华润热电有限公司电除尘改造工程可行性研究报告(编辑修改稿)

华润热电有限公司电除尘改造工程可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

% 4 10～ 20 %～ % %～ % 5 20～ 30 %～ % %～ % 6 30～ 40 %～ % %～ % 7 40～ 60 %～ % %～ % 8 60 % % 表 210 飞灰密度分析 试验煤质 堆积密度（ g/cm3) 真密度（ g/cm3) 4月 17日 近设计煤种 4月 18日 近校核煤种 现有 电 除尘器 概况 2 机组 从投运以来 ， 1 电除尘分别于 20xx 年 6月、 20xx 年 5月、20xx年 5月、 20xx 年 11 月、 20xx 年 9月、 20xx 年 9月经历了 6次小修，于 20xx 年 10 月进行了一次大修。 2 电除尘分别于 20xx 年 9月、 20xx 年 4宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 12 月、 20xx年 4月、 20xx年 3月、 20xx年 9月经历 5次小修。 20xx年 8月份， 诸暨电除尘器研究所 对 2 炉 2台电除尘 器 分别进行了性能测试， 测试结果 1炉电 除尘 器除尘效率 %， 2炉电 除尘 器除尘效率 %。 在 20xx 年 1月 电厂 对 2 炉 2台电除尘 器 分别进行了脉冲供电、降压振打的节能改造 ， 改造后节能效果明显。 20xx年 4月， 宜兴华润热电有限公司 委托苏州热工研究院有限公司 对现有 2 炉电除尘器进行了性能测试 （测试报告见附件二） ， 电除尘器 性能测试结果见表 21表 212。 根据测试 结果 ， 2 电除尘器 燃用近设计煤种时，电除尘器出口烟尘排放浓度约 180 mg/Nm3， 除尘效率约为 %， 燃用近校核煤种时，电除尘器出口烟尘排放浓度约 241 mg/Nm3，除尘效率约为%。 表 211 电除尘器性能测试汇总（ 4 月 17 日 近 设计煤种 100%负荷） 项目 单位 A 侧 B 侧 机组发电负荷 MW 60 锅炉蒸发量 t/h 245 进口烟尘浓度 mg/(Nm3) 进口折算烟尘浓度 (6%O2) mg/(Nm3) 进口烟气温度 ℃ 进口烟气湿度 % 进口烟气量 Nm3/h 进口烟气流速 m/s 进口烟气静压 kPa 进口烟气全压 kPa 出口烟尘浓度 mg/(Nm3) 出口折算烟尘浓度 (6%O2) mg/(Nm3) 出口烟气温度 ℃ 出口烟气湿度 % 出口烟气量 Nm3/h 出口烟气流速 m/s 出口烟气静压 kPa 出口烟气全压 kPa 除尘效率 % 宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 13 项目 单位 A 侧 B 侧 本体漏风率 % 本体阻力 Pa 44 52 烟尘排放量 kg/h 烟尘排放总量 kg/h 电除尘器能耗 kW 表 212 电除尘器性能测试汇总（ 4 月 18 日 近 校核煤种 100%负荷） 项目 单位 A 侧 B 侧 机组发电负荷 MW 60 锅炉蒸发量 t/h 245 进 口烟尘浓度 mg/(Nm3) 进口折算烟尘浓度 (6%O2) mg/(Nm3) 进口烟气温度 ℃ 进口烟气湿度 % 进口烟气量 Nm3/h 进口烟气流速 m/s 进口烟气静压 kPa 进口烟气全压 kPa 出口烟尘浓度 mg/(Nm3) 出口折算烟尘浓度 (6%O2) mg/(Nm3) 出口烟气温度 ℃ 出口烟气湿度 % 出口烟气量 Nm3/h 出口烟气流速 m/s 出口烟气静压 kPa 出口烟气全压 kPa 除尘效率 % 本体漏风率 % 本体阻力 Pa 42 63 烟尘排放量 kg/h 烟尘排放总量 kg/h 电除尘器能耗 kW 3 电除尘器 工作原理与提效改造技术 电除尘器 的工作原理 电除尘器是依靠气体电离 ,粉尘粒子荷电，带电粒子在电场力的作用下宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 14 移动到收尘极板，通过合理的振打周期、振打力作用下，被收集在收尘板上的粉尘成片状落入收灰斗去除，见图 31所示。 