西夏热电公司湿式电除尘器改造

朱学辉，满永刚

（1.宁夏电力投资集团有限公司，宁夏 银川 750001；

2.宁夏电力投资集团西夏热电有限公司，宁夏 银川 750021）

西夏热电公司湿式电除尘器改造

朱学辉1，满永刚2

（1.宁夏电力投资集团有限公司，宁夏 银川 750001；

2.宁夏电力投资集团西夏热电有限公司，宁夏 银川 750021）

为了满足“重点地区”燃煤电厂烟尘排放国家标准要求，针对西夏热电公司一期2× 200 MW供热机组除尘设备现状结合现有除尘器改造技术进行分析研究，提出了在湿法脱硫后加装湿式电除尘器的改造方案。应用结果表明：改造后的机组烟尘排放浓度＜10 mg/Nm3，不仅满足了国家对“重点地区”燃煤电厂烟尘排放标准要求，而且达到了＜10 mg/Nm3的超低排放要求。

200 MW供热机组；烟尘排放浓度；湿式静电除尘器

随着雾霾现象的日益严重，2011年，国家对工业企业大气污染物排放控制提出了新的要求，文献［1］中规定燃煤电厂烟尘排放限值为30 mg/ Nm3，重点地区排放限值为20 mg/Nm3。新的排放标准及环境空气质量标准的实施，对燃煤电厂除尘器技术提出了更高的要求，西夏热电公司地处银川市，执行重点地区排放标准，原有除尘设施按照旧的国家标准［2］≤50 mg/Nm3设计，实际运行均值在45.2 mg/Nm3，已经不能满足新的国家环保标准要求，需要对现有除尘系统进行改造。

1 除尘设备现状及改造方案研究

1.1 除尘设备现状

西夏热电公司一期2×200 MW供热机组，安装2台200 MW超高压抽凝式汽轮发电机组配2台670 t/h超高压煤粉锅炉，分别于2008年8月和11月投产。锅炉烟气除尘系统配套双室四电场高效静电除尘器，采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，1炉1塔布置。原除尘系统按照旧标准≤50 mg/Nm3设计，电除尘器出口烟尘排放浓度均值约为90 mg/Nm3（±10 mg/Nm3），经过湿法脱硫系统后约有50%的下降，最终烟囱出口烟尘排放均值为45.2 mg/Nm3，除尘系统运行情况良好，能够满足原设计要求，但未达到新标准提出的≤20 mg/Nm3的排放标准。因此，需要通过设备改造来解决烟尘排放超标问题。

1.2 改造技术方案的研究

目前国内市场上，针对新的排放标准的实施，有电袋复合式除尘器、低温电除尘器、湿式电除尘器等改造技术［3］。由于本工程属于老厂改造，除尘器改造方案的选择要因地制宜，选择性能保证最可靠，适合公司实际情况的改造方案。

1.2.1 电袋复合除尘器技术方案

保留原电除尘器一电场，对一电场内部极板、极线以及控制系统部分进行恢复性检修，取消二、三、四电场，在后3个电场位置增加布袋除尘器［4］。电袋复合除尘器是通过电除尘与布袋除尘有机结合，充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，弥补了电除尘器和布袋除尘器的除尘缺点。优点有：

（1）除尘效率较高，不受比电阻的影响，无论煤种如何变化都可保证出口排放≤20 mg/Nm3。

（2）由于改造在原电除尘器内部进行，无需改动除尘器外部设备，改造工期短。

缺点有：

（1）需要管理2套除尘系统；

（2）除尘器阻力额外增加约650 Pa，后期引风机运行费用较高。

（3）换袋成本较高，旧滤袋资源化利用率较小。

1.2.2 高频电源+旋转极板技术方案

原电除尘器所有电场基本不动，仅对其内部极板、极线以及控制系统部分进行恢复性检修，一、二电场电源改为高频电源，增加第五电场为旋转极板电场。旋转极板电除尘器的工作原理与传统电除尘器一样，仍然是依靠静电力来收集粉尘［5］。优点是对不同煤种的适应性增强，可保证出口排放≤20 mg/Nm3。缺点是移动电极存在转动部件，且主要结构位于电除尘内部，一旦发生故障需停机处理。

