电除尘低低温改造设计及工程应用

杨 倩

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)



电除尘低低温改造设计及工程应用

杨 倩

(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)

低低温电除尘改造是燃煤电厂实现超低排放的改造方法之一，可实现电除尘器稳定运行和粉尘10 mg/m3以下的超低排放要求，实现节能和减排双重目标。对某项目电除尘器进行低低温改造，包括灰斗蒸汽加热改造优势、经济性及具体改造方法，绝缘子热风吹扫布置设计，改造结果显示其方法合理，符合实际工程设计和应用要求，为常规电除尘器低低温电除尘提效改造提供了参考。

低低温电除尘改造；灰斗；蒸汽加热；超低排放

随着三部委关于《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)》的推进，各地区陆续开始全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造。对常规电除尘器进行低低温改造，可实现燃煤电厂粉尘排放不高于10 mg/m3的超低排放要求[1-2]，针对燃煤电厂超低排放改造的具体项目改造方法的探究显得非常紧迫。

某电厂5号机组电除尘原设计指标为93 mg/Nm3，已不能满足国家《火电厂大气污染物排放标准》规定的重点地区烟尘排放低于10 mg/m3的环保标准和《行动计划》要求2017年达到超低排放的环保要求，需对其进行改造。

1 某电厂330 MW机组电除尘器背景

某电厂330 MW燃煤机组，锅炉由哈尔滨锅炉厂设计制造，每台炉配备GE型结构的双列双室四电场静电除尘器。原单台除尘器主要参数如表1所示。

表1 原除尘器主要参数

2 某电厂330 MW机组电除尘低低温改造总体方案

某电厂330 MW机组电除尘低低温改造总体方案如图1所示，包括电除尘器第一电场电加热改造为灰斗2/3高度的蒸汽加热，绝缘子加装热风吹扫装置，人孔门周围贴不锈钢板防腐[1-2]。

图1 电除尘器低低温改造总体方案

3 灰斗蒸汽加热改造分析

3.1 灰斗加热改造原因

由于低低温电除尘器烟气温度低，被收集下来的粉尘温度相应较低，流动性变差，易引起灰斗积灰和堵灰[3-5]，为避免此类问题，在低低温电除尘改造时，需将灰斗加热高度由常规的灰斗1/3增加到2/3。

3.2 灰斗蒸汽加热经济性分析

对某电厂330 MW机组电除尘器第一电场灰斗采用蒸汽加热和电加热进行经济性比较，如表2所示。对比结果显示，低低温除尘器改造成蒸汽加热，相对于电加热而言，每年可节约13.8万元以上加热运行费用，约2年内可收回一次投资增加的投资，灰斗采用蒸汽加热经济性具有明显的优势。

表2 灰斗蒸汽加热和电加热项目费用比较

3.3 灰斗蒸汽加热在低低温改造的适应性

灰斗加热采用电加热时，可随时方便地停止加热，对于烟气温度在120℃以上的常规电除尘器，当环境温度较高时，灰的流动性较好时，可方便地关闭电加热，经济性和操作便捷性较好。据调查，南方地区烟气温度120℃以上的常规电除尘器在环境温度较高时可长时间关闭灰斗加热，且不发生堵灰现象。因此，过去常规电除尘器宜选用灰斗电加热。

但对于低低温电除尘器，由于烟气温度降低，加热面积要求增大，加热功率远远大于常规电除尘器，且需长时间保持加热。因此，电加热方法在低低温电除尘器的适用性较差。

因此，低低温改造一般需将灰斗高度1/3的电加热或蒸汽加热改造为2/3的蒸汽加热。

3.4 灰斗蒸汽加热改造方法设计

电除尘器灰斗结构主要采用板筋结构，现有燃煤电厂配套电除尘几乎都采用 “板筋+管撑”结构。对原灰斗保温棉及外护板保护性地拆下，露出灰斗钢结构，在相应的灰斗主筋和次筋的蒸汽盘管的安装位置割出缺口，然后装入蒸汽盘管，如图2所示。

图2 盘管安装后结构示意图

灰斗盘管安装后，对主筋次筋割断位置进行加固，如图3所示。通过较高规格的角钢或槽钢对局部的缺口进行加固，加固强度高于改造前原灰斗强度，从而满足灰斗钢结构设计要求和工程实际应用要求。

图3 盘管安装后灰斗筋板加固

某电厂电除尘器灰斗蒸汽加热改造现场如图4所示(未装保温)。

图4 某电厂电除尘器灰斗盘管改造现场

4 绝缘子热风吹扫改造

4.1 绝缘子热风吹扫改造的必要性

电除尘器中应重点考虑绝缘子表面的沿面放电，即表面爬电问题。据统计，电除尘器70%的故障是绝缘故障。绝缘故障绝大部分原因是绝缘子表面爬电引起的，这是在粉尘、腐蚀物质等污染环境中工作的电除尘绝缘子不可避免的核心问题。而电除尘器进行低低温改造后入口烟气温度在酸露点以下，尤其须引起高度重视[6]。