图 31 电除尘 器 工作原理 电除尘器提效改造技术简介 我国火电行业以燃煤为主，排放的大气污染物包括烟尘、二氧化硫和氮氧化物，是我国污染控制的重点行业。 随着 GB13223《火电厂大气污染物排放标准》不断修订，国家 要求达标排放的烟尘浓度值越来越低。 当前我国的大中型火力发电厂烟气除尘设备仍以采用电除尘器设备为主。 国内电除尘器研究单位和制造厂为应对新排放标准、煤种复杂多变、反电晕等问题，做了大量的开发研究工作，这些新技术对燃煤电厂现有电除尘器的提效改造提供了可以选择的、可以多种组合的、灵活的技术方案。 电袋复合式除尘是通过前级电除尘区捕集 70～ 80%的烟气粉尘，后级滤袋过滤区捕集少量的残余粉尘。 同时利用通过前级电场区产生的荷电粉尘可有效改善沉 积在滤袋表面粉尘层的过滤特性，使滤袋的透气性能、清灰性能得到大幅改善，从而达到低阻高效收尘的效果。 此技术结合了电除尘和滤袋除尘的两种除尘特点，它的除尘效率不受煤种、飞灰特性的影响，与纯布袋除尘器相比，在运行过程中除尘器可以保持较低的运行阻力。 电除尘技术 移动极板 电除尘器收尘机理与常规电除尘器相同，由前级固定 极板 电场（常规电场）和后级 移动极板 电场组成。 移动极板 电场中阳极部分采用回转的阳极板和旋转的清灰刷。 附着于回转阳极板上的粉尘在尚未达到形成反电晕的厚度时，就被布置在非电场区的旋转清灰刷彻 底清除，因此不宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 15 会产生反电晕现象并最大限度地减少了二次扬尘，增加粉尘驱进速度，大幅提高电除尘器的除 尘效率，降低排放浓度，同时降低对煤种变化的敏感性。 目前国内已有 十 几套 移动极板 电除尘器 在大中型燃煤发电机组中 投入运行。 电除尘技术 机电多复式双区电除尘技术，在电场结构上不仅将粉尘荷电区与收尘区分开，而且采用连续的多个小双区进行复式配置；同时在配电上，采用独立电源分别对荷电区与收尘区供电， 可极大改善常规单区电除尘技术荷电和收尘在同一区域完成，而无法兼顾荷电和收尘都达到最佳状态的问题。 使荷电与 收尘各区段的电气运行条件最佳化。 由于收尘区采用了高场强的圆管 — 板式极配，实现了高电压低电流的运行特性，有效提高了对电除尘器后级电场细微粉尘的捕集，并可有效抑制高比电阻粉尘条件下的反电晕发生和低比电阻粉尘条件下的粉尘二次反弹，从而可提高并稳定除尘效率。 目前，双区电场已应用于末电场，作为细微颗粒的把关电场。 图 32 双区电除尘器示意图 宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 16 电除尘技术 低温电除尘器是通过 低温换热器 （主要采用汽机冷凝水与热烟气通过换热器进行热交换，使得汽机冷凝水得到额外的热量，以减小汽机冷凝水回路系统中低压加热器 的抽汽量），使进入电除尘器的运行温度由常温状态(120℃～ 160℃ )下降到低温状态（ 90℃ ～ 110℃左右，一般控制在酸露点以上 10℃ )，由于排烟温度的降低，进入电除尘器的烟气量减少、烟气流速降低，粉尘比电阻降低。 从而实现余热利用和提高除尘效率的双重目的。 增加 电场个数（增加 比集尘面积 ） 根据电除尘 器 效率计算公式 η = 1exp（ Aω /Q） ，在烟气量一定的条件下， 增加电除尘器集尘极板面积，可以提高比集尘面积，从而 提高除尘效率。 如果原电除尘器进、出口有场地空间，可以新增一个或两个电场，提高电除尘器 的集尘面积，从而提高除尘效率。 高频电源输出直流电压比工频电源平均电压要高约 30％，因为工频电源峰值电压在电除尘器电场中触发火花，显著地限制了加在电极上的平均电压。 而高频电源谐振频率为 30～ 40kHz，同常规的工频电源相比，高频电源纹波系数小于 5%，在直流供电时它的二次电压波形几乎为一条直线，高频电源提供了几乎无波动的直流输出，这使得静电除尘器能够以次火花发生点电压运行，从而提高了电除尘器的前电场供电电压和电流，提高了前电场除尘效率，减轻了后级电场的负担，从而使整台电除尘器粉尘 排放浓度显著降低，提高了整体除尘效率。 