【正文】 理煙氣量 m3/h 4000000 44000002 入口煙溫 ℃ 110160 132發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 6 / 463 陽極線 480C 480C4 陰極線 RS RS5 入口煙氣含塵量 g/Nm3 3040 6 本體漏風(fēng)率 % 7 出口煙氣含塵量 mg/Nm3 35 8 本體阻力 Pa 245 2189 除塵效率 % 除塵器效率下降的原因分析①. 除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)老化。除塵器出口排放濃度＜100mg/Nm 3。某發(fā)電有限責(zé)任公司（以下簡稱：某電廠）廠址位于某市茄子河區(qū)，距市區(qū) 5 公里。從環(huán)保角度，可以降低除塵器排放粉塵濃度為約 15mg/Nm3。 第四電場改為雙層橫向槽板：靜態(tài)投資投資額約為 575 萬元。 對第一、二、三電場做恢復(fù)性檢修，使其達到原設(shè)計能力；拆除原除塵器第四電場本體內(nèi)部陽極板、陰極線，機械振打機構(gòu)等?！?00mg/Nm179。 該方案不改造輸灰系統(tǒng)。 移除原有的常規(guī)供電電源—硅整流變壓器+高、低壓微機控制柜（12 臺+8 臺 ），在原位置更換成軟穩(wěn)電源（12 臺GRW72KV/900Ma+8 臺 GRW72KV/500Ma），同時把原電除塵的低壓部分，包括低壓振打，輸灰，加熱等兼容到新系統(tǒng)中，方便管理。為響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，滿足國家《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB132232022）的要求，減少煙塵排放濃度，改善當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)境質(zhì)量，電廠特委托某市工程節(jié)能評價事務(wù)所就 2 臺機組電除塵器增效改造工程進行可行性研究。 某市工程節(jié)能評價事務(wù)所通過資料收集和現(xiàn)場踏勘的方式，對某發(fā)電有限責(zé)任公司 2600MW 機組的煙塵排放現(xiàn)狀以及改造基礎(chǔ)條件進行了深入評估。 在鍋爐和發(fā)電設(shè)備正常運行期間就可以完成更換軟穩(wěn)電源改造。 將原電除塵器前部入口煙道上增設(shè)低溫省煤器，將煙氣溫度從 130℃降至90℃，減少工況煙氣量、降低電場風(fēng)速，降低粉塵比電阻。之間，通過換裝軟穩(wěn)發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 2 / 46電源后可使除塵器出口粉塵排放降低至 50 mg/Nm179。陽極板更換為橫向雙層陽極板，同時重新更換安裝陰極線和陰極振打機構(gòu)和高壓絕緣機構(gòu)，改進陽極和陰極振打機構(gòu)。保證單電場的除塵效率為 89%以上。 5. 改造效果： 除塵器入口濃度不超過設(shè)計之上限的 36g/Nm3的工況下，方案一和方案二，都能使除塵器出口濃度保持在 30mg/Nm3以下，滿足穩(wěn)定達標(biāo)；除塵器入口濃度不超過 60g/Nm3的工況下，方案二，都能使除塵器出口濃度保持在 30mg/Nm3以下，滿足穩(wěn)定達標(biāo)；而方案一則經(jīng)脫硫洗塵后，都能使電廠最終排放濃度保持在 30mg/Nm3以下，滿足穩(wěn)定達標(biāo)。二期擴建工程 4機組為 2 臺 600MW 國產(chǎn)亞臨界濕冷燃煤發(fā)電機組， 2022 年投產(chǎn)發(fā)電。 本項目即針對的是某電廠二期 4機組電除塵器改造工程。 2022 年投運至今，除塵器內(nèi)部部件磨損老化現(xiàn)象比較嚴(yán)重，電場內(nèi)部陰極線放電尖電蝕較重，極板極線腐蝕變形較多。當(dāng)前實際燃燒煤種偏離設(shè)計煤種較多，實際燃煤低位發(fā)熱量在 4000～5000大卡左右（設(shè)計煤種為 5500 大卡左右），灰份在 30～40%左右（設(shè)計煤種 25%左右)，除塵器入口粉塵濃度 60g/Nm3左右（設(shè)計 30～40g/Nm 3左右）。