低低温电除尘系统在超超临界机组中的应用

2018-04-10高燕武陈红兵

电力与能源 2018年1期

高燕武，李　朋，陈红兵

(华能国际电力股份有限公司长兴电厂，上海　201913)

燃煤发电仍然是我国电力的主要来源。在燃煤机组排放的烟气中，含有大量污染物，其中大部分污染物是引起酸雨、雾霾的主要污染源。随着经济的发展，环境保护意识的不断提高，国家对火电厂大气污染物排放要求也越来越高[1-2]。2011年，由国家环境保护总局及国家质量监督检验检疫总局联合颁布并实施了GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》。新标准规定，重点地区燃煤锅炉烟尘排放限值为20 mg/m3。

同时，浙江省人民政府于2013年12月出台了《浙江省大气污染防治行动计划(2013—2017年)》，所有新建、在建火电机组必须采用烟气清洁排放技术，达到燃气轮机组排放标准要求，即烟尘排放限值为5 mg/m3。

面对日益严酷的环保要求，华能长兴电厂在兴建初期就要求将烟尘排放指标控制在5 mg/m3以下。因此，长兴电厂采用超净排放技术，低低温省煤器—低低温电除尘—吸收塔联合脱硫除尘一体技术，通过控制低低温电除尘入口温度实现高效除尘的目的，联合高效脱硫系统的除尘功能将烟尘的排放浓度控制在5 mg/m3以下，从而实现机组的超净排放指标。

1　机组概况

华能长兴电厂“上大压小”工程2×660 MW高效超超临界燃煤机组，分别于2014年12月17日和12月29日投产发电。锅炉为超超临界参数变压运行垂直管圈直流炉，由哈尔滨锅炉制造有限公司设计制造，型号为HG-1968/29.3-YM7。

低温省煤器(烟气冷却器)分成两个部分，分别布置在电除尘器之前的两个垂直烟道上，系统设置有循环回水管路及功能旁路。烟气流程：空气预热器出口→烟冷器入口烟道→烟冷器本体(烟道)→烟冷器出口烟道→电除尘器入口；烟冷器入口凝结水引自于7号低加出口，经烟冷器装置加热后进入6号低加入口；任何工况下，低温省煤器出口烟温性能保证值≤90±1℃。

每台炉配有低低温电除尘器两台。每台除尘器设有5个电场，采用串联形式，每两台除尘器实行并联运行；每台炉(二台电除尘器)配用高频电源装置20套；电除尘本体由浙江菲达环保科技股份有限公司生产；在锅炉燃用设计煤种时除尘效率≥99.782%，低温省煤器投运及燃用设计煤种、校核煤种1时，电除尘器出口烟尘≤15 mg/Nm3。

2　控制排放技术方案

华能长兴电厂采用烟气协同治理技术，烟气协同治理技术是指在同一设备内实现两种及以上的烟气污染物的同时脱除，或为下一流程设备的污染物脱除创造有利条件，以及某种烟气污染物在多个设备间高效联合脱除的技术。烟气协同治理技术的最大优势在于强调设备间的协同效应，充分提高设备主、辅污染物的脱除能力，在满足烟气污染物治理的同时，实现经济、优化及稳定运行。

电厂为实现烟尘的超低排放，主要技术路线就是：烟气冷却器(FGC)+低低温电除尘器(ESP)+高效除尘的石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置(FGD)+烟囱。形成一整套相辅相成的高效设备组合。烟气流程及设计参数见图1。

图1　烟气流程及设计参数

除尘器前设置烟气冷却器(FGC)：主要功能是使大部分SO3在烟气降温过程中凝结并被烟尘(烟气冷却器出口烟气温度低于酸露点温度并工作在高灰区域)充分的吸附和中和，从而有效地防止低温腐蚀的发生，同时实现余热利用或加热湿法脱硫后的净烟气，而且其出口的烟尘粒径会增大，有利于烟尘在除尘器和脱硫吸收塔内被脱除。

低低温电除尘器(ESP)：主要功能是实现烟尘的高效脱除，同时实现SO3、汞的协同脱除。当烟气经过烟气冷却器时，烟气温度降低，导致烟尘比电阻降低，从而可以提高除尘效率，同时还可脱除吸附在烟尘中的SO3和汞。

