燃煤機組除塵新技術(shù)應用及除塵技術(shù)路線選擇

1、燃煤機組除塵新技術(shù)應用及除塵技術(shù)路線選擇葛楊（江蘇利港電力有限公司江蘇省江陰市利港鎮(zhèn)西利路235號）摘要：本文主要介紹了600MW機組除塵改造的必然性和優(yōu)勢，對除塵技術(shù)應用，工作原理，特點進行了描述，并在江蘇利港電力有限公司的實施和運行情況進行了分析。關(guān)鍵詞：MGGH 濕電煙囪濃度除塵技術(shù)收稿日期：2014年9月26日；修回日期：年月日.作者簡介：葛楊(1981)，男，江蘇省無錫市，工程師，大學本科，從事火力發(fā)電廠除灰脫硫?qū)I(yè)一、前言近幾年，我國霧霾、酸雨等災害性天氣頻發(fā)，燃煤電廠污染物排放問題一直是人們關(guān)注的焦點。1）國家標準：現(xiàn)役燃煤機組執(zhí)行火電廠大氣污染物排放標準（GB2013223-2

2、011）要求，煙塵排放指標為30mg/Nm³。2）特別排放限值2013年2月，國家環(huán)保部發(fā)布第14號公告，要求2014年7月1日起，重點47個城市主城區(qū)燃煤機組執(zhí)行特別排放限值，煙塵排放濃度為20mg/m³，“十三五”期間擴展到重點控制區(qū)的市域范圍。1.3地方排放標準，浙江發(fā)布浙江省大氣污染物防治行動計劃，現(xiàn)役600MW等級及以上燃煤機組在2017年完成煙氣清潔技術(shù)改造，達到燃機標準，煙塵為5mg/m³。江蘇省環(huán)保廳在2014年3月頒布關(guān)于加快推進火電企業(yè)除塵提標改造和煙氣污染物超低排放示范工程的通知，要求推進大機組的超低排放工程。二、國內(nèi)外燃煤機組的技術(shù)現(xiàn)狀2.

3、1國外技術(shù)1）美國煙氣處理技術(shù)主要經(jīng)歷三個階段。第一階段：1990年之前，環(huán)?？刂茦藴时容^低，各種煙氣處理技術(shù)應用研究還處在發(fā)展階段；第二階段：1990年-2007年前，專門對PM2.5提出控制要求，除塵的代表工藝為：煙氣調(diào)質(zhì)、布袋除塵、高效電除塵、濕電。具有代表性的為Prairie states兩臺880MW機組的濕電除塵改造。2）德國2004年7月20日頒布聯(lián)邦環(huán)境污染防治法。對300MW以上機組粉塵濃度為20mg/Nm³，主要代表工藝為：高效電除塵器，主要通過增大比集塵面積、對電除塵器電源和控制部分優(yōu)化、煙氣流場的改進提高除塵效率。3）日本在2007年修訂了排煙處理設(shè)備指南JE

4、AG 3603-2007，采用的技術(shù)主要是低低溫除塵器技術(shù)路線、低低溫除塵（+旋轉(zhuǎn)極板）+是式電除塵器技術(shù)路線。代表電廠為橘灣電廠（1050MW），粉塵濃度測試結(jié)果為1mg/Nm³。2.2國內(nèi)燃煤電廠除塵技術(shù)1）高效電除塵器集成采用包括：增大比集塵面積、高效電源及控制優(yōu)化、流場模擬等，對電除塵器采用多項提效措施，能夠滿足國家排放標準粉塵控制要求。2）低低溫電除塵器低低溫電除塵器與電廠熱力系統(tǒng)及脫硫系統(tǒng)結(jié)合，具有綜合節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保的效果。結(jié)合我國實際情況，在燃煤相對穩(wěn)定電廠完成工程示范后，可逐步在我國進行推廣使用。3）移動極板電除塵器移動極板電除塵器具有高效收集高比電阻粉塵、運行較穩(wěn)

5、定、節(jié)能、節(jié)省空間、易操作、低損耗、維護少的特點，相當于在傳統(tǒng)電除塵器基礎(chǔ)上增加一些特殊功能。4）布袋除塵器及電袋除塵器根據(jù)目前國內(nèi)布袋除塵器及電袋除塵器制造技術(shù)發(fā)展水平，選擇布袋除塵器除塵效率可達99.9%，滿足國家環(huán)保排放要求。5）濕電除塵器燃煤電廠在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置后采用濕電除塵器，也是保證粉塵達標排放的一個解決方案。該除塵器的特點是能夠除去SO3酸霧，并除去石膏雨中粉塵以及硫酸銨粉塵、PM2.5粉塵和重金屬等。三、除塵新技術(shù)應用條件分析3.1高效電除塵器1）在電廠具備條件時，通過增加電場、加高加寬除塵器等方式，提高除塵器比集塵面積。2）對入口煙道及本體各電場的煙氣流場分布進