表 31 高频电源与工频电源性能比较 电除尘器电源性能 工频电源 高频电源 主电路型式 简单 复杂 供电方式 工频脉动 系列窄脉冲 工作频率 50Hz 40kHz 供电脉冲 宽 窄 火花控制能力 弱 强 电源利用率 70% 大于 90% 功率因数 80% 大于 95% 宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 17 电源相数 两相平衡 三相平衡 控制电路 简单 复杂 电源体积、重量 大、重 小（约为工频电源的 1/5 至 1/3）、轻 对电场环境的适应性 一般 好 4 电 除尘器改造设想 电除尘器改造的主要设计资料 煤质和灰分分析 在煤的成分中，对电除尘器性能产生影响的主要因素有 Sar、水分和灰分，其中 Sar对电除尘器性能的影响最大。 含 Sar量较高的煤，烟气中含较多的 SO2， SO2在一定条件下，以一定的比率转化为 SO3， SO3易吸附在尘粒的表面，改善粉尘的表面导电性， Sar 含量愈高，工况条件下的粉尘比电阻也就越低，表观驱进速度 ω k越大，这就有利于粉尘的收集，对电除尘器的性能起着有利的影响。 水分的影响是显而易见的。 炉前煤水分高，烟气的湿度也就大，粉尘的表面导电性也就好，比电阻也会 相对比较低。 在燃煤含水量很高的锅炉烟气中，水分对 电除尘器的性能起着十分重要的作用。 煤的灰分高低，直接决定了烟气中的含尘浓度。 对于特定的工艺过程来说， 粉尘的驱进速度 ω （ 或 表观驱进速度 ω k）将 随着粉尘浓度的增加而增加。 但电除尘器对粉尘浓度有一定的适应范围，超过这个范围，电晕电流随着含尘浓度的增加而急剧减小，当含尘浓度达到某一极限值时，或是含尘浓度虽然不十分高，但是粉尘粒径很细，比表面积很大时，极易形成强大的空间电荷，对电晕电流产生屏蔽作用，严重时会使通过电场空间的电流趋近于零，这种现象称为电晕封闭。 为了克服电 晕封闭现象，除了设置前置除尘设备以外，就电除尘器本身而言，最重要的技术措施是选择放电特性强的极配型式和能满足强供电的电源，同时要提高振打清灰效果。 当然，要求相同的出口粉尘浓度时，其设计除尘效率的要求也高。 烟气含尘浓度高，所消耗表面导电物质的量大，对高硫、高水分的有利作用折减幅度大，综合来讲，高灰分对电除尘是不利的。 飞灰包括 Na2O、 Fe2O K2O、 SO Al2O SiO CaO、 MgO、 P2O Li2O、宜兴华润热电有限公司 2 60MW 2 炉电除尘器改造工程 可行性研究报告 18 MnO TiO2及飞灰可燃物等成分。 其中， Na2O、 Fe2O3对除尘性能起着有利的影响， Al2O3及 SiO2对除尘性能则起着不利的影响， K2O、 SO CaO、 MgO 对电除尘器性能的影响相对较小。 高 Sar煤时， Sar对电除尘器的性能起着主导的作用，而低 Sar煤时， Sar的影响相对减弱，而主要取决于飞灰中碱性氧化物的含量、烟气中水的含量及烟气温度等。 根据 国内电除尘器所使用的燃煤煤种分析经验数据和 此次改造前对设计煤种和校核煤种的实验分析结果 (表 26～表 210)，定性分析评价电除尘器收尘难易程度如下 ： 近设计煤种煤质 Sar=%≤ 1%；飞灰中 Al2O3+SiO2=%≥ 80%，且Al2O3=%≤ 40%， 从 利用电 除尘的难易看，可以定性评价为“ 一般 ”。 近 校核煤种 煤质 Sar=%≤ %， 飞灰中 Al2O3+SiO2= %≤ 90%，且 Al2O3=≤ 40%，从 利用电 除尘的难易看，可以定性评价为 “ 一般 ”。 电除尘器最适合的粉尘比电阻范围为 104Ω cm～ 1011Ω cm。 粉尘比电阻超过 1011Ω cm 的粉尘称为高比电阻粉尘。 对于高比电阻粉尘， 电除尘器的性 能 随着比电阻的增高而下降。 这是因为：若沉积在收尘极上的粉尘是良导体，则不会干扰正常的电晕放电，如果是 高比电阻粉尘，则电荷不易释放。 随着沉积在收尘极上的粉尘层增厚，释放电荷更加困难。 此时一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放，其表面仍有与电晕极相同的极性，便排斥后来的荷电粉尘。 另一方面由于粉尘层电荷释放缓慢，于是在粉尘间形成较大的电位梯。