降低300MW机组锅炉烟尘排放浓度

随着社会经济的发展，雾霾的形成越演越烈，这已成为*面临的严峻问题，而资源的合理充分利用、环境保护和能源节约又是我们进行可持续发展的一个重要方针政策。因此，环保是我们生产、生活中的一项重要工作。电除尘器作为环保除尘的重要设备，具有除尘效率高、减少烟尘排放，而电除尘器运行方式的优化与否，决定了该设备节电的效果和环保运行的重要性。 
　　为了适应越来越高的环保标准，确保烟气达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）要求，完成洛阳市2013年创模暨碧水蓝天工程责任目标任务，大唐洛阳热电有限责任公司对2×300MW机组的除尘器实施技术改造，按期完成烟尘治理任务，满足政府要求，改善洛阳市环境质量。 
　　1 烟尘排放浓度高的现状 
　　1.1 电除尘器改造前烟尘排放浓度 
　　大唐洛阳热电有限责任公司的5号炉电除尘器型号：RWD/KFH—302-5×3.5-2。在烟道尾部配置两台双室共20个高压电场。5号炉电除尘器投运以来，执行2003年《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003），高允许烟尘排放浓度为50 mg/Nm3，而《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）要求高允许烟尘排放浓度为30 mg/Nm3。 
　　1.2 电除尘器的现状 
　　（1）电除尘设计工况。电除尘器设计参数、结构*相同并对称布置，每台除尘器有效通流面积为302m2，设计处理烟气量85.50×104m3/h。在锅炉燃用设计煤种时，自然循环燃煤锅炉特性。电除尘器效率为99.85 %，且锅炉高允许烟尘排放浓度为50 mg/Nm3。本机组锅炉烟气先采用循环锅炉低温低氮燃烧技术脱硝，炉内喷钙脱硫，脱硫效率大于90%，锅炉排出的烟气再经双室五电场静电除尘器净化处理后排放，除尘效率大于99.85%。烟气中主要污染物为烟尘和SO2、NOX。 
　　（2）电除尘性能试验。对5号炉电除尘器进行性能试验，试验结果为：5号炉电除尘器A、B侧除尘效率分别为99.55%、99.62%；A、B侧除尘器阻力分别为360Pa、300Pa；A、B侧除尘器漏风率分别为2.03%、2.23%；A、B侧除尘器出口粉尘浓度分别为156.951mg/Nm3、139.60mg/Nm3；烟尘排放量为151.664kg/h。 
　　（3）除尘设备故障。在电除尘停运时发现内部有严重积灰、瓷轴脱落、阴极线断裂等现象。 
　　由此可知：如果电除尘内部一旦出现问题，将可能造成电除尘退出，烟尘排放不达标，严重污染大气环境。 
　　（4）气力除灰系统。针对电除尘气力除灰系统进行检查，发现灰量浓度太高，导致无法排出，使灰斗内料位高报警。只有通过外排法，用汽车运输，造成人力、物力的浪费和环境的污染。 
　　（5）根据以上调查结果发现我公司电除尘的烟尘排放已不符合新国标的要求，必须在停炉的状态下进行*治理，从而降低烟尘排放浓度，具备较强的可行性。 
　　2 烟尘排放浓度高的原因分析 
　　通过对电除尘器的现状分析可以看出，造成烟尘排放浓度高的因素具体原因如下。 
　　（1）运行人员经验少。机组在运行中，参数调整不规范。运行人员必须对电除尘一、二次电流及电压进行及时调整分析；同时，并对电除尘监视数据进行记录，有针对性对变化趋势对比，观察变化是否增加明显，确保烟尘排放浓度。 
　　（2）设备外部故障。经过对电除尘本体的振打器、电加热检查，设备接线完好，保护定值整定合格，振打清灰效果良好，气流分布均匀，能充分反映出电除尘内部故障；其余未发现异常现象。 
　　（3）阴极锯齿线除尘效率低。由于锯齿线因质量轻、加工简单、适应性强而被广泛应用；但在实际运行中锯齿线经常容易断线、掉线，造成阳极、阴极短路，重则退出故障电场停运，造成电除尘器的除尘效率降低。 
　　（4）燃料煤质不合格。经由煤化验人员对入炉煤进行严格检验，有部分煤质较差，偏离设计煤种，灰量浓度偏高，造成电场内部积灰严重，形成搭桥短路，电场跳闸；通过技术人员合理调整燃煤掺烧比例，及时降低煤粉灰量，做到可控在控。 