高效除尘的湿法脱硫装置(FGD)：主要功能是实现SO2的高效脱除，同时实现烟尘、SO3、汞的协同脱除。在保证脱硫效果的同时，通过优化设计脱硫塔(喷淋层和除雾器)，烟气治理系统的除尘效率可大幅度提高，并脱除烟气中剩余的SO3和Hg2+。

3　投产效果

华能长兴电厂低低温电除尘系统自机组投运以来已连续运行近2年，能够很好地适应长兴电厂超超临界机组的运行方式，满足机组对超净排放的要求。不同负荷下低低温电除尘出口烟尘浓度与净烟气烟尘浓度见图2。

图2　不同负荷下低低温电除尘出口烟尘浓度与净烟气烟尘浓度

在不同负荷条件下，低低温电除尘器能够很好地跟踪，满足高效除尘脱硫吸收塔入口烟尘浓度要求≤20 mg/m3。经过吸收塔的喷淋除尘，吸收塔的除尘效率可以达到85%，从而实现机组对烟尘超净排放的要求≤5 mg/m3。

半年间低低温电除尘器、净烟气出口烟尘浓度及烟气量的关系见图3。

图3　半年间低低温电除尘器、净烟气出口烟尘浓度及烟气量的关系

2017年上半年，华能长兴电厂2号机组低低温电除尘系统运行情况，月平均烟气量1 920 t/h，低低温电除尘器出口烟尘浓度能够控制在15 mg/m3以下，在经过高效除尘脱硫吸收塔的除尘后能够进一步将净烟气的出口烟尘浓度控制在5 mg/m3以下，从而实现机组对烟尘超净排放的标准。

机组投运以来，能够稳定将烟尘排放浓度控制在燃机排放标准以下，实现烟尘的超净排放。

4　存在问题

低低温电除尘系统投运至今，运行中主要存在以下几点问题。

(1)系统投运以来，曾出现过输灰管堵灰而被迫导致机组停运处理的事件。灰斗采用气化风机及辅汽加热器来提高灰斗内灰的流动性，加热器设计温度为160℃，而在实际运行过程中，很难将温度控制在160℃附近，由于电除尘灰斗距离机组辅汽联箱有较长的距离，如果出现沿途或末端疏水不畅、管道保温措施不到位、管道位置布置不合理等情况，将会大大降低加热器末端温度。从而引起灰斗内的灰得不到充分加热、保温，而进一步影响灰的流动性，出现输灰不畅，乃至堵灰的严重后果。低低温电除尘器设计入口烟温为90±1℃，较一般电除尘的入口温度低，这在降低了烟气体积的同时，也存在出灰流动性差等问题。我厂每台炉设4根输送灰管，其中2根粗灰管和2根细灰管，A、B侧布置。电除尘器一、二电场灰斗和省煤器、脱硝灰斗合并后由A、B侧粗灰管输送，电除尘器三、四、五电场灰斗由A、B侧细灰管输送，如果输灰顺控不理想，也存在输灰不畅的风险。

(2)系统中低温省煤器运行过程中，出口烟温无法达到设计值90±1℃。低温省煤器位于空预器与低低温电除尘器之间，主要作用在于降低低低温电除尘器入口烟气体积、降低粉尘比电阻，以及利用烟气余热提高锅炉给水温度。由于锅炉给水的初始温度，随季节性变动较大，在夏冬两季尤为明显。夏季，一二次风、给水初始温度较高。介质必需吸热热量降低，会引起锅炉排烟温度有所上升，常在设计值之上10℃左右运行，从而导致低温省煤器出口烟温偏离设计值。冬季，一二次风、给水初始温度较低。介质必需吸热热量增加，会引起锅炉排烟温度有所降低，常在设计值以下10℃左右运行，从而导致低温省煤器出口烟温低于设计值，必要时还需增开低温省煤器旁路阀来维持必要的出口烟温，保证低低温电除尘器入口温度值。

(3)输灰系统出力减弱。影响输灰系统正常运行的因素有很多。电厂采用的输灰系统，主要是程序控制为主，人为干预为辅的运行模式，合理的顺控设计是整个系统正常运行的关键所在，其中主要涉及输灰压缩空气压力，落灰、输灰时间长短，省煤器、SCR输灰时间与电场输灰之间的协调等，都会影响输灰系统出力。

经过不断地运行调整，这些问题都不同程度地得到解决或缓解。