6、行優(yōu)化。3）與高效電源相結(jié)合，有效提高運行電壓，提高電場對粉塵的荷電能力，高效電源應與控制系統(tǒng)有效結(jié)合。3.2 低低溫電除塵器1）適用條件采用不銹鋼陽極板，由于燃煤含硫率越高，煙氣中的三氧化硫濃度越高，對應的酸露點就越高，發(fā)生腐蝕的風險增加。2）二次揚塵問題由于粉塵比電阻較低，粉塵的附著力也相應降低，附著在陽極板上的粉塵用電極振打容易剝落，但隨著煙氣的流動一些粉塵會被再次飛散至下游側(cè)，形成二次揚塵。移動極板技術(shù)可消除二次揚塵。3.3布袋除塵器在灰分較高，且電除塵器改造難度較大。改造費用過高時，可采用布袋除塵器。3.4濕式除塵器對于粉塵排放濃度要求5mg/m³甚至更低排放要求的，應控制

7、濕式除塵器入口粉塵濃度在15-20mg/m³，同時應有相應的控煤措施；對于部分47個重點地區(qū)的電廠，且無法實現(xiàn)控煤要求，不帶GGH，濕式除塵器入口粉塵濃度不宜過高，如保證濕電除塵粉塵濃度低于5mg，入口粉塵要控制在20mg/m³以下。四、我廠除塵現(xiàn)狀以及改造情況4.1一二期350MW機組1）第一階段：布袋除塵器改造我廠一期機組（2臺）鍋爐為美國FW公司設(shè)計，二期（2臺）英國設(shè)計、武漢鍋爐廠生產(chǎn)的WG-1246型亞臨界、一次中間再熱、單汽包、控制循環(huán)、平衡通風、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)型、前墻燃燒方式煤粉鍋爐。原除塵器原為蘭州電力修造廠設(shè)計制造的雙室三電場靜電除塵器，每

8、套靜電除塵器系統(tǒng)分為完全相同的兩臺，每臺由完全相同的兩個通道組成，而每個通道又由三個相同的電場組成。粉塵出口濃度為98.94 111.34mg/ Nm3之間，遠達不到環(huán)保要求，因此在13年對一二期機組進行了電除塵改造。對目前國內(nèi)的主流技術(shù)的方案、經(jīng)濟性比較，一二期機組第一階段實施布袋除塵器改造。表一：鍋爐主要設(shè)計參數(shù)表名稱單位參數(shù)最大連續(xù)蒸發(fā)量t/h1160 過熱蒸汽壓力MPa17.3過熱蒸汽溫度541給水溫度285排煙溫度131鍋爐效率%92.17鍋爐設(shè)計時的耗煤量t/h143.3表二：技術(shù)方案比較表技術(shù)方案收塵效率（%）排放濃度（Mg/Nm3）驅(qū)進速度（%）比集塵面積基準工況99.30%1

9、40 100%50.00 原本體加高+旋轉(zhuǎn)極板電場方案99.81%38 100%80.00 原本體加高+固定電場+旋轉(zhuǎn)極板電場方案99.89%21 100%95.00 純高頻方案99.66%68 131%50.00 3+1+高頻方案99.90%21 120%80.00 3+1+1+高頻方案99.93%15 111%95.00 調(diào)質(zhì)方案99.83%35 164%50.00 調(diào)質(zhì)+高頻方案99.90%21 192%50.00 純布袋方案99.90%20 NA1電2袋方案99.90%20 NA表三：經(jīng)濟性比較技術(shù)方案收塵效率排放濃度總投資%mg/Nm3萬元基準工況99.30%140 03+1+高頻方

10、案99.90%21 24003+1+1+高頻方案99.93%15 3000 調(diào)質(zhì)+高頻方案99.90%21 1300 純布袋方案99.90%20 2300 1電2袋方案99.90%20 2500 工程規(guī)模和主要內(nèi)容：1、 拆除電除塵內(nèi)部陰陽極部件2、 拆除頂部所有變壓器電源部件。3、 拆除所陰、陽極振打裝置系統(tǒng)。4、 安裝相關(guān)的布袋設(shè)備、清灰控制設(shè)備等。5、 安裝預涂灰系統(tǒng)、煙氣降溫系統(tǒng)等。6、 引增風機合一改造7、 空壓機安裝改造后的效果：表四：技術(shù)參數(shù)表：項目單位數(shù)值每臺爐配置的布袋除塵器數(shù)目套2正常處理煙氣量（每臺爐，已含裕量）m3/h2165568除塵器最大阻力Pa1400除塵器允許入

