浅谈燃煤机组除尘器的优化改造
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【摘 要】由于国家标准《火电厂大气污染物排放标准GB 13223-2011》的颁布实施，大多数燃煤电厂现有除尘器出口粉尘浓度已不能满足新标准的限制。针对国家污染物排放标准的要求，本文提出除尘器改造的技术路线。
【关键词】污染物；标准；除尘器；改造
宁夏大唐国际大坝发电有限责任公司2×600MW空冷凝汽发电机组锅炉设计配置四台双室五电场静电除尘器，每台锅炉配置两台电除尘器。烟气经静电除尘器的五个串联电场除尘后，进入脱硫系统，除尘效率为99.78%，能达到保证效率且出口含尘浓度小于100mg/m3（干烟气），已经达不到烟尘排放浓度不超过30mg/m3的新要求。
0 概述
由于国家标准《火电厂大气污染物排放标准GB 13223-2011》的颁布实施，其中：2012年1月1日起，新建火电锅炉烟尘排放浓度不超过30mg/m3，重点地区新建火电发电锅炉烟尘排放浓度不超过20mg/m3；2014年7月1日起，现有火电发电锅炉烟尘排放浓度不超过30mg/m3，重点地区现有火电发电锅炉烟尘排放浓度不超过20mg/m3。加之，环保部颁布的《关于火电企业脱硫设备旁路烟道挡板的实施铅封通知》，在无旁路烟气挡板时，如除尘器故障时，将会影响后级的脱硫浆液的品质。
1 目前存在的问题
宁夏本地燃煤干燥基灰分在35%左右，而目前宁夏大部分大型燃煤电厂均采用电除尘器，在此干燥基灰分的情况下、运行调整方式效果不佳的情况时，只能提高除尘器的二次电流，这样使电除尘器的单耗明显增大，现在电除尘器已无法满足火电锅炉烟尘排放浓度标准。
2.1 电除尘器+高频电源组合
2.1.1 高频电源可节能提效，但其效果应是电源及本体的综合结果，采用高频电源的除尘器首先要求除尘器本体的设计容量大，本体设备无质量问题，即比收尘面积及电场风速满足改造要求，考虑电厂所要求出口粉尘浓度值。
2.1.2 对于新建电除尘器不能因采用高频电源而相应减少电除尘器的总收尘面积。
2.1.3 煤质的影响还是存在的。
2.1.4 与其它改造组合：在原有电除尘器改造为电除尘器+烟气调质、电袋复合式除尘器时，可进行电源改造为高频电源的工作。
2.2 采用电除尘器+烟气调质
2.2.1 对于国家新颁布GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的排放浓度规定要求，烟气调质长期稳定在≤30mg/ m3难度较大。
2.2.2 煤质发生变化会产生一定影响，因此烟气调质使用还有一定的局限性。
2.2.3 烟气调质的原料为硫磺，要求纯度较高，否则容易堵塞或结垢管道，一般一台600MW机组满负荷运行需要硫磺约70kg/h左右，有一定的运行成本。
2.2.4 从现有电厂烟气调质的运行情况看，由于设计和蒸汽伴热等问题使烟气调质投入的稳定性受影响，应考虑电除尘器+烟气调质+旋转电极+高频电源等多项技术的组合。
2.3 采用电除尘器+旋转电极
2.3.1 原有电除尘器设计是否满足改造旋转极板要求。
2.3.2 燃用煤质影响，未端旋转电极的放电极对粉尘荷电也受影响，可能造成整体的除尘器效率下降，毕竟此技术属电除尘器范畴。
2.3.3 锅炉烟风系统漏风和锅炉排烟温度高因素，造成进入除尘器实际烟气量大于设计烟气量，由于旋转电极为平板式，无防尘飞扬的槽沟，有造成粉尘二次飞扬的可能性。
2.3.4 根据旋转电极制造厂家介绍，旋转电极的除尘能力相当两个电场，因此如果旋转电极的电场出现故障，则会影响整体除尘器的除尘效率，影响的程度应该非常大，可靠性是我们非常关注的。
2.4 低温除尘器
2.4.1 为了电除尘器更好的应用，目前采用永烟气调温装置，现可利用烟气余热将凝结水加热，将电除尘器入口的烟温从155℃降低至110℃左右，使烟气中粉尘比电阻降低，相对减少电除尘器烟气量及提高粉尘的导电性，提高了电除尘器效率。
2.4.2 燃煤电厂在烟气温度低下运行的电除尘为低温电除尘器及低低温电除尘器，低温电除尘器为烟气在酸露点以上，就是降低粉尘比电阻，提高电除尘效率。而低低温除尘器即在烟气酸露点一下，利用粉尘与烟气凝结酸也结合，进行除尘，其主要优点是提高电厂热效率和提高电除尘器的稳定性和可靠性，目前大唐宁德电厂已改造成功。
