李軍保，李學(xué)軍，王建曼，方建華

（國(guó)家電投集團(tuán)江西電力有限公司貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司，江西貴溪335400）

0　引言

電除塵器是利用強(qiáng)電場(chǎng)使氣體電離，即產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使粉塵荷電，并在電場(chǎng)力的作用下，將粉塵從氣體中分離出來(lái)的除塵裝置。見(jiàn)圖1所示。電除塵器除塵原理決定了電除塵器對(duì)于處理高硫煤、高水分煤種、粉塵比電阻在5×1 010 Ω·cm以下的粉塵時(shí)，以其設(shè)備阻力低，適應(yīng)煙氣變化能力強(qiáng)，維護(hù)工作量少等特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。但是目前電除塵器的最大缺點(diǎn)是對(duì)煤種變化較敏感，除塵效率受粉塵比電阻影響大、不穩(wěn)定，要到達(dá)≤30 mg/m3煙塵排放要求難度很大[1-3]。

圖1　電除塵器工作原理

1　設(shè)備概況

貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司2×300 MW機(jī)組5號(hào)、6號(hào)鍋爐為東方鍋爐廠生產(chǎn)的DG 1025/17.5－Ⅱ4型亞臨界參數(shù)、四角切圓燃燒煤粉爐，分別于2005年10月19日和2006年01月26日投產(chǎn)運(yùn)行，設(shè)計(jì)煤種為陜西黃陵煙煤。5號(hào)、6號(hào)爐尾部配備兩臺(tái)2BEL291/2-4型雙室四電場(chǎng)靜電除塵器。

1.1　電除塵器主要技術(shù)參數(shù)

電除塵器主要參數(shù)如下：

每臺(tái)有效截面積：216.48 m2

每臺(tái)收塵面積：19353.72 m2

每臺(tái)除塵器入口煙氣量：1 056 594 m3/h

除塵器入口煙氣溫度：143℃

除塵器入口含塵：31.040 g/m3

保證效率：≥99.6%

本體阻力：≤296 Pa

每臺(tái)陽(yáng)極板面積：12 608.72 m2

1.2　存在的問(wèn)題

貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司5號(hào)、6號(hào)爐2×300 MW機(jī)組電除塵器目前實(shí)際運(yùn)行除塵效率偏低，煙塵排放濃度偏高，《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 13223-2011要求現(xiàn)有機(jī)組到2014年7月1日允許煙塵排放濃度≤30 mg/m3。2012年12月對(duì)6號(hào)機(jī)組電除塵器進(jìn)行了性能摸底試驗(yàn)，主要性能指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果如表1：

表1　6號(hào)機(jī)組電除塵器性能試驗(yàn)結(jié)果

從表1可以看出：

1）實(shí)際除塵效率低于設(shè)計(jì)保證值。試驗(yàn)工況下，甲、乙兩臺(tái)除塵器平均除塵效率分別為99.51%、99.49%，均低于設(shè)計(jì)效率保證值99.60%。

2）電除塵器出口煙塵排放嚴(yán)重超標(biāo)。試驗(yàn)工況下，在除塵器各電場(chǎng)最大功率下運(yùn)行，實(shí)測(cè)甲、乙兩臺(tái)電塵器出口排放濃度分別為137.07 mg/m3和為145.14 mg/m3，平均煙塵排放141.11 mg/m3，除塵器出口超標(biāo)排放嚴(yán)重，不能滿(mǎn)足新實(shí)施的國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

3）電除塵器原設(shè)計(jì)選型偏小。貴溪發(fā)電有限責(zé)任公司5號(hào)、6號(hào)機(jī)組分別于2005年和2006年投產(chǎn)運(yùn)行，原環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)寬松，電除塵器設(shè)計(jì)效率僅為99.60%，根據(jù)原設(shè)計(jì)入口煙塵濃度（31.04 g/m3）計(jì)算，即使電除塵器達(dá)到設(shè)計(jì)效率，除塵器煙塵排放也超過(guò)了120 mg/m3。

2　改造方案可行性研究

2.1　電除塵器擴(kuò)容改造方案

電除塵器總長(zhǎng)（含進(jìn)、出口喇叭）28.23 m，一電場(chǎng)柱距為4.77 m，二電場(chǎng)柱距為5.6 m，三電場(chǎng)柱距為5.6 m，四電場(chǎng)柱距為4.77 m；電除塵器單室寬10.85 m，單臺(tái)電除塵器總寬23.95 m，一臺(tái)爐兩臺(tái)除塵器總寬45.65 m。

