文-林航英 福建龍凈環(huán)保股份有限公司

隨著我國(guó)對(duì)燃煤電廠排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，各種新技術(shù)新工藝不斷涌現(xiàn)。但電除塵器由于除塵效率高、處理煙氣量大、運(yùn)行穩(wěn)定、燃煤適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，作為火電廠煙塵治理中不可或缺的設(shè)備，對(duì)煙囪粉塵排放起到?jīng)Q定性作用。影響電除塵器性能的因素非常多，燃煤特性、鍋爐負(fù)荷，日常維護(hù)、比集塵面積及電場(chǎng)數(shù)等。

1 工程概況

江西大唐撫州發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組分別于2015年12月及2016年6月投產(chǎn)運(yùn)行，超超臨界參數(shù)、直流爐、單爐膛、一次再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、前后墻對(duì)沖燃燒方式。鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量3053 t/h。自投產(chǎn)運(yùn)行至今，除塵器出口排放穩(wěn)定在≤20mg/Nm3以下。

1.1 燃煤特性

本工程設(shè)計(jì)煤種為滿世煤與蒙泰煤的混合煤，煤質(zhì)分析資料見(jiàn)表1。

1.2 煤灰特性分析

本工程煤質(zhì)參數(shù)和灰成分參數(shù)中，對(duì)電除塵收塵性能影響較大的幾個(gè)因素的分析如下。

1.2.1 灰分含量

設(shè)計(jì)煤種、校核煤種Ⅰ、校核煤種Ⅱ灰分含量分別為20.41%，16.27%， 20.8%，這樣的燃煤灰分水平在國(guó)內(nèi)煤種中屬于中等偏低水平。煤中灰分含量的高低直接影響電除塵器的入口含塵濃度的高低。該項(xiàng)目除塵器入口含塵濃度在20～30g/Nm3之間，非常適宜電除塵器對(duì)粉塵的捕集。

表1 煤質(zhì)分析資料表

1.2.2 含硫量、氫、水分含量

煤中的硫在燃燒高溫條件下大部分被氧化成SO2，其產(chǎn)生的數(shù)量取決于煤中硫的含量、鍋爐爐型、燃燒工藝和工況，我國(guó)燃煤含硫量變化范圍在0.11%～5.13%之間，平均值約為0.87%，本工程燃煤的含硫量均低于平均值，說(shuō)明在本工程中硫?qū)Τ龎m效率的貢獻(xiàn)有限，但仍可部分降低粉塵比電阻。

煤中的氫和水分含量愈高，則煙氣的水分愈高。經(jīng)計(jì)算本工程3種煤的煙氣中水蒸氣體積比均在8%以上，相對(duì)較高，結(jié)合煙氣中三氧化硫的綜合效果應(yīng)能進(jìn)一步降低粉塵比電阻。

1.2.3 飛灰成分中的SiO2、Al2O3含量。

SiO2和Al2O3都是高熔點(diǎn)、導(dǎo)電性差的物質(zhì)，是粉塵高比電阻的主要因素。本工程3種煤質(zhì)SiO2+Al2O3的含量在80%～85%之間，在國(guó)內(nèi)燃煤中屬于中等水平，電除塵器設(shè)計(jì)時(shí)需要加一些特殊技術(shù)措施（如高頻或雙區(qū)等），完全能實(shí)現(xiàn)低排放的要求。

綜合上述分析，本工程使用煤種為我國(guó)動(dòng)力煤種中收塵性能相對(duì)一般的煤種，但只要除塵器選型合理，輔助一定的特殊技術(shù)措施，完全能夠滿足機(jī)組低排放的要求。

2 除塵器設(shè)計(jì)

本工程招標(biāo)過(guò)程中采用雙列3室5電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)由于現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地條件限制，除塵器寬度(左右排柱中心線距離)不超過(guò)99.51m，長(zhǎng)度(前后排柱中心線距離)不超過(guò)31.36m。具體選型參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 除塵器選型參數(shù)表

為了滿足場(chǎng)地條件，并同時(shí)滿足達(dá)到排放要求的比集塵面積要求，部分投標(biāo)廠家采用窄極距配置高極板的極配方式，但是由于極距過(guò)小，導(dǎo)致二次電壓難以升高；且極板過(guò)高，極板難以得到充分利用，振打清灰困難，因此除塵效率得不到有效保證。

