低低温电除尘技术针对电厂的适用性分析

　何毓忠，何海涛

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江　诸暨　311800）

低低温电除尘技术针对电厂的适用性分析

何毓忠，何海涛

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江诸暨311800）

结合长兴电厂实际工程项目的实施情况，通过其煤质分析、酸露点计算、灰硫比计算、选型程序计算等分析，说明通过以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线可满足其5mg/Nm3的排放要求，并列出了低低温电除尘器总体方案设计图，可为相关项目提供参考。

低低温电除尘器；技术路线；应用；技术研究

1　工程概况

《浙江省大气污染防治行动计划（2013年～2017年）》要求2017年底前，所有新建、在建火电机组必须采用烟气洁净排放技术，达到燃气轮机组排放标准要求。在此背景下，作为新建火电机组的华能长兴电厂2×660MW燃煤机组的烟尘排放限值确定为5mg/Nm3。

华能长兴电厂位于铁路宣杭线和吕山港之间的长兴县吕山乡金村东侧。华能长兴电厂“上大压小”工程是在关停现有的两台老机组（125MW+135MW）的基础上，利用浙江省内关停的小火电机组发电容量，新建2×660MW超超临界燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝装置，并留有扩建条件。

华能长兴项目配置的低低温电除尘器在设计煤种、校核煤种1工况下，当入口烟气温度在90℃时，其出口烟尘排放浓度保证值≤15mg/Nm3，然后通过高效脱硫系统的除尘作用最终实现烟囱出口烟尘排放目标值≤5 mg/Nm3。

2　煤质分析

煤成分见表1；灰成分见表2；烟气其它性质见表3。

表1　煤成分　（单位：％）

表2　灰成分　（单位：％）

表3　烟气其它性质

3　长兴电厂低低温电除尘技术适应性分析

3.1酸露点计算

（1）酸露点定义

锅炉适用的煤、石油以及天然气等都含有一定量的硫分，因此燃料燃烧产生的烟气中不仅含有一定量的水蒸汽，而且含有一定量的SO3，当烟气温度降到某一临界温度时，SO3与烟气中的水蒸汽凝结生成硫酸雾，此临界温度即为烟气酸露点。

（2）酸露点测试方法

烟气酸露点的测量方法主要有光学法、电气法和酸沉积数量法等，但迄今为止，国内在含尘烟气酸露点直接测定技术方面尚存在一定问题，且实施难度较大，因此，目前的酸露点直接测试方法在实际工程中并不常用。

（3）酸露点计算方法

目前，工程设计中主要还是按照国外经验公式方法来估算烟气酸露点，主要是借助前苏联文献（主要是1973年版的锅炉热力计算标准）中的经验公式。前苏联热力计算标准方法中推荐的烟气露点温度计算公式为：

式中：

式中：ΦH2O为烟气中水蒸汽体积分数，vol％。

采用前苏联公式，针对低低温电除尘机组，对华能长兴电厂2×660MW机组低低温电除尘器（设计煤种：神华混煤）的酸露点进行了计算，设计煤种与校核煤种1的酸露点值分别为：98.87℃和96.82℃。此酸露点的计算未考虑脱硝的影响，脱硝会使酸露点温度提高约3℃。

3.2灰硫比计算

低低温电除尘器一般不会产生低温腐蚀，但由于烟气温度降至酸露点以下，SO3在热回收器中冷凝，形成具有腐蚀性的硫酸雾，并吸附在烟尘表面上，对于部分含硫量高、灰分较低的煤种，灰硫比不大于100时，硫酸雾可能未被完全吸附，则应考虑低温腐蚀的风险。低低温电除尘器及热回收器的腐蚀程度可用烟气的灰硫比（D/S）评判。

（1）灰硫比定义

灰硫比（D/S），即粉尘浓度（mg/m3）与SO3浓度（mg/m3）之比。

（2）灰硫比估算公式

根据灰硫比的定义和SO3吸附在粉尘表面的规律，推导出燃煤电厂烟气灰硫比的估算公式③和SO3流量的估算公式④。

式中：

η1——燃煤中收到基硫转化为SO2的转化率（煤粉炉一般取90％）；

η2——SO2向SO3的转化率（为0.8％～3.5％，一般取1.8％～2.2％）；

M——锅炉燃煤量，t/h；

Sar——煤中收到基含硫量，％；

q——锅炉机械未完全燃烧的热损失（在灰硫比估算时可取0％）；

Q——烟气流量，m3/h。

烟气中的SO3浓度或流量数据宜由锅炉制造厂或脱硝制造厂提供，当缺乏制造厂提供的数据时，SO3浓度或流量按式④进行估算。当锅炉制造厂或脱硝制造厂不能提供SO3浓度或流量数据时，SO2转化为SO3的转化率η2取1.8％～2.2％，对于低硫煤（含硫量小于1％）可取2.2％，对于中高硫煤可取1.8％。

