低低温电除尘技术在600MW火电机组上的应用

谢庆亮

（福建龙净环保股份有限公司，福建 龙岩 364000）

1 背景

截至2012年底，我国发电装机容量达到11.45万千瓦，同比增长7.8%，为世界第一电力装机大国。其中，火电81,917万千瓦（含煤电75,811万千瓦、气电3827万千瓦），占全部装机容量的71.5%。当前，煤炭燃烧仍是我国粉尘污染的主要来源之一，为更好地适应环境保护工作的新要求，环保部颁布了排放新标准《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）。

新排放标准的提高促使现役燃煤火电机组中的大部分机组需进行除尘提效改造，因此除尘改造的市场极大。由于受场地、空间及工期等条件的限制，利用传统除尘技术手段进行节能减排改造，存在一定的局限性，急需高效、简洁、实用的提效技术。低低温电除尘技术在上述背景下应运而生。该技术是在原电除尘器的基础上，采取合理的技术改造方案，可实现工期短、工程量小、投资额少，并能符合新标准下达标排放的要求。

2 低低温电除尘技术原理简介

低低温电除尘技术是国内企业借鉴日本的低低温技术及低压省煤器技术，并与现有电除尘技术进行有机结合后开发出的一项集高效除尘、节能减排于一体的新技术。低低温电除尘技术在电除尘器的前端设置烟气余热利用系统，采用汽机冷凝水与锅炉尾部的热烟气进行热交换，使进入电除尘器的烟温从通常的120℃～170℃下降到90℃～110℃，接近烟气酸露点上下的低低温状态，可带来以下好处：1）烟气温度降低后，烟尘比电阻也随之降低，有利于提高电收尘效率；2）烟气温度降低后，烟气量相应下降，减小电除尘电场风速，有利于细微粉尘的捕集；3）实现烟气余热的回收利用，降低机组发电煤耗，节约电煤消耗；4）对于配套湿法脱硫系统的机组，由于烟温降低后，可减少湿法脱硫的工艺耗水量。

3 宁德电厂技术方案

福建大唐宁德电厂3#、4#两台600MW燃煤发电机组，每台炉配套双列双室五电场静电除尘器，然而由于现燃用煤种与设计煤种的偏差，造成排烟温度比原设计值高出许多。随着国家粉尘排放最新标准的出台，机组的除尘提效改造势在必行。结合大唐宁德电厂发电机组的实际场地条件，采用了低低温电除尘改造技术。

（1）在原电除尘器进口喇叭处和前置竖井烟道处共设置了两级烟气换热装置，两级换热器串联使用，使汽机凝结水与热烟气实现深度热交换，电除尘器的运行温度由原来的150℃下降到95℃左右，降温后烟气的体积流量和烟尘比电阻得以降低。

烟气余热利用节能装置改造示意见图1；烟气余热利用节能装置换热工艺回路方案见图2。

图1 烟气余热利用节能装置改造示意图

图2 烟气余热利用节能装置换热工艺回路方案

（2）对原电除尘机电设备进行全面检修与升级，包括通过CFD分析计算更换原气流均布装置、电场阴阳极修复与调校、灰斗措施、振打装置升级检修与调试、前电场应用高频电源、电除尘高低压电控设备升级改造等，以提升节能减排效果。

（3）在原电除尘的IPC集成控制系统基础上，结合烟气余热利用系统热控设备控制要求，开发配置1套烟温调节与电除尘自适应控制系统。该系统由控制柜及现场操作箱组成，控制柜内含专用控制器及人机界面，具备通信接口，可与IPC系统进行数据通信，也可与工厂DCS系统连接，接受DCS指令。对锅炉负荷、烟温、电除尘电场运行参数、伏安特性曲线族、反电晕指数、烟尘浊度等数据引入并分析处理，根据计算机自动计算的结果，自动跟踪并寻找电除尘运行参数的最佳工作点、最佳烟气温度点范围并实时监控除尘器粉尘出口排放情况，实现动态调节换热总量，改变换热后的烟气温度，使电除尘器工作在最佳状态等要求，实现高效节能目的。