龍凈環(huán)保采用不占用電場(chǎng)內(nèi)部空間、鉛垂布置的頂部電磁錘振打技術(shù)，并采用創(chuàng)新“頂部振打+小分區(qū)電場(chǎng)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，滿足招標(biāo)方提出的比集塵面積要求的同時(shí)保證除塵效率的最優(yōu)化。具體設(shè)計(jì)思路如下：

方案1：采用2BEH720/6-5型雙列6室5電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，極板分布為第1、2電場(chǎng)10塊，第3～5電場(chǎng)12塊，即2×10+3×12布局的5電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，總集塵面積高達(dá)201734m2，比集塵面積達(dá)到133.58m2/(m3/s)，煙氣總處理時(shí)間為25.38s，出口排放≤30mg/Nm3，除塵效率設(shè)計(jì)煤種：99.89%，校核煤種Ⅰ：99.85%，校核煤種Ⅱ：99.90%。由于采用龍凈環(huán)保特有的頂部電磁錘振打技術(shù)，除塵器總長(zhǎng)度控制在29.21m，比招標(biāo)方提出的31.36m整體縮短了2.15m，極大的減少了土地使用面積。另外，采用創(chuàng)新“頂部振打+小分區(qū)電場(chǎng)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)，除塵器采用6室布置的小室結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極采用BE板組排后出廠，便于現(xiàn)場(chǎng)吊裝的質(zhì)量保證，配置剛性桅桿式小框架陰極系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)分小區(qū)布置。

方案2：采用2BEH720/6-6型雙列6室6電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，極板分布為第1電場(chǎng)8塊，第2～5電場(chǎng)10塊，第6電場(chǎng)8塊，即8+4×10+8布局的6電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，與方案1相比，本方案總集塵面積及比集塵面積保持不變，將陽(yáng)極板進(jìn)行重新組合，由于將5電場(chǎng)板塊結(jié)構(gòu)按6電場(chǎng)進(jìn)行重新配置，相當(dāng)于將5電場(chǎng)“大分區(qū)”結(jié)構(gòu)調(diào)整為6電場(chǎng)“小分區(qū)”結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化粉塵在電場(chǎng)內(nèi)的荷電能力，有效提高除塵性能，同時(shí)，由于采用6電場(chǎng)結(jié)構(gòu)，除塵器總長(zhǎng)增大到30.88m，粉塵在除塵器內(nèi)部停留的時(shí)間增長(zhǎng)，有利于除塵器效率提升。除塵器出口排放保證值≤20mg/Nm3，除塵效率設(shè)計(jì)煤種：99.93%，校核煤種Ⅰ：99.90%，校核煤種Ⅱ：99.94%。

3 工程應(yīng)用

江西大唐撫州發(fā)電廠2×1000MW機(jī)組分別于2015年12月、2016年6月投產(chǎn)運(yùn)行，根據(jù)第三方測(cè)試結(jié)果，在機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行條件下，除塵器出口排放＜20mg/Nm3，部分工況條件下出口排放小于15mg/Nm3，完全達(dá)到招標(biāo)方要求的設(shè)計(jì)指標(biāo)，甚至超過(guò)原設(shè)計(jì)值。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)環(huán)保排放要求日趨嚴(yán)格，大量機(jī)組面臨除塵器出口排放超標(biāo)，需要進(jìn)行改造。而大部分老舊機(jī)組由于場(chǎng)地條件限制，需在原有除塵器場(chǎng)地條件下對(duì)除塵器進(jìn)行擴(kuò)容改造。側(cè)部振打型電除塵器由于其設(shè)備自身結(jié)構(gòu)問(wèn)題，只能通過(guò)增加極板高度方式來(lái)增加集塵面積，這樣做的結(jié)果是雖然設(shè)備集塵面積能夠滿足要求，但由于極板高度太高，煙氣導(dǎo)通角不足，造成部分極板浪費(fèi)，最終導(dǎo)致出口排放超標(biāo)，改造失敗。

采用本工程所使用的創(chuàng)新型“頂部振打+小分區(qū)電場(chǎng)”結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其振打采用頂部電磁錘振打技術(shù)，不占用電場(chǎng)內(nèi)部空間，可以充分利用側(cè)部振打型電除塵器側(cè)部振打錘旋轉(zhuǎn)空間，將常規(guī)側(cè)部振打型電除塵器的n電場(chǎng)結(jié)構(gòu)改造為n+1電場(chǎng)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于頂部振打型電除塵器采用剛性陰極小框架結(jié)構(gòu)，可以將單個(gè)電場(chǎng)進(jìn)行再次劃分區(qū)，實(shí)現(xiàn)小分區(qū)供電，提高除塵效率。