探讨630MW燃煤机组静电除尘器节能减排的应用

谢虎军

摘要：近年来，我国对环境保护提出了很高的要求，国家对燃煤机组污染物排放有了较为严格的控制。新颁布的GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》规定了燃煤电厂烟尘排放质量浓度由50mg/m3降至10mg/m3，甚至5mg/m3。与此同时，对燃煤机组烟气脱硝中的粉尘质量浓度也提出了严格要求。作为环境保护的重要设备，如何保证静电除尘器烟尘达标排放成为燃煤机组面临的重要课题，也是我国电力行业实现可持续发展的长期战略。

关键词：高频电源；电除尘器；节能减排；经济效益

国内燃煤机组静电除尘器普遍存在着烟尘排放浓度较大的问题，无法满足国家最新大气污染物排放标准的要求指标，以某公司静电除尘器高频电源节能减排技术工程为实例，介绍了该公司节能减排的应用效果，分析了燃煤机组静电除尘器实现节能减排的可行性，提出了静电除尘器的升级改造方案和建议。

在这种形势下，某公司以建设现代化绿色发电厂为目标，深入探讨了静电除尘器提效节能技术，积极开展工程应用调研，选用HF-01系列#2燃煤机组实施升级改造，以推动静电高频电源对除尘器技术的健康发展。

1静电除尘器现状

目前，影响燃煤机组静电除尘器使其无法满足排放要求指标（<30mg/m3）的因素有很多，主要表现在以下3个方面：

（1）靜电除尘器本体老化或电场数目不够。与工业发达国家相比，我国的燃煤机组静电除尘器容量较小，单室电场一般为4～5个，比收尘面积小。（2）燃煤资源日益紧张，我国动力煤质量下降，灰分较大，电场工况不断恶化，静电除尘器面临高比电阻烟尘的收集问题，导致静电除尘器烟尘排放浓度超标。（3）配套供电电源技术落后。火力发电厂、钢铁厂、化工厂等行业的静电除尘器大多数仍沿用工频电源、中频电源等传统供电方式，在这种方式下，电场反电晕现象严重，除尘效率低，只有少数静电除尘器本体较好的厂家能够达到大气污染物排放标准要求。

2静电除尘提效技术

针对不同燃煤机组实际现状、静电除尘器运行工况及粉尘排放要求，静电除尘器减排降耗方案设计一般分为本体改造、电-袋复合除尘方式、系统优化和供电电源改造。

2.1本体改造

静电除尘器本体改造一般通过增加电场数量（比如将4个电场除尘器增至5个电场），同时提高电源运行电压来提高除尘效率。工程调研结果表明，本体改造增加了静电除尘器的比收尘面积，减排效果较为明显，尤其适用于300WM，600WM燃煤机组。但是，本体改造容易受到场地面积的限制，除新建电厂一般会预留较大电场容量外，实施本体改造的燃煤机组较少。

2.2电-袋复合除尘器

在环境保护要求较高的地区，静电除尘器对超细微粉尘不能全部收集，静电除尘器改为布袋除尘器或电-袋复合除尘器应用较多。此外，对于本体工况或燃煤质量很差采用静电除尘器的燃煤机组而言，现在也倾向于使用电-袋复合除尘器。

目前，静电除尘器改布袋除尘器一般保留第1电场或第1、第2电场的静电除尘器，后面电场采用布袋除尘器。绝大多数采用电-袋复合除尘方式的燃煤机组都可实现烟尘排放质量浓度<30mg/m3的目标，能够满足现有排放或更高排放标准的要求。

电-袋复合除尘器的缺点主要是日常维护费用高。此外，如果前级电场静电除尘器电源运行方式不当就会缩短布袋的寿命。对于本体情况良好的静电除尘器，电-袋复合除尘器并非节能减排的最佳途径，从经济角度出发，其实用性较低。

2.3系统优化

静电除尘器系统优化运行体现在供电电源运行优化和振打系统优化2个方面。通过提高第1电场的供电电压，中间电场弱放电，降低最末电场的供电电压，实现第1电场的高效除尘，同时配合低压振打系统，在维持静电除尘器本体及高低压系统不变的前提下，提升除尘效率。

静电除尘器系统优化的费用投入非常低。其缺点是除尘效率虽有一定的程度提高，但幅度较小，静电除尘器适用于本体运行良好的燃煤机组。

2.4供电电源改造

静电除尘器供电技术新进展主要体现在高压硅整流设备。近10年来，随着电力电子和高频逆变技术的快速发展，国内高频电源技术不断成熟，运行日渐稳定。与国外阿尔斯通等高频电源厂家相比，国产高频电源价格较低，为静电除尘器供电领域实现节能减排提供了新思路。