1.2.3 湿式电除尘器技术方案

在脱硫塔出口增加湿式除尘器，对脱硫后净烟气进行除尘。湿式电除尘器也是电除尘器的一种，对粉尘的捕集原理与电除尘器相似，但在清灰方式上有所不同，湿式电除尘器取消传统振打清灰方式，用一套喷淋系统取代振打系统，直接将水雾喷向电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，共同对粉尘粒子起捕集作用［6］。由于取消振打，避免了二次扬尘的出现，同时电场中有大量饱和水汽，可以大幅降低粉尘比电阻，提高运行电压，达到更高的收尘效率。优点是：

（1）用水流冲洗清灰，没有振打装置，不受二次扬尘、比电阻、燃煤变化影响。

（2）在湿式电除尘器里，多场作用与相变、团聚等机理，共同促进微小颗粒物高效凝并“长大”，实现高效脱除。水雾使SO3、PM10以下等级的细微粉尘及有毒重金属等物质形成气溶胶。电场对水雾等气溶胶高效脱除，有效改善烟囱透明度，满足更长远的国家空气质量控制要求。

（3）湿式电除尘器对少量的SO3有很好的脱除作用，因此，能有效缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本。

（4）有效解决湿法脱硫带来的石膏雨环境问题。

改造方案的缺点：

（1）因湿式电除尘器的运行温度低于SO3露点以下，同时还有冲洗水，SO3必然会对除尘器内部件腐蚀，这样就要求湿式除尘器的壳体和内部件必须能耐腐蚀。针对湿式电除尘器的腐蚀问题，通常湿式电除器的壳体为普通碳钢加内壁衬鳞片，极板、极线和支撑件均采用不锈钢材料，但这客观上增加了湿式除尘器的造价。

（2）湿式除尘器通常需要大量水冲洗极板和极线，从而产生一定的水耗。

以上3种技术改造方案都可保证烟道出口烟尘排放≤20 mg/Nm3，但是，电袋复合除尘器技术方案和高频电源+旋转极板技术方案布置在湿法脱硫前端，不能解决湿法脱硫出口烟气的石膏携带问题，通常脱硫出口石膏携带量可达到5～8 mg/Nm3，如果要求出口烟尘排放≤10 mg/Nm3，那么只有湿式电除尘器能够保证，因此，西夏热电公司选择脱硫出口加装湿式电除尘器作为粉尘排放技术改造方案。

2 改造方案

2.1 湿式电除尘器布置及设计选型参数

新增设的湿式电除尘器布置在脱硫吸收塔与烟囱之间，利用引风机改造拆除脱硫增压风机腾出的空地布置，脱硫塔出来的净烟气经过湿式电除尘器进一步除尘后再接入烟囱排放。根据场地条件，湿式电除尘器采用两电场，水平进、出风的结构设计方案。为了满足新的粉尘排放标准要求，并考虑标准进一步提高的可能性，在选择湿式电除尘器主要设计参数时，适当提高入口粉尘浓度设计值为80 mg/Nm3，出口粉尘浓度按照＜10 mg/Nm3的标准设计（粉尘包括石膏在内，烟气状态取干基、标态、6%氧）。为了保证较高的除尘效率，选定湿式电除尘器的内部烟气流速为1.99 m/s，保证烟气在电场中有足够的处理时间。改造基本设计参数见表1。

表1 西夏热电公司湿式电除尘器基本设计参数

2.2 湿式电除尘器运行控制特点

西夏热电公司湿式电除尘器采用刚性金属极板及金属锯齿阴极线，材质均为SUS316L。其中阴极线采用免焊接型式绷紧在阴极框架上，避免了因焊接损伤和应力腐蚀造成阴极线断线，保证了电场性能稳定。

为了保证湿式电除尘器的正常运行，防止绝缘子结露，设置热风吹扫系统，使得绝缘子的最低温度高于烟温以上20～30℃，以保证良好绝缘。

通过控制软件的优化，提高细微火花检测水平，优化火花控制功能，从而实现临界火花控制，在潮湿环境、连续喷淋的条件下，保证高压设备能够稳定运行，提高湿式电除尘器的运行电压，保证除尘效率。

2.3 湿式电除尘器灰水循环处理系统

湿式电除尘器水系统的作用是将工业水送往除尘器顶部，通过喷嘴对湿式电除尘器进行喷淋，在阳极板上形成均匀水膜，将阳极板上收集的灰尘去除，同时对阴极线等内部构件进行定时冲洗，确保湿式电除尘器正常稳定运行。湿式电除尘器灰水处理系统遵循灰水高效分离，水循环利用的原则，采用灰水处理循环利用系统，先将灰水中和后，经高效分离装置去除悬浮物，达到喷淋水质要求后再循环使用，可避免喷嘴过度磨损。分离出来的少量悬浮物含量高的废水作为湿法脱硫工艺补水，湿式电除尘器再补充等量工业用水，实现大系统物料平衡，无污水处理成本，节约了用水。项目配套的灰水循环处理系统包括：碱储罐、卸碱箱、循环过滤水箱、补给水箱、加碱泵、循环水泵、补给水泵、过滤泵、灰水分离器及相关仪控、管件等。灰水系统工艺流程见图1。

