电厂2215;300MW机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告.doc

电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 电厂电厂 2X300MW2X300MW机组电除尘器增效节能改造工程机组电除尘器增效节能改造工程 可行性研究报告可行性研究报告 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 1 52 目目 录录 1 工程概述工程概述 6 1 1 1 电厂概况 6 1 1 2 除尘器运行现状 6 1 1 3除尘器设计 实际燃煤煤质参数 8 1 1 4除尘器效率下降的原因分析 10 注 两次测试的关键数据变化 设计值为技术协议规定的最大值 第一次测试指注 两次测试的关键数据变化 设计值为技术协议规定的最大值 第一次测试指 1 1 炉炉 20102010 年年 10 1110 11 月间的测 月间的测 2 2 炉炉 20102010 年年 1212 月月 2011 2011 年年 1 1 月间的测试 第二次测试为月间的测试 第二次测试为 20132013 年年 1111 月月 时的测试值 时的测试值 12 1 1 5除尘器改造的必要性 12 1 3 可行性研究范围和内容深度 15 1 4 主要技术原则及目标 15 1 5 除尘器改造设计目标 15 2 设计原始资料设计原始资料 16 3 电除尘器综合改造方案的确定电除尘器综合改造方案的确定 20 3 1 1 本体及其附设设备改造技术分析 20 3 1 2 电控系统及其技术分析 24 4 本改造应用技术介绍本改造应用技术介绍 31 4 1 1 软稳电源特性 31 4 1 2 软稳电源节能 减排原理 32 4 1 3 拓宽捕集粉尘比电阻的范围 33 5 改造内容及效果改造内容及效果 37 5 1 1 软稳电源及其电控系统改造 37 5 1 2 低低温省煤器加装 37 5 2 1 软稳电源及其电控系统改造 38 5 5 1 计算前提 39 5 5 2 增效效果 40 6 工程预算 工程预算 600MW 单台 单台 42 6 1 1 电源及控制系统 双室四电场 42 6 1 2 本体改造 无 42 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 2 52 6 1 3 低低温省煤器 缺 42 7 施工组织方案施工组织方案 43 8 职业安全与工业卫生职业安全与工业卫生 47 附录附录 1 除尘方式对比除尘方式对比 50 1 2 1 600MW机组年电耗比较 单位 万元 51 1 2 2 600MW机组各种除尘技术年运行费用比较 单位 万元 52 1 2 3 600MW机组设备费用比较 52 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 3 52 1 工程工程概述概述 1 1 工程实施的必要性工程实施的必要性 1 1 1 电厂概况电厂概况 某热电厂位于某市渭城区正阳镇 始建于 1966 年 系当年在 靠山 分 散 隐蔽 的战略方针指导下 建设的地下战备电厂 安装 2 50MW 原东德 产燃煤汽轮机组 分别于 1970 和 1971 年建成投产 原有机组已于 2007 年拆除 热电联产技改后规模为 2 300MW 等级国产亚临界抽汽供热燃煤机组 1 2 机组分别于 2009 年 4 月和 5 月投产 同步配套建设烟气脱硫 脱硝设施 机 组采用东方锅炉有限公司生产的 DG1025 18 2 6 亚临界自然循环锅炉 汽轮 机采用哈尔滨汽轮机厂有限公司的 N300 C250 16 67 537 537 型亚临界 一 次中间再热 双缸双排汽 单抽 凝汽式汽轮机 电除尘器采用 某电力修造 厂制造生产每台炉尾部设置 2 台双室四电场静电除尘器 限于当时国家环保 标准计技术水平 原设计标准和要求较低 设计效率 99 86 除尘器出口排 放浓度低于 50 mg Nm3 1 1 2 除尘器运行现状除尘器运行现状 电除尘器基本参数电除尘器基本参数 制造厂 某电力修造厂 型式 卧式双室四电场 单机配两台 处理烟气量 1598976m3 h 设计效率 99 86 本体漏风 3 0 本体阻力 245Pa 入口烟尘浓度 24 5g Nm3 某电力科学研究院 1 机组 2010 年 10 月 19 日至 2010 年 11 月 29 日 2 机 组 2010 年 12 月 29 日至 2011 年 3 月 31 日测试表明 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 4 52 1 1 机组 机组 1 号炉出力为在 895t h 稳定运行时 A 台和 B 台电除尘器进口工况烟 气量分别为 964687m3 h 和 917963m3 h 总烟气量为 1882650m3 h 折合标准状 态为 1070285m3 h 1 号炉 A B 两电除尘器各电场均正常投入运行时 A 台电 除尘器的除尘效率为 99 90 B 电除尘器的除尘效率为 99 85 总平均除尘效 率为 99 87 1 号 A 炉电除尘器漏风率为 0 90 1 号炉 B 电除尘器漏风率为 0 53 1 号炉电除尘器 A1 A2 B1 和 B2 四个除尘室的阻力分别为 132Pa 216Pa 232Pa 和 186Pa 1 号炉出力在 861t h 燃煤灰份在 34 53 稳定运行时 