按照新的標(biāo)準(zhǔn)，2022 年7 月1 日起，某發(fā)電有限責(zé)任公司兩臺機組煙塵排放濃度限值為30mg/Nm 3。 實際燃燒煤種偏離設(shè)計煤種較多，實際燃煤低位發(fā)熱量在3000大卡左右（設(shè)計煤種5000大卡左右），灰份在2835%左右（設(shè)計煤種25%左右)。煙氣脫硫工藝對煙氣中的粉塵濃度有較為嚴(yán)格的要求，除塵器出口的排煙粉塵濃度高，將對脫硫工藝產(chǎn)生不良影響，進入吸收塔的煙氣含塵濃度對脫硫效率影響較大,這是因為煙塵在一定程度上阻礙了 SO2與脫硫劑的接觸降低了石灰石中 Ca2+的溶解速率。另外,煙塵濃度高還會造成塔內(nèi)積灰以及除霧器堵塞等。常規(guī)工頻可控硅電源系統(tǒng)在一般情況下的耗電量約占機組容量的 4‰。發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 8 / 46 編制依據(jù) ①. 某電廠提供的電除塵改造相關(guān)資料。②. 在鍋爐檢修停爐期間，電除塵器主體改造完成，具備通煙條件。在滿足技術(shù)要求的前提下，外形尺寸盡量不變。 本體及其附設(shè)設(shè)備改造技術(shù)分析 本體及其附設(shè)設(shè)備改造方案有：電袋復(fù)合除塵器（布袋除塵器）、濕式電除塵、旋轉(zhuǎn)陽極板、徑流式電除塵器、低低溫?zé)煔鈸Q熱器、煙氣調(diào)質(zhì)或微顆粒凝聚、本體擴容、橫向陽極板。針對該問題國家相關(guān)部門召開過專題研討會，與會專家認(rèn)發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 12 / 46為，濾袋為國產(chǎn)的情況下，煙氣經(jīng)過電袋除塵器電區(qū)時會產(chǎn)生臭氧，臭氧是導(dǎo)致濾袋損壞的罪魁禍?zhǔn)住６?，檢修維護工作較大，運行成本較高，在線檢修工作困難且環(huán)境較差。以 600MW 為例，目前的投資大約需要 3000 萬元人民幣，以 5 年為濾袋的壽命期測算，平均每年的運行維護費用大約需要 300 萬元人民幣。 但是，新建濕式電除塵面臨以下幾個問題：，且由于直接用來沖洗灰塵，水將被污染，無法回收或直接利用。 ③. 旋轉(zhuǎn)陽極板：發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 13 / 46 旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器的收塵機理與常規(guī)電除塵器完全相同，并保留了常規(guī)電除塵器的優(yōu)點。對于改造項目，一般只需將末電場改成旋轉(zhuǎn)電極電場，不需另占場地，無需更換引風(fēng)機及相關(guān)設(shè)備，經(jīng)濟、技術(shù)優(yōu)勢更為突出。旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器具有上述優(yōu)點。 從目前在用機組的實際使用效果看，減排效果不理想，運行不穩(wěn)定，多有發(fā)生機械故障停運的現(xiàn)象。由于在除塵器入口前安裝了低低溫省煤器，使得進入除塵器的煙溫大幅度降低，可起到以下作用：①煙氣流量變小，流速變緩，改善了除塵器工作環(huán)境；②降低煙塵的比電阻；③講煙溫降到熱力學(xué)酸露點以下（工程學(xué)酸露點以上），SO 3形成適量酸汽，吸附與粉塵吸附在一起，起到與煙氣調(diào)質(zhì)或微顆粒凝聚異曲同工的作用，間接的提高了除塵效率，而且，能減輕后續(xù)脫硫負(fù)擔(dān)，還能減少對后面設(shè)備的酸腐蝕。但是，其運營成本以及對環(huán)境的綜合負(fù)擔(dān)，成為長期使用的現(xiàn)實障礙。 ⑧. 橫向陽極板：眾說周知，常規(guī)的集塵極板是順著氣流安裝的，而橫向集塵極板是橫過來逆著氣流安裝的。