火电厂烟气除尘系统改造工程实例研究

金 辉，潘旭东

(1.江苏省邳州市环境保护局，江苏 邳州 221300;2. 江苏徐塘发电有限责任公司，江苏 邳州 221300)



火电厂烟气除尘系统改造工程实例研究

金 辉1，潘旭东2

(1.江苏省邳州市环境保护局，江苏 邳州 221300;2. 江苏徐塘发电有限责任公司，江苏 邳州 221300)

摘要：指出了江苏徐塘发电有限责任公司计划对电厂#7机组的烟气除尘系统进行了提标改造，在满足《火电厂烟气排放标准》(GB13223-2011)中规定的排放限值基础上，达到以天然气为燃料的燃气轮机组的排放标准，即烟尘排放浓度不大于5 mg/Nm3。该项目改造的技术方案对火电行业具有示范作用。

关键词：火电厂；烟气除尘；超低排放

1引言

为落实国家发改委《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020)》，江苏徐塘发电有限责任公司于2015年9月20日至12月20日对7号机组开展烟气污染物超低排放改造，2015年12月18日完工，2015年12月31日完成环保竣工验收。验收监测结果表明：7号机组烟囱二氧化硫排放浓度为16～21 mg/m3，氮氧化物排放浓度为28～31 mg/m3, 烟尘放浓度为1.9～2.2 mg/m3,符合超低排放标准。研究中单独分析了该公司烟尘超低排放改造工程，对火电行业具有参考示范作用。

2项目基本情况

江苏徐塘发电有限责任公司位于江苏省邳州市,公司现有320MW机组2台(简称#4～5机组)、330MW机组2台(简称#6～7机组)，其中#7机组于2005年底投产, 烟气除尘采用2台双室四电场静电除尘器，电除尘器设计参数为：设计煤种(Aar=28.5 %)除尘器入口含尘量33.11 g/Nm3，校核煤种(Aar=30.38 %)入口含尘量37.8 g/Nm3，除尘效率99.75 %，保证效率99.7 %。根据最新性能测试报告，经高频电源改造后，#7除尘器入口含尘量14.893g/Nm3,除尘器出口含尘量为18.8 mg/Nm3，除尘效率达到99.87 %。

3改造技术原则

电厂烟气除尘系统改造方案从现有装置实际运行情况出发，遵循“改造技术成熟、可靠、先进；改造措施经济、合理、有效；改造后设备运行稳定、安全；整机使用寿命周期长，达到燃机排放标准”的原则，针对存在的实际问题提出建设性的改造措施，做到“范围明确、重点突出、便于实施、缩短工期”。

4改造技术方案

采用低低温电除尘技术，在静电除尘器前入口烟道增加4组低低温省煤器，从汽机7、8号低加进出口引凝结水混流至70 ℃到低低温省煤器用来降低烟气温度，使进入静电除尘器的入口烟温不高于90 ℃，从而提高静电除尘器的除尘效率，使原静电除尘器的出口粉尘浓度不大于28 mg/m3。在脱硫系统后加装湿式电除尘，湿式电除尘为立式管式湿式电除尘，4个供电分区，除尘效率不低于80 %，改造后烟尘排放浓度﹤5 mg/m3。

燃煤机组烟尘排放浓度的目标是低于燃机排放限值，即低于5 mg/Nm3，对除尘效率要求极高，所选择的烟气除尘方案需有效脱除大量PM2.5细微粉尘。因此，项目在湿法脱硫装置后增设湿式静电除尘器，考虑湿法脱硫前的干式除尘器、湿法脱硫装置、湿式除尘器联合除尘方案。

考虑到干式除尘器效率较高，出口烟尘浓度相对较低，湿法脱硫装置除尘效率按40 %计，另外湿法脱硫装置出口液滴含有石膏颗粒，采用高效多级除雾器和相应措施后，吸收塔出口液滴含量≤40 mg/Nm3，按20 %含固量计，石膏颗粒浓度≤8 mg/Nm3。

目前国内火电厂运行的燃煤机组设计排烟温度一般为120～130 ℃，燃用褐煤时为140～150 ℃，且机组实际运行排烟温度普遍高于设计值，远高于烟气露点温度。排烟温度偏高，造成了锅炉效率下降、电除尘器除尘效率下降，脱硫耗水量增加等危害。