脱硫系统出口 烟尘质量流量为 42 660kg h 干烟气标准状态 6 O2 下烟尘排放浓度为 40mg Nm3 2 2 机组 机组 2 号炉出力在 861t h 稳定运行时 A 台和 B 台电除尘器进口工况烟气 量分别为 815858m3 h 和 895385m3 h 总烟气量为 1711243m3 h 折合标准状态 为 1022562m3 h 2 号炉 A B 两电除尘器各电场均正常投入运行时 A 台电除尘 器的除尘效率为 99 88 B 电除尘器的除尘效率为 99 84 总平均除尘效率为 99 86 2 号炉 A 电除尘器漏风率为 1 42 2 号炉 B 电除尘器漏风率为 1 23 2 号炉电除尘器 A1 A2 B1 和 B2 四个除尘室的阻力分别为 147Pa 144Pa 159Pa 和 136Pa 2 号炉出力在 861t h 燃煤灰份在 26 67 稳定运行时 烟囱入口处烟 尘质量流量为 18 543kg h 干烟气标准状态 6 O2 下烟尘排放浓度为 18mg Nm3 以上数据显示投产初期 除尘器本体运行良好 达到了设计要求 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 5 52 为了真正摸清当前的除尘器运行状况配合除尘器提效改造 某电厂邀请中 环博业技术人员在机组满负荷运行时进行了在线除尘器参数采集 采集的数据 表明 燃煤煤质有恶化的趋势 但电除尘仍然能够良好运行 排放浓度符合设 计规定的限值 除尘效率虽有降低 但幅度不大 主要体现除尘器本体特征的 主要参数符合 除漏风率外 设计要求 采集结果如下表 1 1 机组机组 2 2 机组机组 机组负荷 MWMW 300300机组负荷 MWMW 300300 烟道截面 9 69 6烟道截面 9 69 6 含湿量 7 87 4含湿量 7 47 40 平均全压 KPKPA A 3 15 2 93平均全压 KPKPA A 3 31 3 13 流速 m sm s 13 714 3流速 m sm s 12 913 4 烟温 130129烟温 130129 0 烟气流量 m m3 3 h h 472895 7493823烟气流量 m m3 3 h h 445563 5463886 1667 采样体积 L L 70 4273 7采样体积 L L 57 8287 1 标况体积 L L 46 5161 6标况体积 L L 5 15 6 含氧量 4 75 6含氧量 1 321 37 过量空气 系数 1 291 36 过量空气 系数 1 32 1 371 37 折算系数 6 O2 0 780 93 折算系数 6 O2 0 850 93 折算系数 1 81 8折算系数 1 81 8 烟尘重量 mgmg 14419 392 7烟尘重量 mgmg 13237 3100 8 烟尘实测 浓度 mg mmg m3 3 3100248 9 烟尘实测 浓度 mg mmg m3 3 33938 351 9 烟尘排放 速率 Kg hKg h 8874 314 4 烟尘排放 速率 Kg hKg h 9451 214 6 折算浓度 系数 6 O2 mg mmg m3 3 2418145 5 折算浓度 系数 6 O2 mg mmg m3 3 28847 348 3 烟尘折算 排放浓度 mg mmg m3 3 22244 6740 1 烟尘折算 排放浓度 mg mmg m3 3 24860 544 4 除尘器效 率 99 8299 82 除尘器效 率 99 8299 82 设备阻力 Pa220220 设备阻力 Pa180180 漏风率 4 24 2 漏风率 3 93 9 1 1 3 除尘器设计除尘器设计 实际燃煤煤质参数实际燃煤煤质参数 设计煤质 设计煤质 煤工业分析煤工业分析 质量百分比质量百分比 序号名称符号单位设计煤种校核煤种 1 1工业分析 收到基水分Mar 13 812 2 空气干燥基水分Wad 4 934 55 收到基灰分Aar 16 3322 04 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 6 52 干燥无灰基挥发分Vdaf 32 7734 86 收到基低位发热量Qnet arMJ kg21 4919 87 1 2元素分析 收到基碳Car 58 5153 46 收到基氢Har 3 152 94 收到基氧Oar 7 278 06 收到基氮Nar 0 530 57 收到基硫Sar 0 410 73 1 3可磨性系数HGI6576 1 4冲刷磨损指数Ke3 79 灰成分分析灰成分分析 质量百分比质量百分比 序号名称符号单位设计煤种校核煤种 二氧化硅SiO2 47 550 98 三氧化二铝Al2O3 21 4818 24 三氧化二铁Fe2O3 6 58 77 氧化钙CaO 14 312 51 氧化镁MgO 2 03 86 氧化钠Na2O 0 60 6 三氧化硫SO3 5 122 24 二氧化钛TiO2 0 761 01 五氧化二磷P2O5 0 201 氧化钾K2O 1 21 14 氧化锰MnO20 0160 008 实际燃煤实际燃煤 某热电厂的常用煤种及煤质分析报告 某热电厂的常用煤种及煤质分析报告 20122012 年 年 项目名称项目名称符号符号单位单位原设计煤原设计煤 种种 目前燃煤目前燃煤 全水分 Mt 13 8 10 8 一年平均 空气干燥基水分 Mad 4 93 2 42 一年平均 收到基灰分 Aar 16 33 28 59 一年平均 收到基挥发分 