（3）灰硫比与腐蚀的关系

经相关专家分析，对于华能国际现有燃煤电厂，即使对于高硫煤，当灰硫比大于50时，也不会产生低温腐蚀风险，而实际上，我国绝大部分煤种灰硫比大于50，一般均大于100，所以笔者认为烟气灰硫比设定大于100是合适的。

华能浙江长兴电厂2×660MW机组灰硫比计算过程见表4。

表4　华能浙江长兴电厂2×660MW机组灰硫比计算

华能浙江长兴电厂2×660MW机组灰硫比计算值为218，可认为不存在低温腐蚀危险，适合应用低低温电除尘技术。

3.3选型程序计算

引进FLAKT公司具有国际一流水平的选型技术，可根据各种不同的煤种、粉尘、烟气特点、烟气温度以及除尘要求进行计算机自动选型。电除尘器选型计算采用多依奇公式或麦茨公式，其公式分别如下：

多依奇公式：

式中：η——除尘效率（％）；ω——驱进速度（m/s）；A——总集成面积（m2）；Q——烟气流量（m3/s）。

麦茨公式：

麦茨公式一般k取0.5。ωk与工作温度、湿度、进口浓度、工作压力及煤质元素S、Na2O、K2O、P2O5、Li2O、SiO2、Fe2O3、Al2O3、TiO2、CaO、MgO、SO3等相关。ωk一般在25～50之间，常规30～40之间，而ω取值仅在5～10之间。采用麦茨公式后，提高了电除尘器选型的精度，这从ω值与ωk值之间的大小也说明了这一点。针对华能长兴电厂“上大压小”新建工程2×660MW机组低低温工况条件下，分别对不同煤种通过引进的选型程序进行了选型计算，最终通过评审确定最合适的方案。总之，通过上述酸露点计算、灰硫比计算及菲达选型程序的计算表明，低低温电除尘技术对长兴电厂的燃用煤种具有很强的适应性。

4　长兴电厂低低温电除尘技术总体方案设计

通过专家评审，结合菲达在电除尘器设计制造方面多年来积累的经验以及菲达的选型程序的计算结果，最终确定长兴电厂所采用的低低温电除尘器技术为双室5电场，方案如下图所示。

长兴电厂低低温电除尘器总体方案设计图

5　结论

本文分析了华能长兴电厂660MW超超临界燃煤机组低低温电除尘器的设计、应用，概述了长兴电厂的项目概况、设计要求、煤质分析等，从酸露点计算、灰硫比计算、相应选型程序选型计算等方面证实了长兴电厂适合采用低低温电除尘技术，并列出了长兴电厂的总体方案设计及基本参数选择的依据，各关键应对措施在该工程设计、施工过程中得到实施和完善，取得了预期效果。

［1］郦建国，郦祝海，何毓忠，等.低低温电除尘技术的研究及应用［J］.中国环保产业，2014（3）：28-34.

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［3］马广大.大气污染控制工程［M］.北京：中国环境科学出版社，2004.

［4］龙辉，王盾，钱秋裕.低低温烟气处理系统1000MW超超临界机组中的应用探讨［J］.电力建设，2010，31（2）：70-73.

［5］中国环境保护产业协会电除尘委员会. 电除尘器选型设计指导书［M］.北京：中国电力出版社，2013.

Engineering Application of Low-low Temperature ESP Technology

HE Yu-zhong，HE Hai-tao
（Zhejiang Feida Environmental Science & Technology Co.，Ltd，Zhejiang Zhuji 311800，China）

In combination with the implementation situation of Changxing power plant practical projects，and based on the coal quality analysis，acid dew point calculation，ash sulfur ratio calculation，selection procedures computing analysis，this paper illuminates to adopt the flue gas collaborative treatment technical line by taking low-low temperature（LLT） ESP technology as a core and could meet their emission demands of 5mg/m3. The paper lists LLT-ESP overall program design map and so as to provide a reference for the related projects.

LLT-ESP；technical route；application；technical study

X701

A

1006-5377（2016）10-0069-04