4 改造后降温前后的电除尘器运行参数对比

4.1 烟温变化

在机组满负荷（600MW）运行时，A列烟气温度从150℃降低至93℃左右，降温幅度约达到57℃；B列烟气温度从145℃将至91℃左右，降温幅度约为54℃。整体降温超过55℃（低于102℃的烟气酸露点），降温效果均超过设计要求（见图3）。

图3 降温效果

4.2 电除尘二次电压变化

在机组负荷580MW时，电除尘器其中一列投入低低温与未投入低低温时二次电压（kV）数据比较见下表。

数据比较表

由上表可知，电除尘器在投入低低温后的二次电压较未投入低低温，在相同的电流极限、相同的运行方式下，电除尘运行电压普遍有升高，尤其在三、四、五电场电压升高更为明显。

4.3 电除尘伏安曲线变化

图4、图5的左边是未投入低低温的伏安特性曲线，右边是B列是投入低低温（均全波运行状态）的伏安特性曲线。

图4 第一电场

图5 第三电场

从图4、图5的伏安曲线可看出，投运低低温与未投入低低温的电除尘器在一、二电场反电晕现象不明显，三、四、五电场反电晕现象较明显，由此（并参照电压运行参数）可得知，低低温投入对三、四、五电场的影响较大，更有利于后电场电压升高。并且由于后电场的运行电压升高，也更有利于对细微粉尘的收集。

5 改造后的性能测试结果

宁德电厂4#机组提效改造完毕运行半年后，由检测部门进行了性能测试，测试结果表明：

（1）在空预器出口烟温为150℃的工况下，经余热利用装置换热降温幅度平均可达到55℃以上，降温效果达到并超过设计要求。

（2）按比电阻测试报告可知：其中经一级降温装置可使烟气温度降低23℃～24℃，比电阻降低幅度平均达到5.57×1010Ω.cm，烟气粉尘比电阻下降明显。

（3）粉尘排放值下降幅度明显，从原约60mg/Nm3下降到20mg/Nm3，除尘效率得到大幅提高。电除尘出口粉尘排放浓度满足并优于设计值要求。

（4）SO3脱除测试表明：在增设换热装置后，SO3脱除率达到73.78%，电除尘器出口烟气中SO3含量下降幅度明显。

（5）材料低温腐蚀测试表明：Q235和SPCC两种材料的耐腐蚀性能都较强，腐蚀级别都达到5级以下；SPCC平均年腐蚀率为0.0412mm/a，Q235平均年腐蚀率为0.0537mm/a。

（6）热力系统试验表明：在600MW负荷时，汽机的热耗下降52kJ/kW·h以上；在450MW负荷时，汽机的热耗下降69kJ/kW·h以上。

（7）本体实测阻力≤350Pa。

6 结语

对于现有的燃煤火电厂发电机组采用烟气余热利用低低温电除尘改造技术，粉尘排放符合最新的国家排放标准，并可降低电厂发电煤耗、降低湿法脱硫系统的工艺耗水量，尤其是对于较高烟温工况的燃煤锅炉，具有更高的经济、环保效益。因此，烟气余热利用高效节能电除尘改造技术是一种集“提效、减排、节煤、节水”于一体的减排节能实用技术，具有较为显著的推广应用价值。

需要强调的是，粉尘减排是靠电除尘器来完成的，低温省煤器没有收尘功能，不能说单纯在电除尘前加装一个低温省煤器，就可实现减排节能。对于电除尘提效改造项目，用户在选用该技术时，要注意低低温烟气的工艺特点并有针对性措施，同时，要注意检修与升级原电除尘机电设备，包括通过CFD分析计算改进原气流均布装置、电场阴阳极修复与调校、振打装置升级检修与精细化调试、前电场应用高频电源、绝缘子加热及灰斗保温调整等等，方可全面提升烟尘减排、节能低耗以及可靠运行的效果。

[1]林万超.火电厂热系统节能理论[M].西安：西安交通大学出版社，1994.

[2]岑可法.锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀的防止原理与计算[M].北京：科学出版社，1994.

[3]廖增安，等.电除尘器烟气预处理节能装置在粤嘉电力135MW-CFB上的开发应用[G].第十四届中国电除尘学术会议论文集，2011.