Var 25 25 23 85 一年平均 工业 分析 收到基固定碳 FCar 46 99 41 78 一年平均 收到基碳 Car 58 5156 11 收到基氢 Har 3 15 3 10 一年平均 收到基氮 Nar 0 53 0 8 校核 1 1 收到基氧 Oar 7 277 29 元素 分析 收到基全硫 St ar 0 412 0 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 7 52 弹筒发热量 Qb adJ g24770 21830 一年平均 空气干燥剂高位发热 量 Qgr adMJ kg24 70 21 7 一年平均 发热 量 收到基低位发热量 Qnet arMJ kg21 49 19 00 一年平均 变形温度 DT 12501290 软化温度 ST 12701330 半球温度 HT 12801340 灰熔 融性 流动温度 FT 12901350 某热电厂入炉煤质分析报告 某热电厂入炉煤质分析报告 12 5 12 712 5 12 7 平均值指每天上下午的取样后的计 平均值指每天上下午的取样后的计 算值 仅供参考 算值 仅供参考 测试项目单位 2013 12 52013 12 62013 12 7 5 6 7 日平均 值 全水分 Mt 12 412 312 49 37 内在水分 Mad 2 142 052 141 77 收到基灰 分 Aar 33 4332 1633 4332 87 空气干燥 基灰份 Aad 37 3535 9237 3535 66 收到基挥 发份 Var 20 7920 6620 7920 8 空气干燥 基挥发份 Vad 23 2323 0823 2322 56 空干基固 定碳 FC ad 37 2838 9537 2839 68 收到基低 位发热量 Qnet arMJ kg16 5917 1316 5917 61 收到基全 硫 St ar 1 211 281 211 41 1 1 4 除尘器效率下降的原因分析除尘器效率下降的原因分析 本体漏风率一定程度上影响了除尘效率 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 8 52 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 9 52 注 两次测试的关键数据变化 设计值为技术协议规定的最大值 第一次测试指注 两次测试的关键数据变化 设计值为技术协议规定的最大值 第一次测试指 1 1 炉炉 20102010 年年 10 1110 11 月间的测 月间的测 2 2 炉炉 20102010 年年 1212 月月 2011 2011 年年 1 1 月间的测试 第二次测试为月间的测试 第二次测试为 20132013 年年 1111 月时的测试值 月时的测试值 我们从以上关联图可以看出 随着本体漏风率的增大 除尘效率降低 在 一定程度上影响了除尘器出口浓度的关联变化 燃用煤种品质降低 灰份升高 图图 1 11 1 设计值 设计值 20122012 年平均值 年平均值 20132013 年年 1212 月月 5 6 75 6 7 日数据对比日数据对比 实际燃烧煤种偏离设计煤种 灰份含量变化明显 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 10 52 1 1 5 除尘器改造的必要性除尘器改造的必要性 满足国家新的环保排放标准的要求 随着电力的发展和大气恶化 针对火电厂污染物排放的 火电厂大气污染 物排放标准 GB13223 2011 业已出台 按照新的标准 2014 年7 月1 日起 某电厂2X300MW机组烟尘排放浓度限值为30mg Nm3 有可能进一步限制排放至 30mg Nm3 从统计数据来看 目前机组实际烟尘排放值均小于设计值 满足设计要求 但由于新标准的实施 排放浓度限值进一步降低至20mg Nm3时 1 2炉均不能 满足排放达标限值 必须进行电除尘技术改造 方能满足或达到新的排放标准 适应主要燃用煤种变化的要求 从2012年及2013年近期 2013 12 5 12 7日 的统计来看 实际燃烧煤种 煤源发热量逐渐降低 灰分上升较快 烟尘浓度的恶化不可避免 由此可能引 起 除尘器本体部件磨损且长期处于超负荷运行状态 效率下降不可逆转 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 11 52 烟气脱硫工艺的要求 烟气脱硫工艺对烟气中的粉尘浓度有较为严格的要求 除尘器出口的排烟 粉尘浓度高 将对脱硫工艺产生不良影响 进入吸收塔的烟气含尘浓度对脱硫 效率影响较大 这是因为烟尘在一定程度上阻碍了 SO2与脱硫剂的接触降低了石 灰石中 Ca2 的溶解速率 同时 烟尘中不断溶出的重金属会抑制 Ca2 与 HSO 3 反应 此外 烟尘中的 Al3 会与液相中的 F 反应生成对石灰石有包裹作用的氟 化铝络合物 使脱硫效率降低 大量研究证明燃煤含硫量越低 对脱硫效率的影 响越大 这主要是通常以钙硫摩尔比来计算石灰石用量 燃煤含硫量低 相应所用 石灰石量就少 当进入吸收塔前烟尘浓度一定的情况下 烟尘与石灰石比例发生 变化 烟尘所占份额越大 对脱硫效率的影响也越大 另外 烟尘浓度高还会造成 塔内积灰以及除雾器堵塞等 浓度高粒径小的烟尘不但直接影响脱硫效率 还会 降低石膏脱水效果 并造成喷头 管道甚至脱水 皮带 塞 节能降耗的要求 电除尘器是极为重要的环保设备 