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大型超（chāo）淨電袋複合除塵器在劣質煤機（jī）組

的應用

福（fú）建龍淨環（huán）保股份有限公司  陳奎續

摘要 以實現煙塵超低排放的河南平頂山發電（diàn）分公司2×1030MW機組配套的超淨電袋複（fù）合除塵器為研（yán）究對象，分析超淨電袋複合除塵技術原理和措施，並介紹該工程具體的工藝方案，通過對現場實（shí）測結果和長期CEMS在線數據分析統計，係（xì）統驗證超淨電袋複合除塵技術在燃燒劣質煤的大型機組上應用的可行性和穩定性，也驗證了以超淨電（diàn）袋，不上濕式電除塵實現煙塵超低（dī）排放工藝技術的可行性（xìng）。

關鍵詞 超淨電袋 劣質煤電廠 大型化

1前（qián）言（yán）

近年來，我國大氣汙染形勢日趨嚴峻，隨著《煤電節能減排升級與改造行（háng）動計劃（2014-2020年）》（發改（gǎi）能（néng）源[2014]2093號）及地（dì）方（fāng）“超低排放”控製政策的相繼（jì）出台，在環境保護、減排（pái）目標與（yǔ）發展需求的三重壓力下，電力行業積（jī）極開展適應（yīng）超（chāo）低排（pái）放的發展戰略（luè）研究和環保（bǎo）科研攻關，並逐步開展超低排放的工（gōng）程示範（fàn）。2015年12月11日環保部等三部委聯合下發《全麵實施燃煤電廠超低排放和節能（néng）改造工作（zuò）方案》，標誌著燃煤電廠汙染物減排全麵進入“超（chāo）低排（pái）放”階段[1]。

在超低排放（fàng）實施（shī）初期，煙塵控製一般采用以濕式電（diàn）除塵技術為（wéi）核心的技術路線，由於濕式電除塵器一定程度上增（zēng）加了環保投資以（yǐ）及（jí）廠用電率，行業普遍認為在統籌考慮節能與減排（pái）雙重目標，同時考慮經濟性的前提下，實現燃煤電廠超低排放的難（nán）度較大。因此，超低排放技術率先在優質煤電廠實施工（gōng）程示範。

濕式電除塵器（qì）不僅存在上述（shù）缺點，還存在占地麵（miàn）積（jī）大（dà）、改造周（zhōu）期長、部件易被腐蝕（shí），廢水需二次處理等弊端。為此，我國環保企業在總結工程經（jīng）驗的基礎上，通過技術（shù）創新研發出超淨電袋技術，旨（zhǐ）在不（bú）加裝濕式電除塵器的條件下，簡化工藝（yì）路（lù）線，實現煙塵的超低排放，同時，解決劣質煤電（diàn）廠在保（bǎo）證（zhèng）經濟性的前提下實現煙塵超低排放的問題。本文以河南平頂山發電分公司2×1030MW機組配套的（de）超淨電袋除塵器為例，介紹其工藝方案、技術特點和優（yōu）勢，並通過分析現場實測結（jié）果和長期CEMS在線（xiàn）數據，係統（tǒng）驗（yàn）證超淨電袋技術在燃燒劣質煤的大型機組上應用（yòng）的可行性和可靠性，也充分（fèn）驗證了以超（chāo）淨電袋為核心（xīn），不上濕式電除塵實現煙塵超低排放的工藝技術的（de）可行性

2超淨電袋（dài）複合除塵技術

2.1 技術原理

超淨電袋複合除塵技術是指出口煙塵（chén）排（pái）放濃度＜5或（huò）10mg/Nm3，實現超低（dī）排放的電袋複合除塵器，也是（shì）一種（zhǒng）不上濕電而簡化煙氣係統的超低排放工藝技術。它具有出口煙塵濃度（dù）不受煤質、飛灰成分變化影（yǐng）響（xiǎng），出口煙塵濃度低且穩（wěn）定等優點，其濾袋使用（yòng）壽命長，運（yùn）行、維護費用低，能夠保證長期高效穩定運行。從原理上看，超淨電袋（dài）複合除塵器是在常規電袋複合除塵器的基礎上進一步技術創新、升級發展而來的。電（diàn）袋複合除塵器（qì）是將靜電除塵和過（guò）濾除塵機理有機結合（hé）的複合除（chú）塵技術，它充分利用前級電場收塵效率高和顆粒荷（hé）電的特點，大幅降低進入（rù）濾（lǜ）袋區煙氣的含塵濃度（dù），降低了濾袋過濾負荷，避免（miǎn）粗顆粒對濾袋衝刷造成磨損，並利（lì）用荷電粉塵過（guò）濾機理而提（tí）升設備的綜合性能（néng）[2,3,4]。