对于低低温电除尘器，阴极瓷套外部虽然有电加热，但绝缘瓷套导热性能差、厚度大，因此内部的温度还是与烟气温度相同低于酸露点温度，可能会产生酸露，加上粉尘的粘附，导致瓷套绝缘下降，影响除尘性能，甚至出现放电短路[7]。

因此，应加装良好的保温和加热措施，热风吹扫系统可采用电加热热风发生器。

4.2 某电厂电除尘器绝缘子结构

某电厂330 MW机组电除尘器为BE型结构，绝缘子加热装置系统如图5所示。绝缘瓷件的保温规格与常规设计基本相同，但绝缘子室需要更有效的加热，并需对绝缘子室设置热风吹扫系统以保证绝缘瓷件内壁干净不沾灰。

图5 BE型绝缘子结构简图

4.3 某电厂绝缘子热风吹扫设计

针对某电厂5号炉330 MW GE型电除尘器，在设置热风吹扫装置时，需在顶盖内分布的绝缘子瓷套进行热风吹扫，以防低低温状态下瓷套结露和积灰。由于顶盖以下为保温空间，因此将热风发生器产生的热风输送管路布置在保温箱内，从而达到热风降温幅度低的效果，主视布置如图6所示。

图6 绝缘子热风吹扫主视图

热风发生器及输送管路俯视布置如图7所示，电除尘器每个通道相应布置一个热风发生器，通过管路输送热风至每个绝缘子瓷套。

图7 绝缘子热风吹扫俯视图

绝缘子瓷套热风吹扫位置如图8所示，热风输送管路将热风最终输送至绝缘子瓷套相应位置，并吹扫瓷套。

图8 瓷套加热吹风口设置

某电厂5号炉330 MW机组热风发生器布置安装后，实景如图9所示，对保温箱外侧的热风输送管道进行保温。

图9 某电厂电除尘器热风发生器实景图

5 结语

(1)以某电厂5号炉330 MW机组电除尘器低低温改造为例，介绍分析了低低温改造的一个典型案例。

(2)分析了灰斗蒸汽加热改造的必要性、经济性以及具体的改造方法，包括蒸汽加热与电加热经济性对比、适用性对比、改造方法等。

(3)分析了通过设置热风吹扫装置以防止电除尘器绝缘子瓷套结露和破裂的方法，设计了GE型电除尘器热风吹扫方案，以及在项目中的具体实施方法。

[1] YOSHIO NAKAYAMA，SATOSHI NAKAMURA，YASUHIRO TAKEUCHI，et al. MHI High Efficiency System—Proven technology for multi pollutant removal[R]. Hiroshima Research & Development Center， 2011: 1-11.

[2] 赵海宝，郦建国，何毓忠,等. 低低温关键技术研究与应用[J]. 中国电力， 2014,47(10):117-120.

ZHAO Hai-bao, LI Jian-guo, HE Yu-zhong, et al. Research and application on low-low temperature electrostatic precipitator technology[J]. Electric Power,2014,47(10):117-120.

[3] MORI YUSUKE，TSUMITA YOSHIMITSU，MATSUMOTO ARIO，et al. Operation results of ihi flue gas desulfurization system-unit no.1(1000mw) of hitachinaka thermal power station for TEPCO[J]. IHI Engineering Review. 2006.39(1): 22-26.

[4] STEPHENL .FRANCIS，ANDREAS BCK ，PER JOHANSSON. Reduction of rapping losses to lmprove ESP performance [C]. 11th International Conference on Electrostatic Precipitation， 2008:45-49.

[5] 土屋喜重，川西好光，大西召一，等. Very cold electrostatic technology of advanced flue gas treatment system for coal-fired boiler[J]. 三菱重工技报， 1997,34(3):158-161.

[6] 中国环境保护产业协会电除尘委员会.燃煤电厂烟气超低排放技术[M]. 北京. 中国电力出版社， 2015:57-67.

[7] 何毓忠, 赵海宝, 郦建国,等. 低低温电除尘器灰硫比计算及中国煤种分析[J]. 环境工程, 2015, 33(2):76-79.

HE Yu-zhong, ZHAO Hai-bao, LI Jian-guo, et al. Calculation of dust/SO3 ratio for low-low temperature electrostatic precipitator and analysis of coals in China[J]. Environmental Engineering, 2015,33(2):76-79.

(本文编辑：严 加)

Design and Application of Low-Low Temperature Electrostatic Precipitator Reform

YANG Qian

(Zhejiang Feida Environmental Science & Technology Co., Ltd., Zhuji 311800，China)

As a new technology for reforming old electrostatic precipitator, low-low temperature electrostatic precipitator (LLT-ESP) reform can achieve the goal of dust emission reduced to less than 10 mg/m3and less energy consumption. The LLT-ESP reform method applied in a plant exhibit its advantages and economy, as well as the concrete method of hopper steam heating reform, and the layout design of hot air sweeping for insulator. The reform results show that the method is reasonable and accords with the actual project, providing reference to LLT-ESP reform of conventional ESP.

LLT-ESP reform; hopper; steam heating; ultra-low emission

10.11973/dlyny201605021

杨 倩(1980)，女，工程师，从事电除尘器设计及管理工作。

X701.2；M621.7+3

B

2095-1256(2016)05-0624-04

2016-07-28