通常也是火力发电厂的高能耗设备 常 规工频可控硅电源系统在一般情况下的耗电量约占机组容量的 4 电除尘器 系统的提效节能既可以提升电厂节能降耗建设 同时也降低了运行费用 某电科院 2010 年 11 12 月的一次实时记录显示 见下表 电除尘运行二 次电压 44KV 左右 4 电场为 70KV 左右 注 1 2 3 电场极间距为 400mm 4 电 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 12 52 场为 450mm 运行电流为 1 电场为 590mA 2 3 电场约 950mA 4 电场为 900mA 表表 1 2 20101 2 2010 年年 3 3 约约 1 1 日日 1 1 炉炉 A1A1 电除尘运行电压 电流电除尘运行电压 电流 二次电压 kV 4343434356 二次电流 mA 588557596600612 二次电压 kV 5153535555 二次电流 mA 961964966956981 二次电压 kV 4444444545 二次电流 mA 950955948952949 二次电压 kV 7068717273 1 炉 A1 室 二次电流 mA 759902904906896 当前某电厂采用大连电子研究所的常规电源 电源转化率差 电场平均供 电电压不高 采用任何一种新式电源即可提高供电电压 降低二次电流 从而 达到节能降耗的目的 鉴于以上原因 对 2 台机组静电除尘器进行全面改造是目前国家标准变化 的必然选择 通过更换新一代电源技术或结合其它减排方案 即可达到 燃煤 电厂大气污染物排放标准 GB13223 2011 中允许烟尘浓度排放 20mg Nm3的最 新要求 同时实现大幅度节能 1 2 编制依据编制依据 某热电厂提供的电除尘技术协议 国家颁发的有关规程 规定及相应的技术标准 热力测试数据 1 3 可行性研究范围和内容深度可行性研究范围和内容深度 依据 火力发电厂可行性研究报告内容深度规定 DL T5375 2008 本 工程由我所完成的研究范围及深度如下 论证本工程建设的必要性 落实改造条件 就除尘器改造工程建设条件 布置方案进行比较 就改造方案及工程内容提出工程设想 工程投资估算 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 13 52 1 4 主要技术原则及目标主要技术原则及目标 本工程为环保工程改造及节能降耗项目 在锅炉检修停炉期间 电除尘器主体改造完成 具备通烟条件 为节约资金和缩短工期 并在满足技术要求的前提下 尽可能利用现 有电除尘器的材料和电除尘器基础 采用先进的除尘器控制系统 除尘器的运行实行自动控制 环境保护 职业安全和工业卫生 防火和消防均应符合国家标准 在 满足技术要求的前提下 外形尺寸尽量不变 1 5 除尘器改造设计目标除尘器改造设计目标 根据目前国家环保形势及未来发展需要 本工程以 30g Nm3的除尘器入口 烟尘浓度作为除尘器改造设计基准 将除尘器出口烟尘排放浓度按 30mg Nm3 设 计 烟囱入口烟尘排放浓度按 20mg Nm3 1 4 考虑 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 14 52 2 设计原始资料设计原始资料 2 1 厂址气象和地理条件 厂址气象和地理条件 某热电厂位于某市渭城区正阳镇境内 肖家村车站西北方约 1 8km 处 某热电厂地处历史文化名城某西安市西北三十公里处的某市渭城区正阳镇 行政区划属某管辖 距西安市中心区约 30km 某市渭城区位于某市南部 关中 盆地中部 秦都区以东 某以北 气象资料 地势北高南低 地形分为平原和台塬两部分 城区大部分为平 原区 气候 属暖温带 年均气温 13 1 1 月平均气温 1 5 7 月平均气温 26 8 年降水量 545 毫米 无霜期 219 天 全年多东北风 冬季多为西北风 河流 某为区内最大河流 某市渭城区位于某市南部 关中盆地中部 秦 都区以东 某以北 主要气象资料 项目统计值出现日期 累年平均气温3 8 累年平均最高气温11 1 累年平均最低气温 1 5 累年极端最高气温37 4 累年极端最低气温 36 2 累年最大积雪深度22cm1973年11月4天 多年平均雷暴日数22 6天 年最多雷暴日数47天1957年 多年平均降水量432 5mm 年最大降水量664 3mm1957年 年最少降水量242 6mm2000年 日最大降水量115 2mm1971年8月15日 一小时最大降水量79 0mm1971年7月15日 10分钟最大降水量21 6mm1971年6月30日 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 15 52 2 2 锅炉燃煤资料锅炉燃煤资料 国电环科院脱硫提效可研提供的煤质 国电环科院脱硫提效可研提供的煤质 序号项 目单位数 值 1燃煤量t h160 2低位发热量KJ kg17700 3收到基硫份 2 0 4收到基氧 7 27 5收到基氢 3 00 6收到基氮 0 80 7收到基水份 11 00 8收到基灰份 29 63 9收到基碳 46 30 某电厂近期取样煤质的煤质 某电厂近期取样煤质的煤质 测试项目单位 2013 12 52013 12 62013 12 7 平均值 1全水分Mt 12 412 312 412 366667 2 内在水 分 Mad 2 142 052 142 11 3 收到基 灰分 Aar 33 