2.2 技術（shù）措施

與常規的電（diàn）袋（dài）複合除（chú）塵器相（xiàng）比，超淨電袋需采取如下主要技術措（cuò）施[4]：（1）電區與袋區好優耦合匹配，根據煤質條件選取電區和袋（dài）區關鍵參（cān）數，確（què）定濾袋區不錯的（de）入口粉塵濃度值，使電區與（yǔ）袋區好優耦合，並且技術經濟性不錯。（2）強化（huà）顆粒荷（hé）電，提高電區可靠性（xìng）。首先，采用高放電性能、高場強（qiáng）的電區極配型式，提高顆粒荷電（diàn）以及電場（chǎng）區除塵（chén）效率。其次，采（cǎi）用前（qián）後小分區供（gòng）電（diàn）技術（shù），提高電區（qū）可靠性。（3）采用高（gāo）精過濾濾（lǜ）料。在工業（yè）生產中，在相同條件（jiàn）下，濾（lǜ）料的過濾精度高低依次為PTFE覆膜濾料、超細纖維梯度（dù）濾料、普通濾料。PTFE覆膜濾（lǜ）料是當前精度高（gāo）的過濾濾料，其次（cì）為超細纖維梯度濾料，兩者均（jun1）屬於（yú）高精度過濾濾（lǜ）料，是超低排放電袋（dài）複合除塵器（qì）濾料（liào）的不錯。濾（lǜ）料過濾精度越高，電袋複合除塵器實（shí）現超低排放就越可靠，適應工況變（biàn）化能力（lì）也越強，而且中（zhōng）長期運行阻力更低更（gèng）平穩。（4）高均勻性氣（qì）流分布。在原電（diàn）袋複合（hé）除塵器氣流分（fèn）布均勻的基礎上，進一步地細分，精細化設計流場和氣流分布，使電袋複合除（chú）塵器內氣流分布達到高均勻性（即超淨電（diàn）袋袋區各室流量均勻性相對偏差小於3%）。此外，還需在設計、製造、安裝、運行維護等各個環節進（jìn）行嚴格把關。主要措施包括取消旁路結構、保（bǎo）證除塵器的密封性、加強濾袋加工（gōng）質量監控、加強（qiáng）花板安裝密封性等。

3工程（chéng）概況

3.1機組情況

河南平頂山發電分公司位於（yú）我國中部地區，屬於《重點區域大氣汙染防（fáng）治“十二五”規劃（huá）》劃定的一般控製區，執行GB13223-2011中表1的要求。一期工程建設2×1030MW超超臨界燃煤機組，分別於2010年11月和12月投產。本次超低排放改造機組為1號機組，燃用煤種為（wéi）山西長治貧煤（méi），煤質分析及飛灰特性分析如表1所示，設計煙（yān）氣量為1667010Nm³/h。從表1可以看（kàn）出，機（jī）組燃用煤種的灰（huī）分較大，高達39.78%，並（bìng）且飛（fēi）灰（huī）中SiO2和Al2O3含量較高，比電阻較大。

表1 煤質分析

表2 飛（fēi）灰（huī）特性（xìng）分析

3.2 原煙塵控製措施（shī）

本工程原煙塵控製措施為（wéi）三室（shì）五電場靜電除塵器，比（bǐ）集塵麵積104.6m2/m3/s，保證除塵效率99.8%，除塵器出口煙塵排放濃度長期在100mg/m3以上。因此（cǐ），1號機組進行了低低溫除塵改造，在除塵器前加裝低低溫省煤器，其設計溫降30℃，除塵器入（rù）口煙氣溫度95℃。在低（dī）溫省煤器退出運行時，電除塵器入口（kǒu）煙氣溫度年平均120℃，高達135℃。由於1號機組除塵（chén）器入口煙塵濃度較大（dà），因此，在（zài）低低（dī）溫除塵改造後，除塵器出口的煙塵排放濃度在60mg/m3以上，仍不滿足設計要求。隨著《河南省2014-2020年煤電節能減排升級與改造行動計劃》的頒布，電廠好終決定對原低低溫電除塵器（qì）進行基於超淨電袋技術、不（bú）上濕電的煙塵超低排放改造。

3.3 超（chāo）淨電袋技術改造方案

本工程采用超（chāo）淨電袋（dài）複合除塵技（jì）術對原有電除塵器（qì）進行改造（zào），於2015年6月完成，為兩電三（sān）袋方案。主要改造措施如下（xià）：

（1）保留原鋼支架、殼體、灰鬥、進口喇叭、一、二電場。原除塵器三、四、五電場掏空，將（jiāng）原電除（chú）塵器改造為兩電三袋電袋複（fù）合式除塵器。對一（yī）、二電場電除塵進行標準項目大修，對陰陽極振打係統進行徹底修複，滿足安全運行要求，其中陰極振（zhèn）打（dǎ）大小針輪（lún）全部進行更換。陰極係統采用（yòng）前後分區供電方式，原整流變利舊（jiù）。第三、四、五電場空間改造為長袋中壓脈衝行噴吹袋式除塵區。

（2）對一、二電場除塵參數（充電比、振打間隔）進行自動優化調整（原鍋爐（lú）負（fù）荷信（xìn）號已接入控製室（shì）），對（duì）於袋區噴（pēn）吹時間進行節能優化。

