2×300 MW燃煤发电机组电除尘改造方案设计

卜春祥

（淄博市环境监测站，山东 淄博 255045）

2×300 MW燃煤发电机组电除尘改造方案设计

卜春祥

（淄博市环境监测站，山东 淄博 255045）

通过比较2×300 MW燃煤发电机组3种电除尘改造思路的可行性，综合考虑空间布置、运行的安全可靠性，确定采用袋式除尘技术加以改造。电除尘器改造为袋式除尘器的方案，包括主要设计参数选择、系统设计、改造工程费用与预期的环境效益。改造后，袋式除尘器运行安全、可靠，完全满足国家烟尘排放标准。

燃煤电厂；电除尘器；改造；袋式除尘器；方案

某电厂1#、2#机组为2台单机容量为2×300MW燃煤发电机组。每台机组各配备2台双室三电场卧式电除尘器。由于原电除尘器设计效率偏低，加上电除尘器已运行10余年，除尘器内部机械部件本身存在疲劳变形问题，部分极板发生变形，部分电气控制设备老化，除尘效率下降，烟尘排放浓度超标，需要对电除尘器进行改造，以满足烟尘排放标准的要求。

1 设计技术参数

1.1 锅炉技术参数

锅炉型式为1 025 t/h亚临界、燃煤、一次中间再热、自然循环固态排渣煤粉炉。锅炉燃烧系统采用冷一次风机热风送粉、对冲燃烧方式，24只美国B&W公司标准的EI—DRB双调风旋流燃烧器。配有高能自动点火装置的24只点火油枪，2台三分仓回转式空气预热器。

1.2 除尘设备技术参数

1台机组配2台双室三电场卧式电除尘器，以下为1台电除尘器技术参数:设计处理烟气量为95.29×104m3/h，电场截面积为197.2 m2，电场风速为1.342 m/s，比集尘面积为50.3 m2/（m3·s-1），电场有效高度为14.5 m，有效宽度为2×6.8 m。电场数3个，电场长度3×4.5m，烟气通道数2×17个；极间距400mm，阳极板GS3-750/SSPC/1.5，总收尘面积13 310 m2。阴极线:一电场为芒刺线RSB，二、三电场为螺旋线904L/φ2.7-6130；阳极振打方式为侧面传动旋转自由落锤式单面振打，阴极振打方式为垂直转动驱动上下两套振打轴系，单面振打。本体阻力≤196Pa，最大承受压力-5.883 kPa。本体漏风率≤3%，除尘效率≥98%，2台除尘器空间尺寸（长×宽×高）:27.165 m×35.865 m×35.535m。

2 电除尘器改造方案

2.1 除尘器改造思路

电除尘器改造方案一般有3种:对现有的电除尘器进行扩容改造，将电除尘器改造为电袋组合式除尘器，将电除尘器改造为袋式除尘器。

对现有的电除尘器进行扩容改造，包括增加新电场，增加电场高度，增加电场通道数，达到扩大收尘面积、电场截面积，更新极板极线和电控设备，提高收尘效率。

电除尘器改造为电袋组合式除尘器，一般保留原电除尘器一电场的极板、极线和高压电源等，将二、三、四电场改造为袋式除尘区。

将电除尘器改造为袋式除尘器，主要包括拆除电场内部的极板、极线、振打清灰装置、高压电源等，设置滤袋、袋笼、清灰装置等。

2.2 电除尘器的扩容改造

在极端煤种（灰分47%）工况下，除尘器入口烟尘浓度可能会高达35 g/Nm3，要达到烟尘排放浓度小于50mg/Nm3的要求，除尘效率需要达到99.86%以上。计算比集尘面积要大于69.2 m2/（m3·s-1），总收尘面积要大于20 376 m2，按此核算的电场截面积为280.4m2。由于阳极板高度为14.5m，增加电场高度已没有可能，要满足电场截面积要求，电场有效宽度需增加至2×9.6 m，也就是说要在原电场有效宽度2×6.8 m的基础上每侧增加2.8m。由于2台电除尘器相邻柱距仅为3m，空间不够。电场截面积可增加至为232 m2，电场风速仍高达1.27 m/s，粒子返流现象仍然会比较严重。这一措施存在的主要问题是对气流分布有不利影响，而且改造工程量大、复杂；即使改造后，电除尘器满足排放要求，也不一定能保证长期稳定达标排放[1]。因此，不考虑对现有电除尘器进行扩容改造。

2.3 电除尘器改造为电袋组合式除尘器

电袋组合式除尘器是通过电除尘与布袋除尘有机结合的一种新型的高效除尘器，通过前级设置一个电场的电除尘区，收集烟尘中大部分粉尘，特别是大颗粒粉尘，收尘效率达80%左右。未被收集的微细粉尘进入后置的袋式除尘区进行捕集[2]。

