BEH高效静电除尘器在大唐抚州1000MW机组中的应用

文-林航英 福建龙净环保股份有限公司

随着我国对燃煤电厂排放标准不断提高，各种新技术新工艺不断涌现。但电除尘器由于除尘效率高、处理烟气量大、运行稳定、燃煤适应性强等特点，作为火电厂烟尘治理中不可或缺的设备，对烟囱粉尘排放起到决定性作用。影响电除尘器性能的因素非常多，燃煤特性、锅炉负荷，日常维护、比集尘面积及电场数等。

1 工程概况

江西大唐抚州发电厂2×1000MW机组分别于2015年12月及2016年6月投产运行，超超临界参数、直流炉、单炉膛、一次再热、平衡通风、固态排渣、前后墙对冲燃烧方式。锅炉最大连续蒸发量3053 t/h。自投产运行至今，除尘器出口排放稳定在≤20mg/Nm3以下。

1.1 燃煤特性

本工程设计煤种为满世煤与蒙泰煤的混合煤，煤质分析资料见表1。

1.2 煤灰特性分析

本工程煤质参数和灰成分参数中，对电除尘收尘性能影响较大的几个因素的分析如下。

1.2.1 灰分含量

设计煤种、校核煤种Ⅰ、校核煤种Ⅱ灰分含量分别为20.41%，16.27%， 20.8%，这样的燃煤灰分水平在国内煤种中属于中等偏低水平。煤中灰分含量的高低直接影响电除尘器的入口含尘浓度的高低。该项目除尘器入口含尘浓度在20～30g/Nm3之间，非常适宜电除尘器对粉尘的捕集。

表1 煤质分析资料表

1.2.2 含硫量、氢、水分含量

煤中的硫在燃烧高温条件下大部分被氧化成SO2，其产生的数量取决于煤中硫的含量、锅炉炉型、燃烧工艺和工况，我国燃煤含硫量变化范围在0.11%～5.13%之间，平均值约为0.87%，本工程燃煤的含硫量均低于平均值，说明在本工程中硫对除尘效率的贡献有限，但仍可部分降低粉尘比电阻。

煤中的氢和水分含量愈高，则烟气的水分愈高。经计算本工程3种煤的烟气中水蒸气体积比均在8%以上，相对较高，结合烟气中三氧化硫的综合效果应能进一步降低粉尘比电阻。

1.2.3 飞灰成分中的SiO2、Al2O3含量。

SiO2和Al2O3都是高熔点、导电性差的物质，是粉尘高比电阻的主要因素。本工程3种煤质SiO2+Al2O3的含量在80%～85%之间，在国内燃煤中属于中等水平，电除尘器设计时需要加一些特殊技术措施（如高频或双区等），完全能实现低排放的要求。

综合上述分析，本工程使用煤种为我国动力煤种中收尘性能相对一般的煤种，但只要除尘器选型合理，辅助一定的特殊技术措施，完全能够满足机组低排放的要求。

2 除尘器设计

本工程招标过程中采用双列3室5电场结构，同时由于现场场地条件限制，除尘器宽度(左右排柱中心线距离)不超过99.51m，长度(前后排柱中心线距离)不超过31.36m。具体选型参数见表2。

表2 除尘器选型参数表

为了满足场地条件，并同时满足达到排放要求的比集尘面积要求，部分投标厂家采用窄极距配置高极板的极配方式，但是由于极距过小，导致二次电压难以升高；且极板过高，极板难以得到充分利用，振打清灰困难，因此除尘效率得不到有效保证。

龙净环保采用不占用电场内部空间、铅垂布置的顶部电磁锤振打技术，并采用创新“顶部振打+小分区电场”结构设计技术，满足招标方提出的比集尘面积要求的同时保证除尘效率的最优化。具体设计思路如下：

方案1：采用2BEH720/6-5型双列6室5电场结构，极板分布为第1、2电场10块，第3～5电场12块，即2×10+3×12布局的5电场结构，总集尘面积高达201734m2，比集尘面积达到133.58m2/(m3/s)，烟气总处理时间为25.38s，出口排放≤30mg/Nm3，除尘效率设计煤种：99.89%，校核煤种Ⅰ：99.85%，校核煤种Ⅱ：99.90%。由于采用龙净环保特有的顶部电磁锤振打技术，除尘器总长度控制在29.21m，比招标方提出的31.36m整体缩短了2.15m，极大的减少了土地使用面积。另外，采用创新“顶部振打+小分区电场”结构设计技术，除尘器采用6室布置的小室结构，阳极采用BE板组排后出厂，便于现场吊装的质量保证，配置刚性桅杆式小框架阴极系统，实现电场分小区布置。

方案2：采用2BEH720/6-6型双列6室6电场结构，极板分布为第1电场8块，第2～5电场10块，第6电场8块，即8+4×10+8布局的6电场结构，与方案1相比，本方案总集尘面积及比集尘面积保持不变，将阳极板进行重新组合，由于将5电场板块结构按6电场进行重新配置，相当于将5电场“大分区”结构调整为6电场“小分区”结构，强化粉尘在电场内的荷电能力，有效提高除尘性能，同时，由于采用6电场结构，除尘器总长增大到30.88m，粉尘在除尘器内部停留的时间增长，有利于除尘器效率提升。除尘器出口排放保证值≤20mg/Nm3，除尘效率设计煤种：99.93%，校核煤种Ⅰ：99.90%，校核煤种Ⅱ：99.94%。

3 工程应用

江西大唐抚州发电厂2×1000MW机组分别于2015年12月、2016年6月投产运行，根据第三方测试结果，在机组满负荷运行条件下，除尘器出口排放＜20mg/Nm3，部分工况条件下出口排放小于15mg/Nm3，完全达到招标方要求的设计指标，甚至超过原设计值。

4 结束语

随着我国环保排放要求日趋严格，大量机组面临除尘器出口排放超标，需要进行改造。而大部分老旧机组由于场地条件限制，需在原有除尘器场地条件下对除尘器进行扩容改造。侧部振打型电除尘器由于其设备自身结构问题，只能通过增加极板高度方式来增加集尘面积，这样做的结果是虽然设备集尘面积能够满足要求，但由于极板高度太高，烟气导通角不足，造成部分极板浪费，最终导致出口排放超标，改造失败。

采用本工程所使用的创新型“顶部振打+小分区电场”结构设计，其振打采用顶部电磁锤振打技术，不占用电场内部空间，可以充分利用侧部振打型电除尘器侧部振打锤旋转空间，将常规侧部振打型电除尘器的n电场结构改造为n+1电场结构。同时，由于顶部振打型电除尘器采用刚性阴极小框架结构，可以将单个电场进行再次划分区，实现小分区供电，提高除尘效率。