高频电源技术投入工程应用以来，它以除尘效率高、系统节能效果好、输出纹波小、占用空间小、操作简单方便等优点取代常规工频电源，逐渐成为燃煤机组常用的技术升级改造方式。

此外，高频电源除了具有本体改造、电-袋复合除尘方式、系统优化的优势外，还具有能大幅节约电能的优点，一般采用高频电源对静电除尘器进行技术升级，3年内即可收回成本投资，对本体情况较好且烟尘排放压力较大的燃煤机组来说，是实现经济效益和环保效益双赢的最佳途径。

2.5成本分析燃煤机组静电除尘器在不同技术升级方案下的升级改造费用如图1所示。比较而言，电-袋复合除尘器改造费用的投资最高，电源改造费用相对较低。

3改造前、后静电除尘器的运行情况

3.1改造背景

某公司一期工程为2×320MW机组，每台锅炉配套2台浙江菲达环保公司（原浙江电除尘器总厂）生产的双室四电场静电除尘器，电气部分配套使用福建龙净企业集团公司生产的GGAJ02-1.8A/72KV型可控硅自动控制高压整流设备，#2燃煤机组静电除尘器的基本参数见表1。

3.2高频电源技术升级

由于某公司早期为电源控制装置，受当时技术水平限制，采用工频纯直流供电，为了使静电除尘器的除尘效率提高，在对静电除尘器节能减排技术广泛调研的基础上，充分了解高频电源的节能减排特性，结合#1，#2机组静电除尘器运行现状，采用HF-01系列高频电源对静电除尘器进行技术升级，在成本效率最优的情况下实现高效减排，节约电能。

3.2.1改造前的静电除尘器运行情况

在静电除尘器升级改造前，某公司委托省环保监测中心对#2机组静电除尘器进行了性能测试。测试结果表明：#2机组静电除尘器除尘效率偏低，无法满足当前的大气污染物排放标准和绿色化燃煤机组的环保运行要求，测试结果见表2。

3.2.2改造后的静电除尘器性能

#2机组静电除尘器的升级改造更换了原高压整流变压器，替代其使用HF-01系列高频电源（72kV/1200mA）。HF-01系列高频电源可自动根据动态的伏安特性和电场实际工况，调整电源的工作电压和工作电流，同时实现智能化振打。为验证改造结果，待机组稳定运行后，省环保监测中心对#2机组静电除尘器运行情况进行了性能测试。试验按照GB/T16157—1996《固定污染源排气颗粒物测定与气态污染物采样方法》中的规定进行，试验期间，锅炉燃烧稳定，机组满负荷，静电除尘器各电场电源及低压控制系统均正常投运，未进行投油、吹灰和打焦等工序，排灰系统运行可靠。

测试结果表明，经过静电除尘器的技术改造，#2機组静电除尘器在维持高压电源能耗不变的基础上，除尘效率由改造前的99.3%提高至99.7%，出口烟尘排放质量浓度由改造前的50mg/m3降低到30.0mg/m3，脱硫出口的排放浓度显示为4.5.0mg/m3，满足了最新国家标准提出的出口烟尘排放质量浓度低于10mg/m3的要求。#2机组静电除尘器技术升级改造前、后烟尘排放质量浓度对比如图2所示。

3.3环保效益与经济效益分析

#2机组静电除尘器全部采用高频电源后，在节能模式下，出口烟尘减排率达49.8%，每年烟尘减排量高达1125t，环保效益十分显著。

如果维持#2机组静电除尘器改造后的出口烟尘排放浓度与改造前相比不变，则静电除尘器有功电耗大幅度降低，静电除尘器有功电耗大幅度降低50%。

4结束语

某公司为了建设绿色化燃煤机组，建立了静电除尘器高频电源技术体系，采用HF-01系列高频电源进行了节能降耗改造，工程实践验证了该新型电源实现了静电除尘器节能减排的可行性、有效性和稳定性，是燃煤机组静电除尘器技术升级的最佳途径。

参考文献

[1]王坤，李玉山，郭瑞林，等.确保达标排放的电除尘器本体设计方案探讨[C]第13界中国电除尘学术会议论文集.青岛：中国环保产业协会电除尘委员会，2009.

[2]梅东升.电除尘器提效改造的几种典型方式[J].华北电力技术，2010（12）：38-41.

[3]高维英，傅启文，卢泽锋.电除尘器高压供电提效节能潜力探讨[J].华电技术，2008，30（6）：32-35.

（作者单位：大唐三门峡发电有限责任公司）