當(dāng)電除塵器入口粉塵濃度為31.04 g/m3時(shí)，保證出口煙塵排放≤30 mg/m3，除塵效率需要達(dá)到99.91%，理論上比集塵面積需要達(dá)到≥150 m2/（m3·s-1）。目前電除塵器比集塵面積僅為93 m2/（m3·s-1），因此至少還需要增加兩個(gè)電場(chǎng)的長(zhǎng)度，才能在理論上滿(mǎn)足除塵器出口排放≤30 mg/m3，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件是不能夠?qū)嵤┑?，每臺(tái)電除塵器均有兩個(gè)進(jìn)、出口喇叭。除塵器一電場(chǎng)立柱距前部煙道支架7 m，下面是檢修通道，因?yàn)檫€要考慮脫硝系統(tǒng)改造占用空間，除塵器進(jìn)口喇叭已沒(méi)有可以前移的距離；除塵器四電場(chǎng)立柱距出口煙道支架柱距4.86 m，除塵器出口喇叭緊接引風(fēng)機(jī)垂直煙道，引風(fēng)機(jī)入口煙道距除塵器出口喇叭距離7.6 m。因此，目前除塵前后場(chǎng)地空間緊湊，沒(méi)有擴(kuò)建空間位置[4]。

2.2　轉(zhuǎn)動(dòng)電極改造方案

轉(zhuǎn)動(dòng)電極電除塵器的工作原理與傳統(tǒng)電除塵器一樣，仍然是依靠高壓電暈放電使得粉塵荷電，荷電后的粉塵在電場(chǎng)力的作用下到達(dá)集塵板，從而達(dá)到收集粉塵的目的，一般是將末級(jí)電場(chǎng)的陽(yáng)極板改造成可以回轉(zhuǎn)的形式，將傳統(tǒng)的振打清灰改造為旋轉(zhuǎn)刷清灰，當(dāng)極板旋轉(zhuǎn)到電場(chǎng)下端的灰斗時(shí)，清灰轉(zhuǎn)刷在遠(yuǎn)離氣流的位置把板面的粉塵刷除，達(dá)到比常規(guī)電除塵器更好的清灰效果。

若保證煙塵排放≤30 mg/m3，則比集塵面積需≥150 m2/（m3·s-1）。一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)電極電場(chǎng)相當(dāng)于1.5～2個(gè)常規(guī)電場(chǎng)的除塵效果，受到場(chǎng)地條件限制，保留原一、二、三電場(chǎng)，將原四電場(chǎng)改為轉(zhuǎn)動(dòng)電極，比集塵面積僅能達(dá)到116 m2/（m3·s-1）（按一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)電極電場(chǎng)相當(dāng)于兩個(gè)常規(guī)電場(chǎng)計(jì)算），遠(yuǎn)小于150 m2/（m3·s-1），除塵器效率能夠達(dá)到99.72%左右，出口煙塵排放為90 mg/m3左右，無(wú)法滿(mǎn)足除塵器出口達(dá)到排放≤30 mg/m3的要求。

同時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)電極電除塵器由于自身的工作原理與常規(guī)電除塵器相同，除塵效率受煤質(zhì)和粉塵特性的影響，對(duì)微細(xì)粉塵收集效率極低，即使末級(jí)電場(chǎng)采用轉(zhuǎn)動(dòng)電極能有效的克服微細(xì)粉塵的二次飛揚(yáng)，提高除塵效果，但是提高電除塵器效率還是有限；轉(zhuǎn)動(dòng)電極電除塵器由于其自身結(jié)構(gòu)原因，傳動(dòng)鏈條長(zhǎng)期受到煙氣酸堿腐蝕，容易受到煙氣粉塵腐蝕磨損，使用壽命難以保證，機(jī)組在運(yùn)行中有可能會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)卡澀，鏈條磨損等情況，增加日常維護(hù)量，只能停爐更換。更換鏈條及極板時(shí)工作量較大，一般4～5年更換一次鏈條。

2.3　袋式除塵器改造方案

袋式除塵器是基于過(guò)濾原理的過(guò)濾式除塵設(shè)備，利用有機(jī)纖維或無(wú)機(jī)纖維過(guò)濾布將煙氣中的粉塵過(guò)濾出來(lái)。粉塵粘附在濾袋的外表面，通過(guò)脈沖清灰系統(tǒng)對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，粉塵落入灰斗。被過(guò)濾后凈煙氣由濾袋內(nèi)部經(jīng)凈氣室排出[5]。袋式除塵器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是除塵效率不受粉塵特性、進(jìn)口煙塵濃度、粉塵顆粒分散度及粉塵比電阻等煙氣粉塵性質(zhì)的影響，對(duì)微細(xì)粉塵捕集率一般可達(dá)99.5%以上，安裝運(yùn)行良好的設(shè)備煙塵排放濃度可<30 mg/m3，甚至更低。