4332 1633 4333 006667 4 空气干 燥基灰 份 Aad 37 3535 9237 3536 873333 5 收到基 挥发份 Var 20 7920 6620 7920 746667 6 空气干 燥基挥 发份 Vad 23 2323 0823 2323 18 7 干燥无 灰基挥 发分 Vdaf 38 2937 2138 2937 93 8 空干基 固定碳 FC ad 37 2838 9537 2837 836667 9 空干基 弹筒发 热量 Qb adMJ kg19 5220 1319 5219 723333 10 空干基 高位发 热量 Qgr adMJ kg19 3719 9719 3719 57 11 收到基 低位发 热量 Qnet arMJ kg16 5917 1316 5916 77 12 收到基 全硫 St ar 1 211 281 211 2333333 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 16 52 2 3 灰分分析 原始设计数据 灰分分析 原始设计数据 序号名称符号单位设计煤种校核煤种 二氧化硅SiO2 47 550 98 三氧化二铝Al2O3 21 4818 24 三氧化二铁Fe2O3 6 58 77 氧化钙CaO 14 312 51 氧化镁MgO 2 03 86 氧化钠Na2O 0 60 6 三氧化硫SO3 5 122 24 二氧化钛TiO2 0 761 01 五氧化二磷P2O5 0 201 氧化钾K2O 1 21 14 氧化锰MnO20 0160 008 2 4 锅炉燃煤量 锅炉燃煤量 原始设计燃煤量为 143 43t h 校核煤种 国电南京环科院脱硫提效可研数 据为 134t h 2013 年 7 月 2 5 现有电除尘器设备 现有电除尘器设备 序号项目单位参数 1 电场有效断面积 m2269 2 电场有效长度 mm 电场长度 1 3 电场 4 0 m 4 电场 4 5m 3 电场有效宽度 mm 4 电场有效高度 mm 阳极电场高度 14 6m 阴极电场高度 14 05mm 5 同极间距 mm 阳极 同极间距 400mm 阴极 沿气 流方向放电极同极间隙 电场 500 电场 250 电场 500mm 垂直 气流方向放电极同极间隙 400mm 6 有效收尘面积 m222011 7 处理烟气量 m3 h444 16 m3 s 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 17 52 8 入口含尘浓度 g Nm324 5g Nm3 9 出口含尘浓度 mg Nm3 150 10 电场数量个 4 11 阴极排数排 12 阳极排数排 通道数 电场 2 23 电场 2 20 13 阴极阳极振打型式 阳极 整体挠臂锤振打 阴极 小框架拨 锤振打 14 阳极板型式大 C 型 15 阴极板型式 电场 整体管状芒刺线 电场 宽体锯齿线 电场 鱼骨针加辅助电极 型式 16 设备阻力 Pa 245Pa 17 烟气温度 116 5 18 烟气负压 Pa6500 19 漏风率 3 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 18 52 3 电除尘器综合改造方案的确定电除尘器综合改造方案的确定 3 1 除尘器增效改造技术的考察及初选除尘器增效改造技术的考察及初选 结合当前国内外提高除尘效率的常规解决方案和先进技术 可供选择的解 决方案可以分为本体及其附设设备改造和电控系统改造两大类 3 1 1 本体及其附设设备改造技术分析本体及其附设设备改造技术分析 本体及其附设设备改造方案有 电袋复合除尘器 布袋除尘器 湿式电 除尘 旋转阳极板 径流式电除尘器 低低温烟气换热器 烟气调质或微颗粒 凝聚 本体扩容 横向阳极板 电袋复合除尘器 布袋除尘器 前级电除尘区秉承了电除尘器第一电场的除尘优势 其除尘效率与极板有 效面积呈指数曲线变化 能收集烟尘中大部分粉尘 收尘效率达 70 80 并 使流经电除尘区未被收集下的微细粉尘电离荷电 一方面大大降低进入布袋除 尘器区含尘浓度 另一方面荷电后的粉尘在滤袋沉积的粉饼呈低阻特性 从而 既达到排放浓度小于 30mg Nm3的环保要求 又提高了除尘器整体性能的功效 构思比较合理 电袋除尘器是最近几年国内新出现的一种烟气除尘装置 收尘 效果较为理想 可以保证除尘器出口排放浓度不大于 30mg Nm3 但其主要弊病 是滤袋破损的问题 针对该问题国家相关部门召开过专题研讨会 与会专家认 为 滤袋为国产的情况下 烟气经过电袋除尘器电区时会产生臭氧 臭氧是导 致滤袋损坏的罪魁祸首 因此 电袋除尘器设备的使用还需要谨慎 如果采用 进口滤袋 那么电袋除尘器造价将很高 布袋的原料 PPS 纤维和脉冲阀主要依 赖进口 布袋价格较贵 价格变化范围较大 约 450 1100 元 个 而且 检修 维护工作较大 运行成本较高 在线检修工作困难且环境较差 另外 改为电 袋式除尘器 必然使得烟气系统阻力增加 引风机电动机容量势必要增大 目 前引风机的电机裕量受厂用电系统容量限制已经达到极限 增容本身非常困难 并且由于引风机的增容 又带来厂用电率的增加 因此 改为电袋式除尘器势 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 19 52 必要对风烟 包括 引风机 增加一次风机和相关风烟管道等 系统进行改造 不但引起厂用电量的增加 投资也将增加很大 