研究表明，通常被看作常數(shù)的 ω，完全可以通過電極結(jié)構(gòu)和氣流方向的改變來最大限度提高，從而提高除塵效率，橫向極板就是極為有效的措施。在電除塵器尺寸一定的前提下，比集塵面積愈大、驅(qū)進速度愈大除塵效率愈高。），因此至少要將原除塵器收塵板的面積或驅(qū)進速度增加 1～2 倍，這樣才能在理論上滿足除塵器出口達到排放≤30 mg/Nm179。 電控系統(tǒng)及其技術(shù)分析 靜電除塵原理及主要電源靜電除塵電源是靜電除塵裝置的核心部分，其性能直接影響除塵的效率。通常電除塵器電暈線是細(xì)長的金屬線，上面布滿了芒刺線。因此，在電暈極附近的狹小區(qū)域就產(chǎn)生了放電條件，形成電暈，這就是電暈形成的機理。反電暈是沉積在收塵極表面上高比電阻粉塵層產(chǎn)生的局部放電現(xiàn)象。當(dāng)粉塵層中的電場強度大于其臨界值時，就在粉塵層的孔隙間產(chǎn)生局部擊穿，產(chǎn)生與電暈極極性相反的正離子，并向電暈極運動。然而，在實際工程應(yīng)用中為了達到設(shè)計除塵效率，往往需要幾千千瓦的電功率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于理論分析值。因此，通過先進的技術(shù)措施提高有效電能比例，降低反效與無效電能比例，可進一步提高電除塵器的除塵效率、降低煙塵排放濃度并大幅降低電能消耗。國內(nèi)應(yīng)用高頻電源的用戶調(diào)查顯示，高頻電源和常規(guī)工頻電源相比，就連美國原裝進口的產(chǎn)品，其減排增效也達不到 20%，國產(chǎn)的高頻電源減排效果只有 10%左右。主要由基礎(chǔ)電壓調(diào)節(jié)電路、脈沖產(chǎn)生電路、保護電路、脈沖幅值調(diào)節(jié)電路等組成。半個多世紀(jì)以來，一直遵循世界電除塵權(quán)威美國學(xué)者懷特先生提出的理論：電除塵工作的最佳點是在火花始發(fā)點以上某一處“最佳火花率”地方，因此，現(xiàn)在大型或特大型的電除塵器,都是通過微電子技術(shù)，火花自動跟蹤，自動抑制把電源工作點調(diào)整在“最佳火花率”狀態(tài)下運行。在現(xiàn)有的所有電源中，最大限度地抑制“無效”和“反效”，最大幅度地提高了“有效”占比，獲得了最顯著的除塵和節(jié)電效果。2022 年以后，主振元件采用 IGBT,功率可以做得很大，輸出功率可達到 10KW，電流可達 800MA 以上，能適應(yīng)大規(guī)模的電廠除塵。在檢測到火花電壓時，通過間歇供電或較短時間內(nèi)停止供電的方式消除火花。軟穩(wěn)電源與周波供電方式的節(jié)能減排效果比較發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 20 / 46 ②脈沖電源和高頻電源供電方式都是以周波方式供電的電源為，越過火花電壓的部分電能全部損耗，低于火花電壓的部分無法全部荷電。而 “軟穩(wěn)”電源技術(shù)由于整個供電過程都處于無火花放電狀態(tài)，所以其對放電極不產(chǎn)生電腐蝕問題，從而能保證除塵器處于長期高效穩(wěn)定運行，延長了設(shè)備使用壽命，并降低了運行檢修人員勞動強度。 ④軟穩(wěn)除塵技術(shù)在整個供電周期內(nèi)都不產(chǎn)生火花放電，為用電除塵收集易燃易爆粉塵提供可行的技術(shù)手段。 ⑦“軟穩(wěn)”電源比常規(guī)電源節(jié)電的同時，也降低了粉塵層在極板上的電荷積累，從而降低了粉塵層對極板的吸引力，振打后容易脫落，便于收塵。 電除塵綜合技改方案的確定 基于以上本體及其附設(shè)設(shè)備和電控系統(tǒng)技術(shù)的分析，確定某發(fā)電有限責(zé)任公司 2600MW 機組除塵器增效節(jié)能改造方案如下： 方案一：軟穩(wěn)電源及其電控系統(tǒng)+低低溫省煤器 方案二：軟穩(wěn)電源及其電控系統(tǒng)+第四電場改為雙層橫向槽板4. 本改造應(yīng)用技術(shù)介紹 軟穩(wěn)電源 軟穩(wěn)電源特性 軟特性準(zhǔn)穩(wěn)定直流電源簡稱為“軟穩(wěn)電源”，作為除塵器的供電電源，在電除塵領(lǐng)域里是一個新的思路、新的技術(shù)路線。