部分改造是在电除尘器进口喇叭口处增加收尘装置，增加收尘面积；第 2 部分改造是在第一、二、三、四电场末端等部位增加了收尘装置及相应的配套设施；第 3 部分改造是在电除尘器第三、四电场高频电源的基础上增加了脉冲电源。提升整个电除尘工作性能和适应复杂煤种的能力，要求改造后达到表 1中所列保证值。项目保证值除尘效率/%99.9出口烟尘浓度(标态、干基、6%O2)/(mg/Nm3)25脉冲电源投运/%出口烟尘浓度降低 15表 1 电除尘改造保证值电除尘扩容提效改造方案实施如下：1）在电除尘器进口喇叭口处增加收尘装置，对进入电除尘的烟气进行预收尘。将进口喇叭口处改造为迷宫式沉降室，收尘装置增设在进口喇叭内，布置在第二层均流板和第三层均流板之间。同时设计安装相关导流板，烟气风速从10 m/s以上经4 m多长路径（在0.6 0.69 s 的时间内）能降低到 1 m/s。设置独立、可靠的清灰装置，并保证喇叭口内部不堆灰，不影响气流分布均匀性，不影响一电场输灰系统1。收尘装置采用独立振打方式，每个喇叭口设置 6 个振打点，每台炉有 24 个振打点，顺序振打，保证收尘装置有效清灰。振打装置安装在进口喇叭的顶板上面，可以在线检修、维护及更换，保证清灰装置持续工作，不会失效。被振打清除下来的灰，下落到进口喇叭的下底板，沿着下底板的斜度流淌进第一电场灰斗内。振打杆穿过壁板时应保证密封不漏气漏水，振打机构应设置防雨罩。总体收尘面积增加 12 500 m2，阻力不大于50 Pa，确保有 10%15%的收尘能力。2）在三、四电场原高频电源的基础上加装脉冲电源。本次改造采用分体式基波高频电源叠加脉冲电源，脉冲电源频率为 100 Hz，脉冲宽度为 100 s。分体式脉冲电源，在结构上是高频基波电压与脉冲电压可分离的一种电源，在运行调整上有可调整余地，可以确保在叠加脉冲电源部分发生故障检修时，高频基波电源可不退出运行，确保除尘的持续运行2。由于三、四电场多为高比电阻的细颗粒烟尘，因此在三、四电场加装脉冲电源可得到最佳效果，因为高频基波叠加脉冲电源是一种能周期性输出兆瓦级能量的直流电源，可瞬间将电场电压提高到 100 160 kV，能量的瞬间释放提高电场内扩散荷电的作用，大大增强高比电阻粉尘及细微粉尘在电场中的荷电效果，从而提高粉尘的捕集效率，尤其在处理高比电阻及细微颗粒的粉尘方面具有无法比拟的优势，可以达到几倍甚至几十倍的提升效果，从而达到减排的目的。3）在第一、二、三、四电场末端等部位增加了收尘装置。收尘装置采用导电滤槽收尘装置及相应的振打配套设施。导电滤槽形状为深槽型，不锈钢材质，耐温耐腐蚀，具有良好导电性能，在导电滤槽上开有大小不一的透气孔，烟气阻力小3。导电滤槽布置在每个电场的末端，深槽开口方向对着阳极板末端，示意如图 1 所示。导电滤槽可有效拦截因获电不足或振打二次扬尘等原因逃逸出电场的粉尘，从而显著提高除尘效率。导电滤槽实际安装见图 2。整体的安装要求如下：（1）导电滤槽的整体高度应与收尘板高度相等，单个部件高度不能超过 1 m，组装后应可反复拆卸和安装，便于今后检修时能从电场后部进入电场，检修完后便于恢复。（2）导电滤槽的安装不得与放电极过近或过远，以确保与电场形成气流与粉尘的高效分离和捕集作用，安装距离比放电极与收尘板的设计放电距离大于10 30 mm。（3）导电滤槽所需新增的阳极振打装置应单独配2023.04 设备监理52检验与技术I n s p e c t i o n a n d T e c h n o l o g y装，振打装置使电极整体产生足够强的加速度，并设有防止振打器脱落的技术安全措施。图 1 导电滤槽工作示意图1234烟气气流1-阳极板；2-阴极线；3-导电滤槽；4-粉尘图 2 导电滤槽安装情况2 改造效果分析国能（福州）某热电公司电除尘扩容提效改造完成后，委托有资质的单位进行改造后的性能验收试验，用于检验改造效果。试验期间电除尘运行情况见图 3，试验数据见表 2、表 3。图 3 试验期间电除尘实际运行画面B1D1D2D3D4C1C2C3C4A1A2A3A4B2B3B4序号项目数值备注1机组负荷/MW600试验期间电除尘器D1 电场退出运行2出口烟气含氧量/%5.16（5.09/5.22）（AB 侧/CD 侧）3除尘效率/%99.85（99.90/99.81）（AB 侧/CD 侧）4出口烟尘浓度/(mg/m3)(标态、干基)21.6（15.6/27.2）（AB 侧/CD 侧）5折算排放浓度/(mg/m3)(标态、干基、6%O2)20.5（14.7/25.9）（AB 侧/CD 侧）表 2 脉冲电源投入序号项目数值备注1机组负荷/MW600试验期间电除尘器D1 电场退出运行2出口烟气含氧量/%5.23（5.11/5.34）（AB 侧/CD 侧）3除尘效率/%99.84（99.89/99.79）（AB 侧/CD 侧）4出口烟尘浓度/(mg/m3)（标态、干基）26.0（18.5/33.2）（AB 侧/CD 侧）5折算排放浓度/(mg/m3)（标态、干基、6%O2）24.7（17.4/31.8）（AB 侧/CD 侧）表 3 脉冲电源退出从试验数据可得出：1）电除尘器改造后出口烟尘浓度为 20.5 mg/m3(标态、干基、6%O2)，满足电除尘器收尘装置改造后保证值的要求。AB 侧除尘效率为 99.90%，满足改造后保证值的要求；CD 侧除尘效率为 99.81%，略低于保证值，但因试验期间电除尘器入口实测烟尘浓度低于设计值，且 CD 侧低温省煤器未正常投入运行，导致 CD 侧 C1、D1 电除尘器未能正常出力，影响 CD侧除尘效率，排放浓度低于保证值。