低低温电除尘器在1000MW机组燃煤电厂的应用

吴金，赵海宝，郦建国，郭滢，何毓忠

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

引言

低低温电除尘技术可大幅提高除尘效率、去除烟气中大部分SO3、提高湿法脱硫的协同除尘效率，且节能效果显著[1、2]，与其他除尘技术相比具有优越的经济性，已成为近几年国内燃煤电厂烟尘超低排放的主流技术，且已在多台1000MW机组上实现工程应用。本文结合应用实例，分析了低低温电除尘器的电控参数特征，为燃煤电厂低低温电除尘器的新建和提效改造项目提供参考。

1 技术路线及主要参数

浙江某电厂3号炉1000MW改造机组采用以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线，电除尘器出口设计烟尘浓度不大于15mg/m3，系统不设置湿式电除尘器，通过高效湿法脱硫装置协同除尘，实现出口颗粒物排放浓度在5mg/m3以下，采用的技术路线为：SCR脱硝+烟气冷却器+低低温ESP+高效湿法脱硫装置（WFGD），如图1所示。

图1 某电厂3号炉1000MW技术路线图

该机组低低温电除尘器主要设计煤、灰成分见表1，主要技术参数见表2。每台炉配套2台三室四电场电除尘器，每个电除尘器的进口烟道各设置1台烟气冷却器，将烟气温度降低到约90℃，如图2所示。

表1 主要煤、灰成分 （单位：%）

表2 低低温电除尘器主要技术参数

图2 低低温电除尘器及烟冷器布置图

2 与常规电除尘器性能比较

为比较低低温电除尘器与常规电除尘器主要性能参数，将浙江某电厂3号炉1000MW机组的低低温电除尘器与4号炉1000MW机组的常规电除尘器进行对比，总集尘面积和煤种相同，经第三方测试，低低温电除尘器出口烟尘浓度为9.98mg/m3，常规电除尘器出口烟尘浓度为24.4mg/m3，低低温电除尘器除尘效率明显提高。表3为以上两台机组在某一时段的运行参数对比，电除尘器低低温提效改造后，有效提高了二次电压和二次电流，在提高电除尘器除尘效率的同时，运行电耗也有所增加。

3 二次电压

根据击穿电压的经验公式，燃煤电厂的一般除尘烟气工况下，烟气温度每降低10℃，电除尘器电场击穿电压将上升3%左右[3、4]。

式中：U击实际击穿电压（V）；U0温度为T0时的击穿电压 （V）；Tt上升温度（℃）＋273（K），T0= 273K。

在实际应用中，由于烟气温度降低到酸露点以下，SO3冷凝成硫酸雾，大幅度降低粉尘比电阻，消除了反电晕[5、6]，击穿电压有更大的上升幅度，如浙江某电厂1000MW机组电除尘器，表3表明，烟气温度在140℃时，二次电压一般在30～45kV，而在90℃时，二次电压在55～79kV，二次电压明显提升，有利于除尘效率提高。

4 板电流密度

极配型式为芒刺线和480C阳极板，同极间距为400mm时，常规电除尘器板电流密度一般为0.3～0.35mA/m2，而国内多台1000MW机组低低温提效改造后板电流密度提升明显，可达0.45～0.5mA/m2，如图3所示，由于低低温提效改造后电除尘器击穿电压升高，板电流密度增大，粉尘荷电量增加，有利于除尘效率的提升。

电流和电压是电源选型的主要参数，常规电除尘器高频电源选项时，电压一般选68～72kV，电流按板电流密度乘以供电分区集尘面积的值选择，其中板电流密度一般选0.3～0.35mA/m2。

低低温电除尘器时，由于板电流密度提高，在考虑余量和经济性的情况下，电源的板电流密度建议按0.45～0.5mA/m2选型计算，由于击穿电压升高，二次电压建议选72kV或更高。

表3 1000MW机组4号炉常规电除尘器与3号炉低低温电除尘器某时段运行参数对比

图3 5套1000MW机组电除尘器某时段板电流密度对比

5 小分区设置

对于低低温电除尘提效改造项目，板电流密度增加后，原电源容量可能不足。某电厂1号、2号炉1000MW机组第一电场原电源容量较低，因此，在低低温提效改造的同时进行了小分区改造，如图4所示。

图4 小分区示意图

相比之下，小分区改造只需适当改动阴极框架，增加阴极振打和吊挂数量，投资费用低，不但解决了电源容量不足的问题，同时也可提高除尘效率[7]。

6 极配型式

如图5所示，常规电除尘器由于芒刺线放电电流大，适合应用于粉尘浓度高的前端电场；螺旋线二次电压高，适合应用于粉尘粒径小的后端电场[8]。当采用低低温电除尘技术时，从表3案例可知，螺旋线和芒刺线均可达到较高的二次电压和二次电流。

图5 阴极芒刺线和螺旋线

7 结论

（1）低低温电除尘技术在1000MW机组应用的适应性较好，可在较好经济性前提下实现15mg/m3甚至10mg/m3以下的出口烟尘浓度要求。

（2）相比常规电除尘器，低低温电除尘器二次电压和二次电流明显提高，低低温提效改造尤其是1000MW机组改造时，需注意电源容量的匹配选型，当极配型式为芒刺线配480C阳极板，同时极间距为400mm时，板电流密度建议选0.45～0.5mA/m2，电压建议选72kV或更高。

（3）当改造的电除尘器单个供电分区集尘面积较大或低低温提效改造后电源容量不足时，可采用小分区解决电源容量不足问题，并可提高除尘效率。

[1] 柳生隆志，土屋喜重，大西召一，等.Recent Electrostatic Precipitation Technology [J].三菱重工技报，1996，33（1）：69-73.

[2] 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.

[3] 森雄介，積田佳満，松本有夫，等.Operation Results of IHI Flue Gas Desulfurization System -Unit No.1 (1000 MW) of Hitachinaka Thermal Power Station for Tokyo Electric Power Co.，Inc. [J].石川島播磨技報，2005，45（1）：30-35.

[4] 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.

[5] 名嶋慎司.石炭火力用低低温电气集尘装置.住友重机械技报，2001，146（10）： 35-38.

[6] 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.

[7] 赵海宝，胡露均，何毓忠.电除尘器“低低温+小分区”改造应用研究[J].电力科技与环保，2016（3）：28-30.

[8] 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.