燃煤电厂电除尘器优化提效应用分析

2016-01-26卢权,张翼

电力科学与工程 2015年2期

关键词：电除尘器电站

卢　权,张　翼

(三河发电有限责任公司生产技术部，河北三河065201)

燃煤电厂电除尘器优化提效应用分析

卢权,张翼

(三河发电有限责任公司生产技术部，河北三河065201)

摘要：为进一步降低燃煤锅炉烟尘排放，以300 MW锅炉电除尘器为例，通过试验分析，调整导流板和气流分布板，优化除尘器各室流量偏差及气流分布，使气流分布相对均方根差值小于0.25，提高除尘器效率0.06%；通过电除尘器内部优化、高频电源技术的应用，进一步将烟尘排放浓度由43 mg/Nm3左右降至20 mg/Nm3以下，同时提出强化电厂除尘效果的技术措施。

关键词：气流均布；高频电源；除尘效率；电除尘器；电站

中图分类号:TK223.27

文献标识码：A

DOI:10.3969/j.issn.1672-0792.2015.02.005

收稿日期：2014-10-20。

作者简介：卢权(1982-)，男，硕士研究生，从事发电厂锅炉专业生产技术管理方面的工作,E-mail:luquan301@126.com。

Abstract：In order to reduce the dust discharging, taking 300 MW power boiler electrostatic precipitator as an example,the guide plates and uniformity allocation plates are adjusted,and the deviation and distribution of airflow in each room are optimized based on the analysis of test. The relative root mean square difference is reduced below 0.25, and the dedusting efficiency is raised 0.06%. The other optimization technologies like internal optimizing and high frequency power technology are applied, which reduces the dust concentration from 27 mg/Nm3below 20 mg/Nm3. The measure of enhancing dedusting effect is also introduced at the same time.

Keywords：airflow distribution uniformity; high frequency power; dedusting efficiency; electrostatic precipitator; power plant

0引言

国家《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011，要求燃煤电厂严格控制大气污染物排放，重点地区执行大气污染特别排放限值，烟尘排放限值降至20 mg/Nm3以下。为达到严格的排放标准，需要采用更高效的除尘技术与设备，但对已经投产多年的电厂，原有的除尘设备已经在达标限值附近排放，如何在原有的基础上，进一步降低烟尘排放浓度，提高除尘效率则更为经济合理。本文以300 MW机组电除尘器为例，通过除尘器气流分布试验调整，以及内部结构优化、高频电源等技术的应用，提高了除尘器性能，极大地降低了烟尘排放浓度，为同类型电除尘器的设计与优化及电厂粉尘控制提供参考。

1设备介绍

文中卧式、板式电除尘器配置在300 MW机组DG1025/18.2-Ⅱ6型亚临界参数机组中，锅炉为四角切圆燃烧方式、自然循环，单炉膛π型布置，燃用烟煤，平衡通风，固态排渣，每台炉

配两台5个电场除尘器，设计效率≥99.6%，气流均布系数<0.2。在优化调整前，除尘器出口烟气烟尘排放浓度为43 mg/Nm3左右，除尘器除尘效率为99.58%~99.67%之间，脱硫系统出口烟尘排放浓度为27~29 mg/Nm3，脱硫系统除尘效率为28%~38.3%。电除尘器的除尘效率低于设计效率。

2气流均布试验及调整

2.1　流量试验及调整

流量试验测试断面布置在距进口喇叭小口法兰约3 m位置，每个烟道的测试断面截面尺寸均为2.3 m×3.5 m。在烟道顶部均匀开5个测孔，每个测孔布置7个测点，每个截面共布置35个测点[1,2]。冷态气流分布测试时电场气体流速为0.487 m/s，雷诺数为345 077，热态设计电场烟气流速为0.811 m/s，冷态测试时工况雷诺数占热态设计的99.80%，冷态测试时的雷诺数与热态工况雷诺数基本相等，证明冷态与热态气流运动，动力相似[4]。