图1 湿式电除尘器灰水系统工艺流程

3 改造效果评价

通过对电袋复合除尘器技术方案、高频电源+旋转极板技术方案、湿式电除尘器技术方案的研究及对比，湿式电除尘器技术方案不但可以有效脱除烟气中的残余烟尘，而且解决了石膏雨问题，通过合理的选型及良好的配套系统，工程实施后，取得了良好的效果。

（1）西夏热电公司分别于2014年10月、2015年10月完成了1号、2号机组湿式电除尘器改造工程，1号、2号机组实际运行中烟囱出口烟气浓度＜10 mg/Nm3。烟尘排放平均值由45.2 mg/Nm3降低至＜10 mg/Nm3，低于文献［1］中“重点地区”的粉尘排放≤20 mg/Nm3的排放标准。

（2）2015年12月11日，由国家环保部、发改委、能源局印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》［7］，要求具备条件的电厂达到超低排放标准，其中，烟尘排放要求不高于10 mg/ Nm3。西夏热电公司除尘系统不需要做进一步改造即可达标，目前，烟尘1号机组排放浓度7.96 mg/Nm3，2号机组排放浓度2.67 mg/Nm3。

（3）湿式电除尘器不但有效脱除了烟气中的残余烟尘，而且可以收集脱硫烟气中石膏、气溶胶等污染物，解决了石膏雨、气溶胶等问题，有着良好的社会效益。

4 结论

（1）西夏热电公司一期2×200 MW供热机组湿式电除尘器改造工程实施后，实测烟尘排放浓度＜10mg/Nm3，达到了改造工程设计要求，烟尘排放量＜20 mg/Nm3低于国家标准要求的排放标准，并满足国家超低排放标准。

（2）西夏热电公司一期2×200 MW供热机组湿式电除尘器工程项目经过2年多的安全稳定运行，验证了该技术能够满足电厂对设备安全可靠性的要求，能有效控制湿法脱硫后烟尘污染物的排放。

（3）湿式电除尘器技术在西夏热电公司一期2×200 MW供热机组的成功应用，为同类燃煤电厂大气污染物综合治理积累了宝贵的工程实践经验。

［1］ GB 13223—2011,火电厂大气污染物排放标准［S］.

［2］ GB 13223—2003，火电厂大气污染物排放标准［S］.

［3］ 杨晓东.300 MW热电联产机组技术丛书除灰除尘系统和设备［M］.北京：中国电力出版社,2008.

［4］ DL/T 461—2005,燃煤电厂电除尘运行维护管理导则［S］.

［5］ 胡志光.电除尘器运行及维修［M］.北京：中国电力出版社,2004.

［6］ 谢广润.陈慈萱.高压静电除尘［M］.北京：水利电力出版社,1993.

［7］ 国家环保部、发改委、能源局.全面实施燃煤电厂起低排放和节能改造工作方案［Z］.北京：国家环保部、发改委、能源局，2015.

Improvement of wet electrostatic precipitator in Xixia Thermal Power Plant

ZHU Xuehui1,MAN Yonggang2
(1.Ningxia Power Investment Group Ltd.,Yinchuan Ningxia 750001,China;
(2.Xixia Thermal Power Company of Ningxia Power Investment Group Ltd.,Yinchuan Ningxia 750021,China)

In order to meet the demand of dust emission national standard in important area,analyzes the status quo of dust elimination equipments of 2×200 MW heating supply units in the first term construction of Xixia Thermal Power Plant and researches the technique of the current dust precipitator,puts forward the improvement scheme to add wet electrostatic precipitator installation after the wet desulfurization.The application result shows that after the improvement,the unit dust emission concentration is＜10 mg/Nm3,not only satisfies the demand of dust emission national standard in important area,but also reaches the extra low emission demand of＜10 mg/Nm3.

200 MW cogeneration unit;dust emission concentration;wet electrostatic precipitator

TK284.5

B

1672-3643（2017）01-0067-04

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.01.014

2016-11-15

朱学辉(1980)，男，工程师，从事电力工程技术管理工作。

有效访问地址：http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.01.014