低温电除尘器是通过在电除尘器前端设置低温省煤器(烟气换热器)，使进入电除尘器的运行温度由常温状态(120～160 ℃)下降到低温状态(90～110 ℃左右，一般控制在酸露点以上10 ℃)，由于排烟温度的降低，进入电除尘器的烟气量减少，粉尘比电阻降低，除尘效率相应提高。从而实现余热利用和提高除尘效率的双重目的。

在低温电除尘器技术基础上，基于下述2点对于低温腐蚀的最新认识，发展出了进一步降低烟温从通常的120～160 ℃的低温状态下降到85～100 ℃(通常在酸露点以下)低低温状态的低低温除尘技术：①烟气温度降至酸露点以下时，气态SO3才能转化为液态酸雾。此时如灰硫比大于100，烟气中的SO3去除率可达到95 %以上。可有效降低电除尘器及下游设备发生低温腐蚀。②当壁温低于酸露点时，可以通过控制腐蚀量做到工程可以接受的有限腐蚀，使腐蚀量小于0.2 mm/年。

5技术优点

(1)低低温电除尘器将烟气温度降低到酸露点以下，由于烟气温度的降低，特别是由于SO3的冷凝，可大幅度降低粉尘的比电阻，消除反电晕现象，从而提高除尘效率。

(2)在压力一定时，排烟温度降低，烟气量下降，电场风速减小，除尘效率成指数关系提高。按锅炉空气预热器出口正常烟温120～135 ℃计，排烟温度每降低10 ℃，烟气量降低约2.5 %。

(3)气体温度降低，密度增大，击穿电压上升，呈反比关系。这是因为，当气体密度增大时，气体分子间隔减小，每个电子在电场中产生碰撞电离“自由行程”减小，因而电子可获得的速度和动能减小，电离效应减弱，气体不易被击穿。据计算，烟温每降低10 ℃，电场击穿电压上升约3 %。

(4)电除尘器烟气温度降至酸露点以下，气态SO3将转化为液态H2SO4雾。因烟气含尘浓度很高，粉尘总表面积很大，为硫酸雾的凝结附着提供了良好的条件，与粉尘粒子悬浮与烟气中形成气溶胶。

(5)增加了火电厂热量利用效率。以低低温省煤器热量用来加热锅炉冷凝水的方案为例。冷凝水在低低温省煤器内吸收的热量抵消了某一级低压加热器内的吸热，该级抽气量相应减少，减少的抽气量使低压缸做功增加，从而提高了热量利用效率。据估算，加装低低温省煤器后，工程机组可降低煤耗约 1.1 g/kW·h。

与普通电除尘扩容提效方案对比，低低温电除尘改造后实际比集尘面积节省约25.8 %(与煤种关联较大)，相当于可节省一个常规电除尘电场，从而节省占地、利于除尘提效改造。压力损失较原常规电场约增加860 Pa。增加低温省煤器4个/炉，将入口135 ℃的烟气温度降低到95 ℃以下，粉尘排放不超过28 mg/Nm3。

6环境与社会效益

6.1环境效益

7号机组超低排放改造工程已于2015年12月18日完工。江苏省环境监测中心于2015年12月28日和29日对公司7号机组进行了比对监测((2015)环监(气)字第(149)号)，监测结论为：7号机组烟囱烟尘排放浓度为1.9～2.2 mg/m3, 满足环保电价考核限值要求，CEMS比对合格。按年用原煤量75 万t考虑, 并根据环保部2014年核查数据：硫份1.02 %，烟尘排放浓度25.2 mg/m3考虑，项目实施后7号机组烟囱出口烟尘排放浓度按控制在≤5 mg/m3计算，可实施粉尘年减排147.2 t，环境效益十分显著。

6.2社会效益

最大限度地缓解当地粉尘污染情况，改善大气环境质量和当地的居住和旅游环境，有利于加强企业同周边群众的关系，为企业创造一个安定、团结的良好工作氛围，为企业在激烈的市场竞争中提高知名度。

参考文献：

[1]徐绍刚.燃煤电厂新排放标准下烟气治理设施升级改造的探讨[J]，科技资讯，2013(17).

[2] 廖增安，罗如生，蒙骝.燃煤电厂余热利用低低温电除尘技术研究与开发[C]∥中国环境保护协会电除尘委员会.第十五届中国电除尘学术会议论文集.北京：中国环保协会，2013.

[3]赵娜.除尘技术及设备研究[J].绿色科技，2013(11).

收稿日期：2016-03-29

作者简介：金辉(1976—)，男，工程师，主要从事环境保护工作。

中图分类号：TU834

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)10-0098-02