11、口煙氣溫度100-160除塵器最大入口粉塵濃度g/Nm325除塵設(shè)計效率99.95除塵保證效率99.95出口煙塵濃度mg/Nm320本體漏風率%2倉室數(shù)個4濾袋數(shù)量條8496過濾面積m236278過濾風速m/s0.995濾袋規(guī)格mm160×8500濾袋材質(zhì)-PTFE基布+50%PTFE+50%PPS濾袋間距mm78濾袋濾料單位重量g/m2620濾袋濾料厚度mm2.0濾料/濾袋產(chǎn)地-日本東麗、東洋紡/南京濾袋允許連續(xù)正常使用溫度110160濾袋瞬時最高工作溫度190除塵器的氣布比m/min0.995殼體設(shè)計壓力（正負壓）Pa8.7過濾形式-外濾脈沖閥規(guī)格-3.5”脈沖閥數(shù)量只472清灰

12、噴吹時間s0.2清灰噴吹間隔s5300噴吹氣源壓力MPa0.7耗氣量m3/閥次0.8濾袋的清灰方式脈沖噴吹每臺布袋除塵器灰斗數(shù)12灰斗接口尺寸mm×mm與原除塵器相同本體阻力Pa1400保溫層和保護層材料100mm硅酸鋁脈沖閥膜片壽命萬次100（或5年）噪聲dB80殼體材料Q235B布袋使用壽命年/小時4/35000電磁脈沖閥壽命萬次100（閥體10年）整體設(shè)備設(shè)計壽命年30根據(jù)省環(huán)境監(jiān)測中心測試中心做的我廠一二期四臺機組除塵器提效改造性能及比對試驗結(jié)果顯示（拿#3爐舉例）：布袋除塵器的除塵效率、阻力及漏風率分別為99.951，715Pa727Pa、1.60%1.78%，布袋除塵器的

13、阻力、除塵效率及漏風率均滿足江蘇利港電力有限公司#3爐除塵器提效改造工程技術(shù)協(xié)議中的保證值。煙囪入口煙塵排放濃度為11.7mg/m314.1mg/m3，滿足火電廠大氣污染物排放標準GB13223-2011表2標準要求，煙囪入口CEMS的煙塵比對考核絕對誤差為-2.2mg/m3，滿足固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）（HJ/T75-2007）的標準要求。2）第二階段:超低排放改造布袋除塵器改造后，煙囪出口粉塵濃度滿足了現(xiàn)行的排放要求，但隨著各級政府對大氣污染物排放的要求變得越來越嚴格，公司決定在2015年對一二期機組實行超低排放改造。除塵改造這塊選擇金屬電極濕式電除塵器，材料為進口220

14、5雙相不銹鋼。一期采用塔頂方案。優(yōu)點有：節(jié)約建設(shè)用地，裝置布置靈活，可根據(jù)工況調(diào)節(jié)濕式電除霧器裝置高度，并且無需設(shè)置外置式濕式電除霧器的連接煙道，壓降低，降低了設(shè)備損耗及風機荷載。電場沖洗水系統(tǒng)運行頻率低、時間短，不破壞脫硫系統(tǒng)水平衡，同時，電場沖洗廢水直接進入脫硫水平衡系統(tǒng)，無新的廢水產(chǎn)生。雖然該方案單獨改造停爐時間相對較長，但可和電廠脫硫提效改造工程一起進行，可大幅降低機組總的停機時間和項目改造工期。采用這種布置方式的缺點是濕式除塵器的安裝高度較高，檢修工作相對復雜。二期濕式除塵器布置方式為臥式。臥式金屬極板濕式除塵器布置在吸收塔出口，原GGH安裝位置上方，煙道沿原有凈煙道布置接入煙囪。#

15、3爐濕電除塵器改造技術(shù)參數(shù)項目單位數(shù)值注處理工況煙氣量m3/h1620000入口粉塵mg/m320出口粉塵mg/m35除塵效率%75入口水滴mg/m375出口水滴mg/m320煙氣溫度4652除塵器布置形式水平/立式水平室數(shù)×電場數(shù)個2煙氣在電場中流速m/s2.8煙氣在電場中停留時間s1.5陽極板收塵面積m24536陽極板間距mm300陽極板材質(zhì)2205不銹鋼或?qū)щ姴Ａт撽帢O線材質(zhì)2205不銹鋼陰極線框架材質(zhì)2205不銹鋼本體壓損Pa300沖洗清灰方式連續(xù)或間斷間斷瞬時沖洗水量t/h120平均耗水量t/h3.0平均排水量t/h4.0總電耗KWh250殼體材料Q235殼體防腐材料本體直

