燃煤电厂除尘器改造技术与应用实例

针对我国烟尘排放标准日趋严格的现状，对燃煤电厂现有除尘器存在的问题及改造技术进行了论述，并给出了典型燃煤电厂除尘器改造实例及改造后性能试验数据，为除尘器改造技术的选择提供参考与帮助。

关键词：燃煤电厂;除尘器;改造技术

0 引言

中国是以煤炭为主的能源消耗大国，且煤炭资源主要消耗于燃煤电厂。近年来，煤炭燃烧造成的环境污染问题日益凸显。燃煤烟气中含有大量微细颗粒物，其中PM10的比例可达40%，而PM10中超细颗粒物PM2.5占到40%-70%，其浓度的上升与疾病的发病率、死亡率关系密切，尤其是呼吸系统疾病和心肺系统疾病最为明显。新的《火电厂大气污染物排放标准》(  GB  13223-2011)，对火电厂污染物排放限值做了更为严格的要求。因此，分析电厂现役除尘设备的问题，通过改造技术强化现役除尘设备能力是当前应对严格排放标准的重要方法。

1 燃煤电厂除尘器存在的问题

1.1 电除尘器

电除尘器的基本原理是利用直流高压电源产生的强电场使气体电离，产生电晕放电，进而使悬浮尘粒荷电，并在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离出来并加以捕集的除尘装置。电除尘器的除尘过程可分为气体电离、尘粒荷电、荷电粒子的捕集、极线极板的清灰四个部分，具有除尘效率高、阻力小、能耗低、能处理高温和大烟气量的气体等特点，是我国燃煤电厂普遍采用的电除尘技术。目前，燃煤电厂电除尘器存在以下问题：

(1)锅炉燃烧煤质的变化导致除尘器入口浓度升高或粉尘比电阻增大，造成除尘效率下降，出口烟尘浓度超出设计值;

(2)脱硝投运后灰的粘性增大而又缺少必要的保温措施造成除尘器灰斗积灰、输灰不畅的问题及极板、极线的粘灰问题;

(3)控制系统故障频繁、电晕极断线造成的部分电场无法正常投运;

(4)灰斗与仓泵间关断门密封不严密造成气力输灰系统启动时在灰斗内形成二次扬尘而使除尘器出口浓度短时升高。

1.2 袋式除尘器

袋式除尘器是一种干式高效除尘器，它利用有机纤维或无机纤维编织物制作的袋式过滤元件将含尘气体中固体颗粒物滤出的除尘设备，用于捕集非粘结性、非纤维性的工业粉尘，其作用原理是尘粒在绕过滤布纤维时因惯性力作用与纤维碰撞而被拦截。袋式除尘器具有对捕集粒径大于0.3μm以上的细微粉尘效率高、性能稳定、投资和运行费用较低的优点。目前，燃煤电厂袋式除尘器存在以下问题：

(1)滤袋堵塞、糊袋造成阻力严重超出设计值;

(2)部分滤袋破损、老化严重;

(3)部分袋笼腐蚀严重或较大变形;

(4)锅炉煤质或燃烧状况的变化造成过滤风速过大而导致的除尘器出口烟尘浓度超出设计值。

2 燃煤电厂除尘器改造技术

2.1 电改袋式除尘器技术

电改袋式除尘器技术是为了适应新的环保要求，合理地利用原有的电除尘器提高除尘效率的有效措施。电改袋式除尘器技术一般是拆除原电除尘器的供电、极板、振打及线缆等装置，保留除尘器的进气口形式、钢支架、灰斗、外壳等装置，在内部设置布袋除尘区，在原静电除尘器的外壳顶部增设净气室。自1998年我国首次“电改袋”工程在武钢平炉改造项目中实施以来，其业绩在不断增加。从焦作电厂200  MW机组电改袋、张家港沙洲电厂600MW机组袋除尘、宝钢自备电厂350MW机组电改袋、上海外高桥4x300MW机组电改袋、九江电厂660MW到新密电厂1000MW的特大型燃煤机组上的推广应用，表明了电改袋式除尘器技术的广阔应用前景。