经过对现有的电除尘器进行电袋组合式除尘器改造方案计算，保留原电除尘器一电场的极板、极线和高压电源等，将二、三电场改造为袋式除尘区，布置滤袋、袋笼和清灰装置等；电除尘区电场风速1.49 m/s，电场风速过高，粒子返流损失大，降低除尘效率，计算收尘效率为74%。由于空间有限，袋式除尘区过滤风速在1.55 m/min以上，风速过高，粉尘冲刷严重，滤袋易破损，不利于滤袋的长寿命和可靠稳定运行，过滤风速高也会导致袋式除尘阻力大。因此，不考虑对现有电除尘器改造为电袋组合式除尘器。

2.4 电除尘器改造为袋式除尘器

由于烟尘排放标准的日趋严格，原有的电除尘器不能满足新的严格排放标准的要求，燃煤电厂将现役电除尘器改造为袋式除尘器的案例已十分普遍。袋式除尘器在我国燃煤电厂的应用呈急剧上升趋势，目前袋式除尘器在燃煤电厂已有几百台套以上的应用业绩[3]。将现役电除尘器改造为袋式除尘器可以保证低排放和安全、可靠、稳定运行[4]。

3 电除尘器改造为袋式除尘器的具体方案

3.1 袋式除尘系统的建立

将原来2台电除尘器的4个通道，改造成4个独立的袋式除尘单元，并联运行。空气预热器出口的锅炉烟气，经袋式除尘器高效净化后，通过引风机至烟囱排放。

设置压缩空气系统，用于袋式除尘器脉冲清灰和气动执行器的供气。设置安全防范措施，保证袋式除尘器安全、可靠、稳定。对现役引风机进行改造，提高风机全压，满足电除尘器改造为袋式除尘器后设备阻力增加的需要。

3.2 除尘器总体结构改造方案

3.2.1 原电除尘器结构保留部分

保留原电除尘器箱体外壳、支架；进、出口烟道基本不动；原进出口测试孔、补偿器不动；保留灰斗及灰斗阻流板；保留部分梯子平台。

3.2.2 拆除部分

拆除原电除尘器和部分烟道保温层，除尘器内部的极板、极线、吊挂装置及所有的振打装置，原进口气流分布板、出口槽形板，部分梯子平台，电除尘器内部杆撑拆除、移位。

3.2.3 改造部分

在两通道间加隔板，将原来一台电除尘器的双通道改造成为袋式除尘器的两个独立单元；在原电除尘器第三电场尾部加隔板封闭；改造原电除尘器端部箱形梁，设置袋式除尘器上箱体圈梁；圈梁上部安装新的袋式除尘器上箱体、花板和喷吹装置；在一、二、三电场空间内设置袋式除尘器的滤袋、袋笼；将原电除尘器出口喇叭改造为新的袋式除尘器排风接口；对原除尘器漏风、腐蚀、损坏部位进行修复。

3.3 主要设计参数选择

3.3.1 清灰方式的选择

清灰技术是袋式除尘器的关键技术，清灰效果决定袋式除尘器整个系统的成败。从目前国内燃煤电厂袋式除尘技术的使用情况分析，绝大多数为脉冲喷吹清灰技术。采用脉冲喷吹清灰技术的袋式除尘器有两种主要形式:旋转喷吹袋式除尘器和行喷吹袋式除尘器。这两种脉冲喷吹技术清灰彻底，清灰效果好，已在电力行业获得广泛的应用[5]。

3.3.2 滤料的选择

滤料是袋式除尘器的核心部件，选择合适的滤料十分关键。

从耐温、耐腐蚀性、强度及价格等方面综合比较，PPS被认为是最适于燃煤锅炉烟气净化的滤料之一。

从实际运行情况看，夏季排烟温度在160℃以上的时间比较普遍，极端煤种下排放温度达到170℃，比设计排烟温度135℃高出约30℃，这样的温度不利于PPS滤料的长期使用。燃煤灰分高是导致排烟温度高的主要原因，灰分高，使得炉膛受热面积减小，传热效果差，进而导致排烟温度高，锅炉热效率下降。如果采取增加省煤器的受热面积、加强吹灰管理、定时清灰的措施后，排烟温度控制在160℃以下，可以选择PPS滤料。

如果采取加强吹灰措施后，排烟温度仍经常在160℃以上，要选择P84、P84/PTFE复合滤料、PTFE覆膜的玻纤滤料等滤料。

3.3.3 袋式除尘器过滤风速的确定

高过滤风速，可以减少过滤面积和设备占地面积，节约投资；但过滤风速大，阻力会增大，运行能耗增加，对滤袋的磨损也会加大。较低过滤风速，会增大过滤面积和设备占地面积，投资加大；对滤袋的磨损也减弱。除了以上因素外，还要考虑烟气条件、滤料材质、清灰方式等。目前国内燃煤电厂应用的袋式除尘器过滤风速一般在0.9～1.1 m/min范围内，本方案选取1 m/min的过滤风速。