今后的运行维护管理成本也将 增加许多 以 600MW 为例 目前的投资大约需要 3000 万元人民币 以 5 年为滤 袋的寿命期测算 平均每年的运行维护费用大约需要 300 万元人民币 因此 从投资及运行的角度看 本方案不是好的选择 虽然 排放浓度可以达到国家 新的排放要求 湿式电除尘 湿式电除尘布置在脱硫系统之后至烟囱之间的场地 其工作原理与干式电 除尘器相同 但由于在湿式电除尘器里喷入水雾而使除尘效果发生很大的不同 水雾的喷入使粉尘凝并 增湿 降低了粉尘比电阻 粉尘和水雾在电场中一起 荷电 一起被收集 水雾在收尘极板上形成水膜 水膜使极板保持洁净 使得 湿式电除尘长期高效运行 但是 新建湿式电除尘面临以下几个问题 a 用水量巨大 且由于直接用 来冲洗灰尘 水将被污染 无法回收或直接利用 如果需要增设则需要额外增 加洁净水系统 b 投资成本高 c 现有场地需要重新布置或已无法在原有场地 改造 需要专门引出脱硫后烟气在场地外布置 无形中增加了系统阻力 破坏 了设计的烟气流动场特性 D 供电耗能增加 增加了电厂电耗 厂用电小指标 降低 旋转阳极板 旋转电极式电除尘器的收尘机理与常规电除尘器完全相同 并保留了常规 电除尘器的优点 旋转电极式电除尘器由前级固定电极电场和后级旋转电极电 场组成 旋转电极电场中阳极部分采用旋转的阳极板和旋转的清灰刷 附着于 旋转阳极板上的粉尘在尚未达到形成反电晕的厚度时 就被布置在非电场区的 旋转清灰刷较彻底地清除 因此不会产生反电晕现象且没有二次扬尘 这种新技术的应用不仅可以增加粉尘的有效驱进速度 提高除尘效率 降 低电除尘器出口烟尘浓度 减小煤种对除尘效率影响的敏感性 还可以使出口 烟尘浓度保持稳定 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 20 52 对于改造项目 一般只需将末电场改成旋转电极电场 不需另占场地 无 需更换引风机及相关设备 经济 技术优势更为突出 旋转电极式电除尘器不仅具有明显的技术优势 还具有较好的经济性 与 常规电除尘器相比 使用旋转电极式电除尘器电耗可节约 15 左右 与袋式除 尘器相比 旋转电极式电除尘器维护费用低 性价比更高 旋转电极式电除尘 器具有上述优点 但是 旋转电极式电除尘器存在着尚未得到有效克服的现实问题 a 在现 有电除尘改造过程中 由于旋转电极电除尘需要更多的安装面积 是常规一个 电场的 1 5 倍面积 可能影响除尘器出口与引风机的烟道连接 间接影响后 续烟气的流动 甚至反过来影响除尘效果 b 移动电除尘由于移动极板需要众 多的电机驱动 任何安装疏失或极板的变形都可能影响除尘器运行 比如 极 板的掉落可能卡死使得电除尘不得不退出运行 C 显著增加了运行检修人员 的运行 检修强度 从目前在用机组的实际使用效果看 减排效果不理想 运行不稳定 多有 发生机械故障停运的现象 径流式电除尘器 径流式电除尘器 采用旋转横向电极电场结构 移动阳极板采用镍基泡沫 金属材料 具有新颖性 对细颗粒物 PM2 5 具有很好的捕集效果 可用于电 除尘器末级粉尘的捕集 但是 从目前为止仅有的两个比较小型的实验性工程实施情况看 效果不 稳定 而且 旋转机构的故障以及阳极板的堵塞将是不可避免现实问题 低低温烟气换热器 低低温省煤器技术是为了适应电厂进一步提高热力系统循环效率而采取的 一种在烟气排放过程中进一步吸收烟气中含有的可以利用的潜在热量的新的回 热加热新方法 由于在除尘器入口前安装了低低温省煤器 使得进入除尘器的 烟温大幅度降低 可起到以下作用 烟气流量变小 流速变缓 改善了除尘 器工作环境 降低烟尘的比电阻 讲烟温降到热力学酸露点以下 工程学 酸露点以上 SO3形成适量酸汽 吸附与粉尘吸附在一起 起到与烟气调质或 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 21 52 微颗粒凝聚异曲同工的作用 间接的提高了除尘效率 而且 能减轻后续脱硫 负担 还能减少对后面设备的酸腐蚀 本工程 温度从 130 降到 90 左右 从经验看 一般可以起到减排 20 的功效 烟气调质或微颗粒凝聚 烟气调质技术利用烟气成分特性 采用酸性介质中和灰分中的碱性成分 降低影响烟气除尘效率中的灰分成分 微颗粒凝聚技术是目前解决灰分中小颗 粒灰分的辅助措施 该类技术主要为辅助除尘技术 能够一定程度地改善除尘 效果 但是 其运营成本以及对环境的综合负担 成为长期使用的现实障碍 本体扩容 通过增加电场或加高加宽 增大集尘面积 以提高除尘效率 本工程除尘 器区域设备连接紧凑 在现有场地条件下没有除尘器增容空间 理由如下 a 除尘器尾部与引风机连接紧凑 除尘器尾部烟道直接向下引入引风机 除尘器 尾部柱脚距引风机室距离不足 3m 且引风机室后方由于有脱硫烟道无法向后移 动 因而除尘器没有向后增容的空间 b 目前国内阳极板高度设计最大为 15 0m 因而阳极板高度增加对除尘器收尘面积增加的影响很小 横向阳极板 众说周知 常规的集尘极板是顺着气流安装的 而横向集尘极板是横过来 逆着气流安装的 这样可以把常规气流带着粉尘离开极板的趋势 转变为吹向 极板的趋势 也可以说把气流流向对集尘极板不利的因素转化为有利因素 通 常电除尘设计是按照多依奇公式 1 e A Q 把粉尘迁移速度 看作常数 要提高除尘效率 在风量 Q 一定的情况下 势必要提高集尘面积 A 也就是 说对原有排放不达标的除尘器要改造成达标 势必要加宽或加长或加高 通常 的做法是增加一级电除尘 但如果现场空间不够的情况下 这种改造就显得无 