2.2 低低温电除尘技术

低低温电除尘技术是通过低温省煤器或热媒体气气换热装置(MGGH)降低电除尘器入口烟气温度至酸露点温度以下，使烟气中的大部分SO3在低温省煤器或MGGH中冷凝形成硫酸雾，黏附在粉尘上并被碱性物质中和。低低温电除尘技术最早在日本大型燃煤火电机组中应用，国内企业多借鉴日本的经验。低低温电除尘技术具有降低粉尘的比电阻、避免反电晕现象、同时去除大部分的S03、除尘效率高、能耗较低的优点。2012年6月，大唐宁德电厂4号炉电除尘器改造采用低低温电除尘技术成功投运。某电厂1000MW机组配套电除尘器进行低低温电除尘改造，在100%负荷下，S03总脱除效率分别达到93.98%，实现了对S03的高效控制。

2.3 高频电源技术

大量的工程实践证明，高频电源技术具有电源和除尘效率高、能耗低、环保效益好的优点。上海外高桥第三发电厂1000MW机组电除尘器将原有24台工频电源更换为高频电源，在同等工况条件下，电除尘出口烟尘排放浓度由改造前的42mg/m3降低为15.7mg/m3，全部电耗仅为400kW。某电厂1号炉电除尘电源由工频改为高频，投产初期，除尘电耗量减少约1172kW，节电82.13%，正常运行时节电约50%。华润海丰电厂、泰州电厂、常熟电厂、进门电厂等电除尘器经过高频电源改造后，均实现了烟尘排放和能耗的降低。

2.4 常规电场扩容及优化技术

常规电场扩容一般通过新增电场、增加电场高度、增大电场宽度来实现。单纯进行常规电场扩容改造不易确保达到现行排放标准，因此大多数燃煤电厂电除尘器改造多以常规电场扩容与移动电极、高频电源等相结合的方式。华能北京热电3号炉200MW机组电除尘改造，将原有双室四电场电除尘器电场有效高度由12m增至巧m，第一、二、三电场有效长度分别由3m、3m、3m改造为3.5m、4m、4m，第四电场采用移动电极技术，改造前后比集尘面积增加了15.37m2/(m3/s)，除尘器出口烟尘浓度原来的由55.5mg/m3降至12mg/m3。宝钢自备电厂采用本体扩容+高频电源结合的改造技术，改造完成后电除尘器出口烟尘浓度为78.4mg/m3。某电厂1000MW机组电除尘器改造采用增加电场+高频电源供电技术，改造后电除尘器出口烟尘排放浓度小于50mg/m3。

3 典型燃煤电厂除尘器改造应用实例

A电厂9、10号机组改造方案：将原电除尘器的一、二、三、四电场工频电源改造为高频电源，四电场阴极线更换成波形线;配套配电系统和上位机监控系统，上位机具有与SIS系统接口的能力。

B电厂1、2号机组改造方案：保留原电除尘器整体结构不变，加高电场高度，宽度与原除尘器保持一致，增加一个新电场;第一电场采用高频电源技术;第二、三电场采用工频电源;第四电场采用机电复合式双区结构;对原电除尘器一、二、三电场阳极板、阴极线全部进行更换;对原有除尘器本体及电控部分进行改造。

C电厂1号机组将电除尘拆除，改造成布袋除尘器，并对输灰系统、控制系统及电源系统等所有相关系统进行改造。3、4号机组对前四电场恢复性检修，出口端新增一个电场作为五电场，型式与原除尘器相同，阴极、阳极振打采用侧部振打。新增电场输灰系统改造、控制系统升级、电源变压器及其配电装置扩容。对本体恢复性检修、三相电源及高压直流电控系统、输灰系统、增设了低温省煤器等系统改造。

D电厂3、4号机组改造方案：电除尘器本体恢复性检修、三相电源及电控系统、输灰系统等辅助系统改造。

E电厂1、2号机组改造方案：一、二电场工频电源改为高频电源，对其余电场控制系统进行优化。

通过改造后性能验收试验，5个燃煤电厂的11台除尘器改造前设备信息和改造方案及性能试验数据分别如表1和表2所示。

表1燃煤电厂除尘器改造前设备信息

表2燃煤电厂除尘器改造方案及性能试验数据

4 结语

综上所述，对燃煤电厂现有除尘器存在的问题及改造技术进行了论述，并给出了典型燃煤电厂除器改造实例及改造后性能试验数据。电袋复合除、湿式电除尘、脱硫除尘一体化等新技术的出现及应用为应对更为严格的环保要求提供了途径。燃煤电厂应根据地区的排放标准要求，从实际工程项目和社会发展情况出发，选用合适的技术，设计相应的烟尘排放控制技术方案。