2.4　電袋復(fù)合除塵器改造方案

電袋復(fù)合除塵器通過(guò)電場(chǎng)預(yù)除塵不僅可以降低濾袋的粉塵負(fù)荷量，還會(huì)使濾袋表面的粉餅層變得疏松，并且運(yùn)行阻力低、濾袋清灰周期時(shí)間長(zhǎng)，不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，從而能保證長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。采用電除塵器+袋式除塵器布置，含塵氣流通過(guò)電袋除塵器時(shí)，粗顆粒的粉塵在電除塵器的電場(chǎng)荷電被收集去除，剩余20%～30%的微細(xì)粉塵隨煙氣經(jīng)電場(chǎng)出口、袋式入口的多孔板均流后，一部分煙氣水平進(jìn)入袋式除塵區(qū)，另一部分煙氣由水平流動(dòng)折向電場(chǎng)下部，然后從下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入袋式收塵區(qū)，通過(guò)袋式外表面，粉塵被阻留在袋式的外部，然后通過(guò)脈沖清灰系統(tǒng)對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，粉塵落入灰斗。被過(guò)濾后凈煙氣由濾袋內(nèi)部經(jīng)凈氣室排出，煙塵排放濃度可<30 mg/m3。

3　優(yōu)選改造方案

綜上所述，貴溪發(fā)電公司二臺(tái)機(jī)組電除塵器改造采用電除塵器擴(kuò)容受到場(chǎng)地限制不能實(shí)施；采用轉(zhuǎn)動(dòng)電極電除塵器改造方案，除塵器出口煙塵排放只能在90 mg/m3左右，不能達(dá)到≤30 mg/m3排放要求；采用袋式除塵器、電袋復(fù)合除塵器能確保煙塵排放濃度≤30 mg/m3。

但是相比于電袋復(fù)合除塵器，袋式除塵器布袋的投資費(fèi)用勢(shì)必增加，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行在高濃度煙塵工況下，運(yùn)行阻力高。為保證阻力一定，濾袋噴吹清灰周期時(shí)間勢(shì)必愈短，濾袋清灰頻繁，濾袋磨損加快，造成濾袋過(guò)早破損失效，增加設(shè)備維護(hù)成本；同時(shí)，袋式除塵器運(yùn)行阻力高，造成除塵器后的引風(fēng)機(jī)功率增大，增加運(yùn)行成本。因此，鑒于采用袋式除塵器，設(shè)備投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用都會(huì)相對(duì)增加，本工程采用電袋復(fù)合除塵器方案。

根據(jù)貴溪發(fā)電公司煙氣量現(xiàn)狀和過(guò)濾風(fēng)速等設(shè)計(jì)選型參數(shù)，在保證電袋復(fù)合除塵器足夠大的過(guò)濾面積前提下，推薦設(shè)計(jì)電袋方案為一電場(chǎng)+三袋區(qū)。即保留原鋼支架、殼體、灰斗、進(jìn)出口喇叭、第一電場(chǎng)及供電裝置，并將一電場(chǎng)進(jìn)行檢修維護(hù)，部分部件進(jìn)行更新，重新安裝氣流均布裝置，達(dá)到更新電場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)，拆除第二～四電場(chǎng)陰、陽(yáng)極系統(tǒng)及高低壓設(shè)備，在原除塵器殼體空間水平布置布袋，原第二～四電場(chǎng)沿電場(chǎng)長(zhǎng)度方向布置脈沖閥，將其作為袋式除塵區(qū)。結(jié)構(gòu)上電除塵與袋式除塵仍在同一殼體范圍內(nèi)，并采取氣流均布措施，確保兩種除塵方式的氣流平衡。

4　結(jié)束語(yǔ)

貴溪發(fā)電公司通過(guò)對(duì)5、6號(hào)機(jī)組鍋爐電除塵器進(jìn)行提效改造，從根本上提高了除塵器的效率，降低了煙塵的排放濃度，滿(mǎn)足了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223—2011）的最新要求。改造后，電袋除塵器保證效率≥99.91%，出口煙塵濃度≤30 mg/m3，運(yùn)行阻力≤1 000 Pa。