能为力 研究表明 通常被看作常数的 完全可以通过电极结构和气流方向的改 变来最大限度提高 从而提高除尘效率 横向极板就是极为有效的措施 研究 结表明 纵向极板改造为横向双层极板 其 可以提高 5 倍 其 1 个电场可以 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 22 52 顶 3 纵向电场 这就是为原来排放不达标的电除尘 在外形尺寸不变动的情况 下 只进行内部改造本体使除尘器排放达标成为现实 电除尘器效率与粉尘驱进速度 比集尘面积的大小有关 在电除尘器尺寸 一定的前提下 比集尘面积愈大 驱进速度愈大除尘效率愈高 因此 在烟气量一定的条件下 要提高电除尘器的效率 必须增加收尘的 面积 即比集尘面积 或粉尘驱进速度 如果保证出口烟尘排放 30 mg Nm 时 除尘效率需要达到理论上 99 9 的除尘效率 入口浓度 30 g Nm 因此至少 要将原除尘器收尘板的面积或驱进速度增加 1 2 倍 这样才能在理论上满足除 尘器出口达到排放 30 mg Nm 综上所述 某电厂 2X300MW 机组电除尘器本体改造可采用以下两种有效且 安全可靠的方式是低低温省煤器和横向双层极板 从本体上确保提高除尘效率 3 1 2 电控系统及其技术分析电控系统及其技术分析 3 1 2 1 静电除尘原理及主要电源 静电除尘电源是静电除尘装置的核心部分 其性能直接影响除尘的效率 在追求不断提高除尘效率的过程中 其结构不断改进 性能不断提升 目前 工频电源的明显有效的替代产品有 a 高频电源 b 脉冲电源 c 软稳电源 电除尘器除尘主要依托的是电晕放电原理 如下图 3 1 所示 通常电除尘 器电晕线是细长的金属线 上面布满了芒刺线 当电晕线与阳极板之间加高压 直流电时 两极之间将形成不均匀电场 离电晕线越近 电场强度就越强 当 电晕线附近的一个很小区域内 一般为 2 3mm 电场强度大至某一值时 在电晕 线附近的少量游离子在电场力的作用下被加速至很高的速度 并在运动中与中 性气体相碰撞 使气体分子电离为正离子和电子 自由电子获得了足够的能量 它和气体分子碰撞产生正离子和新的电子 而新生的电子立刻又参与到碰撞电 离中去 使得电离过程加强 生成更多的正离子和电子 这样 由于在电子的 行程上新生成电子不断参加碰撞电离 结果气体中的电子像雪崩似的增长 形 成电子崩 迁移率较大的电子集中在 崩 的头部迅速向阳极方向发展 而正 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 23 52 离子则留在 崩 尾向阴极加速并撞击阴极使其释放出达到自持放电所必须的 二次电子 因此 在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件 形成电晕 这 就是电晕形成的机理 在强电场区以外 电晕外区 电子逐渐减慢到小于碰撞 电离所必需的速度 多次碰撞后动能减少 并附着在气体分子上形成负离子向 阳极运动 其运动速度和它们的电荷及电场强度成比例 这些气体离子构成了 电晕外区的电晕电流 这时如含尘的烟气进入电场 其中尘粒将被负离子碰撞 而荷电 形成负粒子 而负粒子在电场力作用下向阳极 集尘极 运动 以达到 收尘的目的 当集尘极板上的粉尘达到一定厚度时 再通过振打装置使粉尘落 入下部灰斗 再把灰尘通过输灰装置输送出去 即完成了整个除尘工作 反电晕是沉积在收尘极表面上高比电阻粉尘层产生的局部放电现象 静电 除尘器在处理高比电阻 5 1010 cm 粉尘时 随着沉积在极板上的粉尘层增 厚 电荷释放更加困难 此时 一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放 其表 面仍有与电晕极相同的极性 便排斥后来的荷电粉尘 另一方面 由于荷电粉 尘电荷释放缓慢 于是在粉尘间形成较大的电位梯度 当粉尘层中的电场强度 大于其临界值时 就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿 产生与电晕极极性相反 的正离子 并向电晕极运动 高比电阻粉尘可能产生反电晕现象 致使收尘效 率降低 电除尘器供电控制设备在适应运行工况的要求和提高电除尘器整体性能方 面起着重要作用 因此 对电除尘器的运行能耗进行深入分析研究 开发新的 电除尘器工作原理 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 24 52 电除尘器供电技术 通过电源供电技术的改进 充分挖掘现有电除尘系统的潜 力 实现电除尘器的节能 高效运行 具有重大的技术意义和经济意义 当烟 气量为 3 1 106m3 h 时 在理想状况下电除尘器达到较高的除尘效率仅需要一 千多瓦的电功率 虽然在实际状况下由于二次扬尘 气流分布不均匀 电除尘 器供电特性等因素的影响 电除尘运行消耗的能量会高于理论值 但也会在合 理的范围内 然而 在实际工程应用中为了达到设计除尘效率 往往需要几千 千瓦的电功率 远远高于理论分析值 经过分析研究发现 出现如此大的差距 主要是因为常规大功率大功耗工作方式下的电能利用率极低 电除尘器在实际运行过程中 用于高压收尘的电能消耗可分为四类 一是 用于粉尘的荷电与捕集的电能 称为 有效 电能 二是对粉尘的荷电与捕集 起破坏作用的电能 称 反效 电能 如反电晕 二次扬尘等 三是介于上述 两者之间 既无利也无害的电能 称为 无效 电能 如电晕放电过程中没有 用于粉尘的荷电与捕集的多余电荷等 