低低温电除尘超低排放工程分析

赵海宝，何毓忠，周冰

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

前言

截至2019年5月，国内燃煤电厂实现“超低排放”机组容量已超8亿kW，排放标准世界领先[1、2]。低低温电除尘器已成为超低排放粉尘治理的主流技术之一[3～5]，据中国环境保护产业协会电除尘委员会的统计数据，自2013年国内首台低低温电除尘器投运以来，截至2017年12月，应用低低温电除尘技术的装机容量约2.3亿kW，实现合同额约125亿元，颗粒物减排效果明显，社会效益和经济效益显著。

目前，超低排放的要求已从电力行业扩展到非电行业，钢铁、建材、有色、火电、锅炉、焦化等行业的超低排放已开始寻找合适的技术并已有部分工程业绩。

低低温电除尘器是指处理的烟气温度在酸露点以下，以SO3冷凝作为提高除尘效率的主要技术途径，国内外已对该技术的二次扬尘控制、防腐、提效机理及标准化推广作了大量的研究[6～11]，为该技术在国内的推广奠定了理论基础。

随着低低温等电除尘新技术的应用，燃煤电厂电除尘器已可实现10mg/m3的颗粒物超低排放并有多台工程应用，突破了电除尘器自20世纪以来其出口粉尘浓度无法低于20mg/m3的瓶颈。因此，急需进一步分析电除尘器实现10mg/m3的工程情况，打破行业内对电除尘器瓶颈的固有思维，为电除尘器在非电等领域的超低排放提供参考。

1 浙江某电厂工程概况

1.1 工程概况

浙江某电厂1号炉1000MW机组于2015年10月投运，电除尘器采用低低温电除尘技术，电除尘器前设置烟气冷却器，每台炉配两台三室五电场电除尘器，全部采用高频电源供电，不设湿式电除尘器。

浙江某电厂1号炉配套电除尘器及烟气冷却器布置如图1所示。

图1 浙江某100MW配套电除尘器及烟气冷却器

1.2 设计参数和技术指标

浙江某电厂1号炉电除尘器主要技术参数见表1，煤及飞灰主要成分见表2，设计煤为晋北烟煤，校核煤为神府混烟煤。

表1 浙江某1000MW机组电除尘器主要技术参数

表2 浙江某1000MW机组煤及飞灰主要成分 （单位：%）

2 电除尘性能测试方法

2.1 出口粉尘浓度测试方法

电除尘器进口粉尘浓度采用常规采样枪、玻纤滤筒进行测试，测试方法为《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T 16157—1996）。

电除尘器出口颗粒物为低浓度，采样方法参照《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法》（HJ 836—2017）、ISO 12141—2002、ASTM D6331—2013的规定，如图2所示。采样泵保证抽气流量为50～100L/min，采样枪均应加热至160℃，对采样前后的滤筒（膜）进行恒重及称重，用十万分之一电子天平进行称重[12～18]。粉尘浓度及脱除效率的计算方法参照《湿式除尘器性能测定方法》（GB/T 15187—2005）。

对于超低排放工程的低浓度烟尘，为提高测量精度，采取了以下措施：滤筒（膜）材质选用PTFE、石英纤维，采用大流量、高精度采尘仪，为保证采集足够的样品重量，烟气采样体积不少于1m3，滤膜的增重大于2mg，使用0.01mg天平，以提高称量精度。

图2 颗粒物采样系统示意

2.2 能耗测试方法

电除尘器的能耗主要包括电场高压供电设备电耗、本体压力升降引起的电耗和电加热等低压用电设备电耗。为简化计算，测试时不考虑本体压力升降引起的电耗。

测量的电除尘器能耗包括电场功耗、振打电机功耗、瓷轴套加热功耗。电除尘功耗利用计量合格的电能表或功率表进行测量。功耗根据表计的电流、电压读数计算。

2.2.1 电场功耗（高频）

式中：

n ——电场数；

2.2.2 振打功耗

振打功耗=低压振打柜电压×三相平均电流×31/2（功率因子近似取1）。

2.2.3 加热功耗

加热功耗=低压加热柜电压×三相平均电流×31/2（功率因子近似取1）。

3 性能测试结果及分析

浙江某电厂1号炉电除尘器阳极板有效集尘面积90 675m2，配高频电源，机组在1019MW满负荷运行时，在电除尘器电源参数放开模式下（高除尘效率模式），平均板电流密度为0.25mA/m2，总电耗为2490kW，电除尘器出口粉尘浓度为7.3mg/m3，如表3所示。

表3 浙江某1000MW机组电除尘器测试结果

如表4所示，节能模式下平均板电流密度0.19mA/m2，每台炉配套的2台电除尘器总能耗为1000kW左右，电除尘器出口粉尘浓度为16.3mg/m3。

节能模式具有较好的经济型，建议电除尘器配备足够的比集尘面积设计，并以节能模式运行，配合下游二次除尘设备达到超低排放要求。

当下游设备除尘性能故障导致除尘性能降低时，电除尘器电源参数放开并采用高除尘效率模式，达到超低排放要求。

表4 浙江某1000MW机组电除尘器节能模式与高除尘效率模式电控参数对比

当冬季雾霾天气严重、地区排放要求高、下游设备未配备高效二次除尘设备时，建议电除尘器采用高除尘效率模式，以满足粉尘排放要求。

4 其他的工程概况

浙江玉环某电厂一期1号炉1000MW机组燃用煤质为晋北烟煤，电除尘器进口粉尘浓度为9.33g/m3，入口烟气温度为94.5℃，经测试，电除尘器出口粉尘浓度为6.4mg/m3。

安徽某电厂660MW机组，结合低低温电除尘、旋转电极等技术，经测试，电除尘器实现了5mg/m3以下的出口粉尘浓度。

浙江宁海某电厂（低温）#2炉600MW机组电除尘器，采用活鸡兔矿煤，电除尘器进口粉尘浓度为10.1g/m3，入口烟气温度为90℃，经测试，电除尘器出口粉尘浓度为7.1mg/m3。

江苏南京某燃煤热电联产机组#2为495t/h炉，采用伊泰4#煤种，比集尘面积161m2/m3/s，入口烟气温度为88.5℃，经测试，电除尘器出口粉尘浓度为9.5mg/m3。

综上，国内电除尘器出口粉尘浓度低于10mg/m3的业绩已成为可能，并逐渐在我国普及。

5 结论

（1）低低温电除尘器可实现10mg/m3以下的出口粉尘浓度要求，直接实现粉尘超低排放。

（2）低低温电除尘器出口粉尘浓度低于20mg/m3的节能模式可有效降低电耗，建议电除尘器配备足够比基础面积并配合节能模式运行，结合下游二次除尘达到超低排放要求，当下游二次除尘故障或冬季雾霾严重时，电除尘器采用高效除尘模式，实现电除尘器节能和高效的合理选择。