电除尘器进口烟道流量分配试验结果如表1所示。

表1　电除尘器进口烟道流量分配试验结果

从表1可知，A列进口烟道1，2两室的风量分别为239 178 m3/h，215 990 m3/h，相对流量偏差为±5.09%；B列进口烟道1，2两室的风量分别为220 061 m3/h，228 683 m3/h，相对流量偏差为±1.92。A列两室的流量分配未能满足≤±5%的要求。流量产生偏差，会使流量大的一室比集尘面积降低5.09%，换言之流量分配均匀的情况下，除尘效率可有明显的提高。为调整A列中两室的流量分配，在进口烟道三通管前的斜管内加装导流板，该管段内上游原有导流板保留。

根据各测试断面的速度场分布呈上大下小、靠直角弯头内侧小外侧大的趋势，调整各测试断面的速度场，一是取消进口烟道联通烟箱内原有导流板，重新布置10块新的导流板；二是取消测试断面前的直角弯头内的原有导流板，重新布置5块新的导流板，如图1所示。

图1　烟道加装导流板示意图

2.2　均布试验及调整

电场气流均布测试断面选择在第一电场入口断面，在每个测试断面沿电场宽度方向每隔1个气流通道布置1列测点，沿电场高度方向第1行测点距极板顶端467 mm，以下每隔933 mm布置一行测点，每个测试断面共布置了180个测点。表2给出电除尘器A列1室第一电场气流分布试验结果，其他室类似。

表2　A列1室第一电场入口气流分布测试　m/s

续表

通过除尘器4个室的电场试验分析，可知A列1，2两室第一电场入口断面平均风速分别为0.513 m/s，0.461 m/s，分布均匀性分别为0.287，0.301；B列1，2两室第一电场入口断面平均风速分别为0.495 m/s，0.513 m/s，分布均匀性分别为0.351，0.333。各室支进口烟道测试断面的速度场相对均方根差值均大于0.25，未达合格标准[4]。分析认为：电场内气流分布不均匀，容易造成气流速度不同的区域所捕集的粉尘量不同，风速低处捕尘量增大，但不能弥补风速高处少捕集的粉尘；并且，局部气流速度太高，出现冲刷极板或灰斗内的粉尘，产生二次扬尘现象；三是气流紊乱，振打时易带走粉尘；四是流速低处，电晕线上积灰多，会抑制电晕，使放电不均匀；五是气流旁路，使粉尘和气流不经过收尘区。根据一些经验公式和以往测试结果可推算出，如果将气流分布的相对均方根差值0.318调整到0.25合格水平，流量分配满足要求，除尘效果可提高26%以上，有效地降低除尘器出口排放。

根据试验结果调整进口喇叭气流均布装置，考虑调整的难易程度、合理性和经济性，结合原除尘器的多孔分布板设计开孔率，以局部区域调整的方式，对分布板开孔率进行调整。其中A列1室和B列2室分布板开孔率调整如图2，3所示，图中的阴影部分为整改区域。由于分布板孔径较大，整改区域采取每个圆孔堵掉一半的措施。对于个别点风速比较大的区域比较没有规律性，暂不作调整，A列2室、B列1室由于分布板与侧壁板间的间隙较大，致使第1列的风速过大，采取分布板边缘加装阻流板的措施[5,6]。

图2　A速度场分布云图及调整区域图

图3　B速度场分布云图及调整区域图

2.3　性能比较

通过调整入口导流板减少进口烟气流量偏差，以及调整分布板开孔率，优化气流分布。A列、B列两室进口烟道的流量均能满足≤±5%标准要求，A列1室、A列2室、B列1室、B列2室四个室的相对均方根差值均能达到≤0.25合格水平。调整前后电除尘器的试验结果如表3所示。

表3　调整前后电除尘器的数据对比

由多依奇公式可知趋进速度越高其除尘效率越高，可定性分析调整前后的效率，对比电除尘器优化前后性能的优异，此次调优化调整前后的趋进速度分别是6.27 cm/s,6.43 cm/s，调整后电除尘器的趋进速度大于调整前2.6%。可见在相同的烟气流量、比集尘面积条件下，调整前的除尘效率99.71%，调整后的除尘效率99.77%，调整后除尘效率提高。