这部分被浪费的电能亦称 浪费 电能 四是从 380V 交流动力电源转换为脉动直流负高压输出所消耗的电能称为固有能 耗 转换效率 在电除尘器实际运行过程中 有效 反效 无效电能是交织 在一起的 在总的电能消耗中 有效电能的比例很小 反效和无效电能占了绝 大部分 因此 通过先进的技术措施提高有效电能比例 降低反效与无效电能 比例 可进一步提高电除尘器的除尘效率 降低烟尘排放浓度并大幅降低电能 消耗 a 高频电源 高频静电除尘电源采用了大功率高频功率器件 如 IGBT 高频升压变压器 以及高频调制技术的新一代静电除尘电源 三相交流电通过整流后在母线电容 上得到直流电压 然后通过高频逆变 高频升压变压器 高压整流 最终在静 电除尘器上得到直流负高压 但是 实际应用中 高频电源的减排效果并没有厂家宣传那么有效 国内 应用高频电源的用户调查显示 高频电源和常规工频电源相比 就连美国原装 进口的产品 其减排增效也达不到 20 国产的高频电源减排效果只有 10 左右 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 25 52 另外 高频电源对煤种的适应性较差 尤其对高比电阻和细微粉尘处理效果不 好 因此 从环保达标角度看 其选择意义不大 b 脉冲电源 脉冲电源是混合供电模式 即是指在静电除尘器直流供电的基础上叠加高 频脉冲电压 主要由基础电压调节电路 脉冲产生电路 保护电路 脉冲幅值 调节电路等组成 直流叠加高频脉冲电压供电形式的优点是 脉冲电压持续 时间短 不易触发闪络 脉冲电压幅值高 可增加粉尘的荷电量 进而增加 粉尘驱进速度提高除尘效率 采用单独的脉冲电压源 高压脉冲可以以较高 的频率产生 采用间歇脉冲供电技术来克服高比电阻粉尘引起的反电晕 根据 工况条件变化自动选择工作方式 选择间歇脉冲供电的占空比 自动选择运 行参数 可以提高除尘效率而且还可以大量节约电能 但是 目前为止 脉冲电源的实际环保功效和和节能效果尚未在国内火电机 组上得到验证 还未取得在适应不同煤种的情况下的充分的支持数据 c 软稳电源 所谓 软稳 就是电源输出的是瞬时工况下的火花始发点下的临界电压 其 稳 特性 不受随燃用煤质 烟气湿度 机组负荷以及电网周波的等因素 的波动的影响 除尘有效性是常规电源的 2 倍以上 同时节能 50 以上 半个多世纪以来 一直遵循世界电除尘权威美国学者怀特先生提出的理论 电除尘工作的最佳点是在火花始发点以上某一处 最佳火花率 地方 因此 现在大型或特大型的电除尘器 都是通过微电子技术 火花自动跟踪 自动抑制 把电源工作点调整在 最佳火花率 状态下运行 而 软稳电源 则突破了 统治百年的怀特理论 在理论方面 该技术突破了常规的 最佳火花率 观念 认为火花放电对除尘不作贡献 属于 无效 和 反效 因而 软稳 电 源最大的特点是避免火花放电 工作电压一直稳定在火花始发点以下的临界处 在现有的所有电源中 最大限度地抑制 无效 和 反效 最大幅度地提高 了 有效 占比 获得了最显著的除尘和节电效果 当前应用于大型火电厂的软稳电源技术已经是该系列的第三代产品 三代 科研人员历经三十余年的不断研发 不断突破的成果 其第一代技术 早在 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 26 52 1990 年就被国家科委 国家科学技术部的前身 列入全国第一批推广项目 编 号 I5 1 3 1 但由于其输出功率较小 输出高压电流在 10mA 以内 不能满 足电力行业的要求 2000 年开始 主振元件采用可控硅 功率较大 输出高压 电流可达 10 50mA 2007 年以后 主振元件采用 IGBT 功率可以做得很大 输 出功率可达到 10KW 电流可达 800MA 以上 能适应大规模的电厂除尘 软稳电源技术已在国内高比电阻燃煤大容量机组的电除尘上实施应用 并 通过了市 自治区 国家环科院等权威机构的测试鉴定 以上三种电源为当今着力发展的可以提高电除尘能效 同时减少电耗的主 要电源 3 1 2 2 不同电源供电原理的比较分析 总的来说 脉冲电源与高频电源的供电模式是以检测建立电场时产生的火 花电压为前提的 在检测到火花电压时 通过间歇供电或较短时间内停止供电 的方式消除火花 这与软稳电源相比有本质的区别 供电的原理上不同 导致 荷电及驱进能力方面有以下不同或者说差距 脉冲电源和高频电源供电模式采用的火花自动跟踪 检测等软件技术手 段往往滞后于除尘工况变化 跟踪检测和通过数据库定量分析都不能完全应对 工况瞬时变化 而软稳电源可以随着电场负载的变化自动调整电压输出状态 脉冲电源和高频电源供电方式都是以周波方式供电的电源为 越过火花 电压的部分电能全部损耗 低于火花电压的部分无法全部荷电 如上图所示 与软稳电源相比 建立电场的平均电压要小于软稳电源的供电平均电压 软稳电源与周波供电方式的节能减排效果比较 电厂 2 300MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 27 52 脉冲电源 高频电源属于脉动直流且存在着不同程度的火花放电 而软 稳电源一直工作在火花电压以下的临界处 不产生火花发电 脉冲电源 高频电源的火花现象必然产生对放电极的击穿现象或者电腐 蚀现象 而 软稳 电源技术由于整个供电过程都处于无火花放电状态 所以 其对放电极不产生电腐蚀问题 从而能保证除尘器处于长期高效稳定运行 延 长了设备使用寿命 并降低了运行检修人员劳动强度 3 1 2 3 软稳