燃煤电厂烟气超低排放与深度节能综合技术研究及应用

通过设置MGGH烟气冷却器,将干式电除尘器入口烟气温度降低至酸露点以下,使得电除尘器处于低低温工况,协同提升电除尘器除尘效率,并去除部分SO3;MGGH再热器将烟囱出口烟气温度控制在72℃,避免烟囱雨产生;并设置凝结水加热器,回收MGGH系统中多余热量。

在低低温电除尘器技术基础上应用脉冲电源,将干式电除尘器出口粉尘浓度控制在较低范围,并降低运行能耗;在烟囱入口设置湿式电除尘器,进一步脱除烟尘,实现烟尘超低排放,并协同去除SO3与PM2.5。

将电除尘器灰斗、绝缘瓷套与气化风等电加热装置改为蒸汽加热装置,降低电除尘器运行电耗。

2.2低氮燃烧器改造

具体方案为：将现有PM燃烧器进行升级改造为M-PM燃烧器,将原PM分离器至燃烧器入口段的煤粉管道更换直管段,A-A风燃烧器保持原有标高更换喷口。

改造后炉膛出口NOx排放浓度考核结果见表2,优于性能要求,原因是M-PM燃烧器利用燃烧器喷嘴体及煤粉管道弯头将煤粉气流分成浓淡两股,分别进入炉膛;浓相位于火焰中心,所需着火热少,利于着火和稳燃;淡相位于外围,补充后期所需的空气,利于煤粉的燃尽;浓淡燃烧偏离了化学当量燃烧,实现整体的风包粉结构,大大降低了NOx的生成[1]。

表2低氮燃烧器改造要求与结果比对

改造后灰分含碳量为0.69%,比改造前提高0.15%,符合预期。另外改造后燃烧器出口风压增大,射流的“刚性”加强,偏烧情况较改造前有较大改善;主再热器蒸汽参数调整性能与改造前相比未有下降。

在锅炉燃烧器实施上述低氮改造后,在烟气脱硝装置预留层不添加催化剂的情况下,脱硝装置出口NOx排放浓度见表3,可控制在35mg/m3以内,主要原因是改造后脱硝装置入口NOx浓度大幅度降低,后续脱硝装置运行压力降低。

表3低氮燃烧器改造后烟气脱硝装置出口NOx排放浓度

2.3电除尘器提效与节能改造

2.3.1电除尘器低低温与脉冲电源协同提效技术

具体方案为：在静电除尘器入口增设无泄漏MGGH烟气冷却器,将锅炉排烟温度降至85~90℃,保证在常见工况下电除尘器入口烟气温度低于酸露点5~10℃;同时对电除尘器阴极线、阳极板变形进行修正,灰斗、人孔内衬不锈钢板等;保持现有1电场高频电源、2电场工频电源不变,将电除尘器3、4电场工频电源更换为脉冲电源。脉冲电源系统是在60kV基准电压叠加80kV脉冲电压,脉冲宽度为75μs,电压和电流独立控制。

改造后电除尘器性能测试结果见表4。与表1相比,改造后除尘器出口粉尘浓度大幅度下降,主要原因是由于电除尘器入口烟温低于酸露点温度,烟尘比电阻下降,进入较佳除尘效率区间[2];其次烟气温度降低后烟气量也下降,增加了比集尘面积,同时烟气流速降低,延长了粉尘在电仓的停留时间,有利于粉尘的脱除[3];

另外高压脉冲供电装置运行电压大于120kV,大于改造前的40~60kV工频电压,并在脉冲瞬间高电压状态下,消除反电晕,极大提高了微细颗粒尤其高比电阻粉尘的荷电速度和驱进速度[4]。由于脉冲供电为间歇供电,避免了反电晕现象产生的电流浪费,与传统直流供电相比也节能[5]。

表4改造后电除尘器进、出口粉尘浓度

同时低低温电除尘器出口SO3浓度较低,原因为当除尘器进口烟气温度低于酸露点温度且灰硫比大于10时,SO3形成硫酸,被飞灰中的碱金属包裹,包裹物被电除尘器去除,并不会对下游系统形成腐蚀[6]。

2.3.2电除尘蒸汽加热与热风吹扫技术

改造前电除尘器灰斗、气化风与供电回路的绝缘瓷套加热器均采用电加热器。在实施低低温改造后,灰斗与瓷套保温箱内的绝缘瓷套所需加热功率大幅度提升,见表5,其原因为改造后烟温降低,灰斗和瓷套保温箱的工作环境发生了改变。

表5除尘器改造前后加热功率变化

为降低厂用电,对上述电加热器实施蒸汽加热改造,方案为：利用0.6~1.0MPa电厂辅汽对除尘器灰斗进行加热,使灰斗的温度达到100~120℃;其凝结水为高温饱和水,再分别通入瓷套瓷轴热风加热器和灰斗气化风加热器,将瓷套瓷轴风由环境温度加热到110~120℃,将灰斗气化风由环境温度加热到120~130℃,最后成为60~70℃的过冷水排放到回收点。采取蒸汽加热改造后,消耗蒸汽合计1440kg/h,节省厂用电978kW。

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