2.5 电除尘器+微分电场
2.5.1 在电除尘的末级电场安装微分电场，以减少二次飞扬及提高除尘效率。微分电场将普通平板的极板用通透型微分极板代替。微分极板，顾名思义，每个大极板由若干个微小极板组合而成。
2.5.2 微分电场的微分通道中粉尘流速低，解决了常规电除尘器振打时粉尘二次飞扬的问题。
2.5.3 微分电场的新型结构解决了电除尘器振打不力的技术难题。
2.5.4 微分电场对粉尘比电阻敏感性大大降低。
2.5.5 微分电场解决除尘器集尘面积达不到现行标准的要求，采用微分电场可增加近一倍电场集尘面积。
2.5.6 微分电除尘器即可大幅减排，也可大幅节能。
2.6 电除尘器+WFGD+湿式电除尘器
2.6.1 湿式除尘器由于使用条件的局限性，在燃煤电厂不是单独使用，一般与湿法脱硫系统配合使用。典型的烟气流程为SCR+ESP+WFGD+WESP或SCR+FF+WFGD+WESP。
2.6.2 湿式静电除尘器的主要工作原理：降水无喷向放电极和电晕区，水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化，电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并，对粉尘粒子起捕集作用，最终粉尘粒子在电场力的驱动下达到集尘极而被捕集。
2.6.3 湿式静电除尘器的特点：在极板冲洗液加入相应的化学吸收剂，可对于亚微米的颗粒、重金属、有机物都可收集；对粘性大及高比电阻粉尘也有收尘效果，适应高湿烟气；湿式除尘器内部没有转动设备，可靠性提高。
2.6.4 湿式静电除尘器缺点：极板上液模要均匀，极板不宜过长，阻力较高、喷嘴磨损、堵塞、设备腐蚀，结垢。投入成本较高以及污水处理困难，对于高粉尘浓度或高浓度的烟气条件不宜采用。
2.7 导电滤槽
2.7.1 在电场末端增均设特制的导电滤槽（每个排收尘板的末端），可有效捕集沿收尘板表面逃逸的粉尘，它既有静电捕集粉尘的功能也有拦截过滤粉尘的作用。
2.7.2 高比电阻粉尘被导电滤槽捕集后，不会产生反电晕，这是因为在导电滤槽中部存在形成反电晕的电场。
2.7.3 导电滤槽可以有效捕集低比电阻粉尘，获电的低比电阻粉尘在电场力和风力的作用下，运动方向指向导电滤槽进口，而进入槽内的粉尘在静电吸附和拦截过滤双重作用下，均会被有效捕集。即使低比电阻粉尘被捕集后会有反弹的现象，也会被气流带走。
2.7.4 获电不足的粉尘可被导电滤槽有效捕集，在电场的作用下，这部分粉尘多被抑制在收尘极附近气流运动，因此正是导电槽有效捕集的对象之一。
2.7.5 阴、阳极振打清灰的二次扬尘，多为凝聚的颗粒或片状粉尘，易被电场抑制在收尘极附近气流运动，也是导电槽有效捕集的对象。
2.7.6 导电槽的宽度和透气率可根据设备阻力和除尘效率的要求而定，其宽度的增加和透气率的下降，会使阻力增加，而除尘率会明显提高。在电除尘器改造过程中，由于设备阻力不能明显增加，大大影响了除尘效率。
2.7.7 导电率槽的耐温、导电性、透气性、高强度、清灰效果以及使用寿命都是应用于除尘器中必须确保的技术条件。
2.7.8 在电除尘器改造中采用导电槽收尘极装置会与原电场的阴极框架和振打清灰装置发生干涉，因此必须对其进行合理改造。但在新建电除尘时，通过合理的改进设计可解决这一问题。
2.8 电袋复合除尘器
2.8.1 针对于重点地区粉尘排放浓度要求小于30 mg/ m3，除尘器入口粉尘浓度大于40 g/ m3，排烟温度小于160℃，适用于原有电除尘的改造，针对于四、五电场的电除尘改造。
2.8.2 对空气中固体颗粒物PM2.5、PM10控制有要求的城市及地区，烟气含硫量适中、含湿量相对较低。
2.8.3 电袋复合除尘器本体阻力一年内应小于900Pa，三年后本体阻力应小于1200Pa。
3 结束语
通过上述改造方案的应用，新建火电锅炉烟尘排放浓度不超过30mg/m3和重点地区新建火电发电锅炉烟尘排放浓度不超过20mg/m3均可以实现的。
【参考文献】
[1]李青，高山，薛彦延.火力发电厂节能技术及其应用[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2]郑企仁.火力发电厂技术改造指南[M].北京：中国电力出版社，2004.