　　（5）电源控制方式不合理。经过对电除尘的运行控制方式分析看出，单相工频电源频率低，效率转换低（一般在70%以下），因此耗能较高；输出纹波大，平均电压比脉动峰值电压要低25%左右，致使电晕电压低，波形又是单一的工频波，电除尘器采用工频可控硅电源，在当粉尘比电阻比较高、易出现反电晕现象时除尘效果会明显下降，在高浓度粉尘、高比电阻等工况下，一般达不到原电除尘器设计指标及环保排放标准要求。 
　　（6）电场本体密封不好，造成电场内部渗漏点多，温差变化大，粉尘容易形成块状，造成电场内部灰堆。根据以上原因的逐条论证，确定影响烟尘排放浓度高的主要原因有2条：1）阴极锯齿线除尘效率低；2）电源控制方式不合理。 
　　3 改造实施 
　　3.1 改造内容 
　　大唐洛阳热电有限责任公司5号炉电除尘器于2014 年9月进行了大修改造工作。原除尘器设计除尘效率99.85%，设备运行8年，除尘器内部设备存有磨损老化，测试除尘器A、B侧除尘效率分别为99.55%、99.62%；低于原设计效率。改造原则对整个电除尘器设备内部现存框架、结构不变，Ⅲ、Ⅳ电场仍保留原线型方式只对电源升级。改造具体内容为： 
　　（1）将5号炉电除尘器Ⅰ、Ⅱ电场所有阴极线（共计6048根，原为锯齿线）更换为针刺线，Ⅴ电场所有阴极线（3024根，原为鱼骨线）更换为波形线；其它Ⅲ、Ⅳ电场锯齿线线形不变。　（2）I、II、Ⅲ电场工频电源（共计12套），更换为新型高频电源（12台，1.2A/72kV）。Ⅳ、Ⅴ电场工频电源（共计8套），更换为新型三相电源。 
　　（3）5号炉电除尘器4套低压控制柜实现电除尘振打断电自动控制功能。 
　　（4）对原控制系统进行优化，所有控制纳入新变化的上位机系统进行控制，所有电场的控制均纳入到一套上位机进行控制（包括所有电场高、低压、节电、断电振打、灰斗料位等）。 
　　3.2 使用高频电源 
　　我们对含尘浓度较高的Ⅰ、Ⅱ电场，选用针刺线，以满足尘粒电荷需要足够的气体离子空间电荷密度，并防止电晕封闭现象的出现，I、II、Ⅲ采用高频电源控制。 
　　高频电源是新一代的电除尘器电源，采用现代高频开关电力电子技术，通过工频交流—直流—高频交流—高频脉动直流的能量转变形式，供给电场的是一系列的电流脉冲（脉冲宽度在5～20微秒），从而提高了烟尘的荷电量，提高了除尘效率，降低了烟尘排放浓度。 
　　3.3 使用三相电源 
　　对于Ⅴ电场气体含尘浓度低且粒度细，而细粉回收相对困难，故要提高操作电压和减小电晕电流，我们选用波形线、三相电源控制。 
　　4 效果检查 
　　4.1 电除尘器效率试验 
　　电除尘器效率试验在高频、新型三相电源投入正常情况下进行，A、B 电除尘器全投供电分区时，A、B 电除尘器除尘效率分别为99.923 %、99.918 %。 
　　4.2 烟尘浓度试验 
　　根据国标GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的规定，实测的火电厂烟尘排放浓度，必须执行燃煤锅炉按过量空气系数折算值a =1.4 进行折算。试验期间测得，A、B除尘器出口烟气含氧量分别为4.7 %、3.8 %，过剩空气系数分别为1.29、1.22。 
　　从试验结果看出，机组在290MW工况下，燃用试验煤种，除尘器在振打正常情况时，A、B除尘器出口烟尘排放浓度折算值分别为29.86mg/Nm3和29.32mg/Nm3。达到国标GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》。 
　　4.3 经济效益和社会效益 
　　通过技术改造，现场对比测试表明跟改造前同等条件下，高频电源可节电70%以上；以300MW机组电除尘器为例，年运行时间5500小时计算，每年可节约电耗400多万度，节电效益为100多万元。 
　　降低5号炉烟尘排放浓度达到了预定目标，符合国家产业政策和环保要求，并通过省市及国家环保部门验收合格，同时满足洛阳市2013年创模暨碧水蓝天工程责任目标任务要求，对当地的环境质量改善有很好的促进作用。 
　　5 结束语 
　　通过对5号炉电除尘器阴极线和控制电源改造，环保和节能*，烟尘排放浓度降低到29.32mg/Nm3以下，除尘效率达到了99.918 %。高频电源采取脉冲供电，与单相工频可控硅电源相比，可以减少烟尘排放40-70%，具有明显的社会环保效益及推广价值，有效的提高了发电企业的社会附加值，从而提供清洁电力，点亮美好生活。