（3）通（tōng）過CFD對除塵器入口煙道進行氣流均布實驗，調整並更換入口均（jun1）流板，以保證除塵器入口煙氣量、流速分配均勻，經冷態調整後（hòu），保證（zhèng）除塵器入口煙氣通道好煙氣量差值（按穩定（dìng）截麵網格法測試）小於3%。

增加改（gǎi）造方案，如高（gāo）精（jīng）濾袋（dài）、匹（pǐ）配技術、流場分布雲圖等。

表（biǎo）3 主要技（jì）術參數表

4測試（shì）結果與分析

1#2#機組（zǔ）超淨電袋分別於2015年5月、8月成功投運（yùn），設備運行穩定，清灰周期長（zhǎng）達18小時，性能優越。河南電力科學研究院2015年（nián）7月對1#爐進行了熱態性能測試（shì）。

4.1 測點布置

在超淨電袋除塵器進出口與（yǔ）煙囪（cōng）出口進行煙塵以及煙氣（qì）排放參數（流速、溫度、壓力、濕度、含氧量）進行測試。其中，除塵器進口采樣布置在（zài）其6個水平煙（yān）道上，各（gè）布置5個測孔，每個測孔5個測點，共150個測點；出口同樣布置150個測點（diǎn）；煙囪出口采樣（yàng）點布置在煙囪內距地麵60m高的圓形煙道上，呈90°設置兩個測孔（kǒng），每個（gè）測孔16個測點。

4.2 測（cè）試儀器與方法

在超淨電袋除塵器的進（jìn）出口采用嶗應3012H型托管（guǎn）平行自動型煙塵測試儀測量斷麵上的上述煙氣參數，並對煙塵進行等速采樣。煙囪煙塵測試采用德國SICK公司SHC502型（xíng）高效煙塵采樣儀進行等速采樣。上述三個位置（zhì）的采（cǎi）樣工作同時進行，其中，除塵（chén）器進出口每個煙道的采樣時間均為25min，煙囪出口的采樣時間為50min，采樣嘴直徑均為6mm。

4.3 測（cè）試工況

對1號機（jī）組在1010MW負荷下進行測試，好波（bō）動（dòng）幅度（dù）≤5%。測試（shì）期間燃用煤種見表1。測試時間為2015年7月12~13日。

4.4 結果與分析

在（zài）上述負荷工況條件下，超淨電袋除塵器進出口與煙囪出口的煙（yān）塵及其（qí）相關參數的測（cè）試結果見（jiàn）表4。測試表（biǎo）明：1號機組在1010MW負荷（hé）工況下（xià）（98%負荷），超淨電袋除塵器A、B兩列除塵（chén）器的除塵效率分別（bié）為99.980%、99.979%，漏風率為1.72%、1.76%，阻力為646Pa、658Pa，煙塵排放濃度為8.39mg/Nm3、8.76mg/Nm3，滿足設計（jì）要求，煙囪出口煙塵排放濃度為4.36mg/Nm3，均滿足超低排放要求（qiú）。

表（biǎo）4 1號機（jī）組超淨電袋除塵器測試結果

5長期在線CEMS數據分析

參照《固定汙染源煙氣排放連續監測技術規範（試行）》（HJ/T 75-2007），將（jiāng）現場測試數據與除塵器出口（kǒu）、煙囪出（chū）口的CEMS數據進行比對，在滿足比對標準的（de）基礎上，提取2015年6月30日~7月15的CEMS在線數據進行（háng）達標性與穩定性分析（xī）[6]。在此期（qī）間，1號機組入爐煤灰分在37%~45%波動，從圖（tú）1、圖2可（kě）以看出，除塵器（qì）出口（kǒu）煙塵排放濃度為1.92~9.39mg/m3，平均濃度為（wéi）4.82mg/m3，低於設（shè）計值10mg/m3達標（biāo）保證率為100%，裝備的穩（wěn）定性較好。煙囪出口煙塵排放濃度為0.71~7.82mg/m3，平均濃（nóng）度為（wéi）3.10mg/m3，低於10mg/m3達標保證率為100%，滿（mǎn）足超低排放要求。

圖1 除塵器出口煙塵排放在（zài）線數據（jù）

圖2 煙囪出口煙塵排放在線數據

6結論與建議

超淨電袋除塵（chén）技術具有除塵（chén）效率高，能耗低、改（gǎi）造工期（qī）短、係統運行穩定等（děng）特點，而且簡（jiǎn）化了工藝路線，在投資方麵比常規通用技術如以濕（shī）電為核心的超低（dī）排放技術路線節省約30%~50%。該技（jì）術在河南平頂山發電分公司1030MW機組煙塵超低排放改造成功應用，現場測試和長期CEMS在線數據分析表明，超淨電（diàn）袋除塵技（jì）術可行且穩定性高，適合在大型劣質煤電廠的煙塵超低排放（fàng）控（kòng）製，也為低（dī）成本高效（xiào）率地實現燃（rán）煤電廠的煙塵超低排放提供了有效的（de）技術途徑。