16、段襯2mm2205合金在濕電改造的期進行脫硝改造，MGGH改造，脫硫提效、引增合一等改造，一期工程還進行了煙囪防腐改造。到目前為止還在施工中。4.2 三四期600MW機組1）第一階段旋轉(zhuǎn)極板改造根據(jù)公司分步進行電除塵提效改造的要求，考慮盡可能減少改造工程量、減少相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)的改造，縮短改造時間以及對改造總體經(jīng)濟性的要求，特別是我廠#8爐去年11月份面臨機組檢修的迫切需要，綜合考慮工期、改造效果以及后續(xù)改造的安排等，最終決定加裝移動極板+高頻電源方案。理由：1、 不需要對原除塵器進行全部拆除改造，工程規(guī)模相對較少。2、 相對于其它方案，旋轉(zhuǎn)極板除塵效果除了能達到現(xiàn)有的環(huán)保要求情況下，煙氣阻力基本

17、沒有增加，引風機無需進行改造，縮減了投資費用。3、 電除塵出口煙道從四電場鋼架到風機前部鋼架距離約為5.5m左右，前部鋼架至引風機電機距離1.5m左右。4、 有部分廠家到實地測量后，增加一個旋轉(zhuǎn)極板大概需要5.5m左右，所以增加旋轉(zhuǎn)極板電場后，引風機無需移位，縮短了大量的改造時間（具體需要中標廠家根據(jù)現(xiàn)場實地專業(yè)測繪后設(shè)計）。5、 檢修、維護成本較低。布袋或者電袋除塵器破袋率較高，布袋壽命最多不超過4年，而旋轉(zhuǎn)極板傳動部分鏈輪壽命在8年以上，鏈條壽命在15年以上，事故率很低，且維護檢修成本較低。移動極板能適應煤種的變化，對煙溫、爆管、燃油、氧化性煙氣等異常情況敏感性沒有布袋或者電袋除塵器那么明

18、顯。更能實現(xiàn)除塵設(shè)備高效。改造工程實施進度：項目從2013年7月份啟動，9月份開始招標，最終選擇浙江菲達環(huán)保公的旋轉(zhuǎn)極板除塵器設(shè)備，浙江金華大維的高頻，電源設(shè)備，10月1日開始土建工作，11月2日#8爐停爐轉(zhuǎn)檢修。序號施工內(nèi)容實施日期1煙道拆除11611.82鋼支架安裝11.11-11.133底梁安裝11.11-11-144灰斗安裝11.15-11.185殼體安裝11.18-11-226上箱體安裝11.25-11.297陰極系統(tǒng)11.25-12.28主動軸安裝11.29-12.29從動軸安裝12.2-12.310陽極板安裝12.2-12.911清灰裝置安裝12.5-12.1112電氣安裝12.

19、11-12.1813頂蓋安裝12.10-12.1614保溫12.10-12.3015調(diào)試12.18-12.19委托蘇州熱工院于2014年3月12日-3月14日對#8機組除塵器改造后進行了性能試驗。試驗采取平行工況試驗方法，進行3次平行工況測試，取測試結(jié)果符合允許偏差的T-01和T-03兩個工況的測試結(jié)果平均值作為最終的測試結(jié)果。各項技術(shù)指標的測試結(jié)果匯總?cè)缦拢盒蛱栱椖繂挝辉囼瀸崪y值T-01T-03平均值1機組負荷t/h603610606.52前四個電場除塵效率%99.7399.6899.713前四電場出口除塵濃度mg/Nm330.9533.1132.034五電場出口除塵濃度mg/Nm320.7

20、219.2019.965除塵器漏風率%1.531.391.466除塵器本體阻力Pa2632902762) 第二階段 超低排放改造三四期機旋轉(zhuǎn)極板改造后，煙塵出口濃度30mg/m3，滿足了環(huán)保排放指標，與一二期機組一樣，為了進一步降低粉塵污染，對三四期機組進行超低排放改造，目前我廠#8爐已經(jīng)改造完成，排放濃度滿足燃機排放標準。具體方案與二期機組相似，采用2205雙向不銹鋼材質(zhì)陽極板，同時進行脫銷改造,引增合一改造，脫硫提效改造，MGGh改造。濕電布置形式為臥式，煙氣流為水平進水平出，結(jié)構(gòu)形式類似于干式靜電除塵器，須連續(xù)噴淋沖洗保護陽極板。不銹鋼陽極板具有主要特點如下：1）采用水平板式濕式靜電除塵器設(shè)計方式，臥式布置在FGD出口煙道上。2）采用霧化效果良好的噴嘴，在沖洗時放電極和集塵極同時通電，可保證不產(chǎn)生有