3.4 除尘系统的安全防范措施

3.4.1 设置喷水降温系统

当锅炉尾部排烟温度超过所选用的滤袋滤料允许温度时（例如165℃），开启设置的喷水降温系统降低烟气温度，防止滤袋损坏，降温幅度按20℃进行设计。

3.4.2 设置旁路系统

旁路系统包括旁路阀和旁路烟道，按50%烟气流量进行设计。当回转式空气预热器发生故障，出现异常高温，也可开启旁路，保护滤袋。

设置旁路烟道，会增加投资以及设备维护和检修工作，旁路阀烟尘存在泄露风险，会导致排放超标，因此是否设置旁路烟道，用户可根据锅炉实际运行情况确定。国内不少采用袋式除尘器的电厂没有采用旁路烟道，也有将已有旁路烟道封死的例子。

3.4.3 设置预喷涂系统

在锅炉点火之前，或在新滤袋使用之前，将粉煤灰喷入袋式除尘器，使滤袋表面附着一层粉尘，防止点火投油时未完全燃烧的油雾直接同滤袋接触，从而避免对滤袋的损害。在除尘器进口烟道设置喷粉装置，通过接口与灰罐车连接，实现预喷涂。粉煤灰来源是机组回收的飞灰。

3.5 袋式除尘器主要技术性能参数

两种除尘器的技术性能参数如表1所示。

4 除尘器改造工程概算

电除尘器改造为袋式除尘器的工程概算见表2。表中费用为单台炉，采用PPS滤料的费用没有包括风机改造部分；如采用P84、P84/PTFE复合滤料、PTFE覆膜的玻纤滤料，费用约增加400万元。

5 环境效益分析

按照火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2003） 的要求[6]，1#、2#炉烟尘排放浓度限制为50mg/m3，现役电除尘器改造为袋式除尘器后烟尘排放浓度可稳定低于50mg/m3，保证达标排放。

表1 袋式除尘器性能参数

表2 除尘器改造工程概算 万元

6 结论

（1）综合考虑空间布置、烟尘排放、除尘器的安全可靠性，现役电除尘器不适宜进行扩容改造或改造为电袋组合式除尘器，而改造为袋式除尘器是较为理想的选择。

（2）现役电除尘器改造为袋式除尘器，充分利用现有电除尘器箱体外壳、支架等，节省改造费用；设置喷水降温、旁路和预喷涂系统等安全保障措施确保除尘器安全、可靠运行，不影响锅炉的正常生产，完全满足国家烟尘排放标准。

[1]刘后启，林宏.电收尘器[M].北京:中国建筑工业出版社，1987.

[2]郝吉明，马广大，王书肖.大气污染控制工程[M].3版.北京:高等教育出版社，2009.

[3]赵毅，邵媛.袋式除尘器的发展及其在燃煤电厂中的应用[J].洁净煤技术.2008，14（4）:58-60.

[4]陈英明，沈卫星，陈安琪.电除尘器改为袋式式除尘器的应用[J]. 安全，2009（6）:12-14.

[5]王勇，汪长浩.袋式除尘器在300MW燃煤机组中的应用改造——以豫新发电有限责任公司袋式除尘器改造为例[J].中州大学学报，2011，28（5）:126-128.

[6]中国环境科学研究院，国电环境保护研究所.GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准[S].北京:中国环境科学出版社，2004.

Remoulding Scheme of Electro-precipitator on 2×300 MW Coal-fired Generating Units

Bu Chunxiang（Zibo Environmental Monitoring Station， Zibo Shandong 255045，China）

This article introduced the remoulding idea of electro-precipitator on 2×300 MW coalfired generating units，compared the feasibility of three remoulding schemes.Considering the spatial arrangement and the safety and reliability of operation，it finally selected the baghouse tech nique.Also it elaborated the remoulding scheme of electro-precipitator to baghouse，including the choices of main designparameters， system design， the costs of renovation project and the expect ed environmental benefit.After remoulded to baghouse， the operation is safe， reliable and fully meet the national emission standards.

coal-fired power plants； electro-precipitator； remoulding； baghouse； scheme

X701.2

A

1008-813X（2012）05-0068-04

10.3969/j.issn.1008-813X.2012.05.020

2012-08-27

卜春祥（1963-），男，山东邹平人，毕业于山东海洋学院水声专业，高级工程师，现从事环境监测管理与科研工作。