不僅是肉眼看得見的火花對除塵不起作用，就是眼睛看不見的越過火花放電線的脈動波部分也是無效的。 常規(guī)電源有火花放電且電源特性屬于硬特性，其輸出電壓不隨著電場內(nèi)部負(fù)載變化而自行調(diào)整，不具備適應(yīng)變化環(huán)境的能力。但常規(guī)電源是脈動的，U 常的高效只是 a、b、c、d 四個點，遠(yuǎn)離 Uf的是低效，超過 a、b、c、d 四個點的是無效。目前出現(xiàn)的“三相電源”“恒流源”“中頻電源”及“高頻高壓電源”和“軟穩(wěn)”電源的最大不同之處，是這幾種電源都還屬于脈動直流和存在著不同程度的火花放電。 常規(guī)電除塵適應(yīng)粉塵比電阻的范圍是 10?Ωcm。發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 25 / 46 常規(guī)的集塵極板是順著氣流安裝的，而我們的集塵極板是橫過來逆著氣流安裝的。 通過電極結(jié)構(gòu)和氣流方向的改變來最大限度提高 ω，從而提高除塵效率。HEP 斷面上視圖注：D 一均速板；A 一集塵極板；K 一電暈極。極板間開口率為 30～50%均速板 D 把風(fēng)道出口氣流進行均速。因而成數(shù)倍減少 EP 截面積和長度，體積較現(xiàn)在常規(guī) EP 成倍減少，實現(xiàn)了 EP 小型化。我們對橫向陽極板的風(fēng)場測試發(fā)現(xiàn)，橫向極板使電場區(qū)的風(fēng)更加均勻，流場，陽極板集塵分布均勻。 關(guān)于更換橫向陽極板后電場阻力的問題說明：順向極板電場喇叭口前的末段均風(fēng)板通常設(shè)計為相互扣著的槽型板，板間距通常在 3cm 左右，其對電場內(nèi)風(fēng)速影響都小于 3％，而橫向陽極板板間距都在 5cm 左右，即使是多層橫向結(jié)構(gòu)，因為電場內(nèi)風(fēng)速很低（通常小于 1m/秒），極板間距對風(fēng)阻的影響是非常有限的。在進水主管道(Φ3778)上設(shè)置升壓/再循環(huán)泵，以保證系統(tǒng)的流動壓降。 低壓省煤器的傳熱元件采用專用強化傳熱換熱管，為山東大學(xué)和濟南達能動力技術(shù)有限責(zé)任公司的專利技術(shù)，經(jīng)長期設(shè)計實踐及運行業(yè)績表明，具有較高的總傳熱系數(shù)和防止磨損、堵灰及抵抗腐蝕的綜合性能。結(jié)合我們幾十項工程的防止磨損的成功設(shè)計和運行經(jīng)驗，我們積累形成了基于煤種灰分的防磨損專有技術(shù)，并在本設(shè)計中實施。 ①設(shè)計合適的煙速，利用煙氣的自吹灰能力清除管壁積灰。表2 脫硫塔節(jié)水效益統(tǒng)計序號 名 稱 單位 結(jié)果 備注1 節(jié)約脫硫水耗 t/h 　2 年累計節(jié)約水量 萬 t/年 以 5500h/y 計算3 單位水價 元/t 2 　4 年累計節(jié)約水效益 萬元/年 　節(jié)煤效益計算：機組在 THA 工況下，加裝低溫省煤器系統(tǒng)后，一臺機組的節(jié)煤效益如下表。表5 引風(fēng)機和增壓泵能耗增加序號 項目名稱 單位 數(shù)值 備注1 煙氣側(cè)阻力 Pa 　2 工質(zhì)側(cè)阻力 MPa 　3 引風(fēng)機增加能耗 KW 　4 增壓水泵增加能耗 KW 　5 年能耗增加費用 萬元 　發(fā)電有限責(zé)任公司二期 2600MW機組電除塵器增效節(jié)能改造工程可行性研究報告 32 / 46總經(jīng)濟效益： 表6 總經(jīng)濟效益序號 項目名稱 單位 數(shù)值 備注1 脫硫節(jié)水效益 萬元 　2 節(jié)煤效益 萬元 　3 引風(fēng)機、增壓水泵增加能耗 萬元 　4 年經(jīng)濟效益 萬元 　5 粉塵濃度降低值 Mg/nm3 1015項目總投資：1200 萬元，包括低低溫省煤器整體系統(tǒng)所有費用。 在鍋爐和發(fā)電設(shè)備正常運行期間就可以完成更換軟穩(wěn)電源改造。軟穩(wěn)電源改造可先行也可與低低溫省煤器加裝可同