3优化及改造

电除尘器气流分布试验及气流优化，一定程度上提升电除尘器的性能，但影响电除尘器的因素除了气流分布外，还有内部结构、振打清灰、振打周期及其振打产生二次扬尘、粉尘比电阻、电晕放电形式和供电方式等因素[8]，又通过以下提效技术应用，进一步提高电除尘器除尘效果。

(1)在试验前曾对该除尘器一些电场的极距进行了检查，发现异极距偏差达±15 mm以上。极距产生偏差将严重影响电场放电，降低击穿电压和工作电压。由于除尘效率与工作电压的平方成正比，所以这将大大地降低除尘效率。进一步调整极距，使极距满足≤±5 mm的要求。

(2)除尘器第一电场电晕线为RS芒刺线，其他电场均采用螺旋线。由于前电场粉尘比较粗，越往后粉尘也将越细，为保证前两电场的除尘效率，将第二电场也更换为芒刺线。

(3)所有电场进行高频电源改造，提高除尘效率。相对而言，高频电源设备运行稳定可靠，电能转换效率可以达到93%左右[7]，输出频率高可以达到20 kHz，避免了工频电源受到峰值电压的影响，电流降低造成除尘效率降低的影响。

通过气流分布调整和以上各项优化提效措施的应用，电除尘器除尘效率提高至99.89%，除尘器出口烟尘排放浓度平均值由50 mg/Nm3降为19 mg/Nm3左右。

4进一步提高性能措施

此外，通过分析认为，还可通过以下措施进一步降低电站烟尘排放：

(1)根据粉尘前级电场粗、后级电场细的特性，拟通过调整，改变后级电场电晕线的放电特性，使每个电场放电得到充分发挥。

(2)通过在电除尘器入口增设烟气余热利用节能循环装置，在有效节能的同时，又可以将烟气温度降低20~40 ℃以上。烟气温度降低后，可以减少12%~24%以上烟气流量，提高12%~24%以上比集尘面积，从而有效地提高除尘效率；降低了飞灰工况比电阻，增加粉尘的荷电量，提高了电场强度，相应地提高了电场工作电压，能明显地提高除尘效率。

(3)湿法脱硫采用浆液洗涤的气液接触方式，具有良好而稳定脱硫效果的同时还具有明显的降尘作用[9,10]。拟进一步分析研究脱硫系统除尘性能，以提高其辅助除尘效果。最终降低脱硫系统出口烟尘排放浓度。

(4)根据机组负荷及煤质情况，细化电除尘器的运行调整。目前电除尘器的改造及运行调整比较粗放，进行调整还没有一定的标准，拟对相关参数的调整还在不断摸索的阶段，通过电除尘的优化调整，摸索最优的运行参数。

5结论

(1)通过实验数据分析，调整优化气流分布，提高了电除尘器效率，同时通过除尘器内部结构优化，更换电场电晕线结构形式，应用高效节能高频电源等，使电除尘器除尘效率提高99.89%，出口烟尘排放浓度平均值降低19 mg/Nm3左右。

(2)结合实际提出进一步优化除尘效果的技术措施，对大部分已经投产多年，粉尘排放已经在达标限值附近排放的燃煤电厂，如何在原有基础上提高除尘效率，进一步降低排放浓度，给出了经济合理的技术参考。

参考文献:

[1]赵勤虎，贾玉堂，刘立鹏，等. 电除尘器气流分布均匀性试验研究[J].陕西电力,2008,36(8)：41-44.

[2]田文华．电力系统化学与环保试验[M]．北京: 中国电力出版社,2008.

[3]王松岭.流体力学[M]. 北京: 中国电力出版社,2007．

[4]赵勇凯，蒋蓬勃.电除尘器气流分布均匀性试验评判标准探讨[J].电站系统工程, 2008,24(3)：68.

[5]赵俊起，刘同欣，张津.电除尘器气流均布装置最佳开孔率和孔形的实验研究[J].电力情报, 2001,(1)：39-41.

[6]何剑，徐国胜，李丽梅. 电除尘器气流均布影响因素试验分析[J].电力环境保护，2006,22(3):40-42.