电除尘改造项目技术创新对策探索

□刘 斌 王智江

一、概述

华润电力(唐山曹妃甸)有限公司位于河北省东北部，唐山市曹妃甸区，距大陆岸线约18km。一期工程建设2 ×300MW 国产亚临界燃煤供热机组，于2007年11月开工建设，#2 机组2009年6月29日投入生产，#1 机组2009年7月13日投入生产。

重点地区指根据环境保护工作的要求，在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区。

二、项目改造的原因

现有电除尘器每台炉配两台福建龙净环保有限公司引进美国通用电气(CE)公司全套电除尘技术选型设计、制造、安装、调试及运行维护等全套技术基础上，结合德国鲁奇公司电除尘技术开发的新一代双室五电场电除尘器，除尘效率＞99．78%，电除尘出口含尘量接近75mg/Nm3，无法满足2014年7月1日后实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223 －2011)重点地区除尘器出口限值≤30mg/ Nm3，烟尘浓度≤20mg/Nm3的要求。

三、工程总体设计及方案确定

华润电力控股公司、华润电力(唐山曹妃甸)有限公司高度重视改造项目，组建电除尘改造专项小组、SDA 小组对电除尘提效改造实施跟进。小组成员经过多次讨论、分析数据，确定原有静电除尘器振打的二次扬尘、反电晕造成的极板沾灰等自身瓶颈，以及工频电压除灰功效低，是造成除尘效率偏低的主要原因。

根据公司机组燃用低发热量、高灰分煤种的情况，除尘器入口烟气量大，烟气含尘浓度较高等特点;同时综合考虑场地、工期、改造费用、运营维护等因素，共提出5 套改造方案，并对5 种方案作了充分的数据分析、比对，分析过程如下:

(一)电袋复合式除尘器(2 电+3 袋)。优点:除尘效率较高、不受粉尘特性及比电阻的影响。缺点:一是本体阻力较大，引风机需要增容改造，改造周期长，并且运行费用高。二是滤袋的使用寿命及换袋成本仍是电袋复合除尘器的一个重要问题。三是对烟气温度、湿度、含硫量较敏感。四是旧滤袋无法达到资源化利用。五是需要管理两套除尘系统。

结论:方案一较易达到除尘器出口排放量小于30mg/Nm3。

(二)只改造为高频电源除尘器。一、二电场新增高频电源后:

电场粉尘驱进速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．85%;

出口排放浓度=30 ×(1 －99．85%)=45mg/Nm3。

一、二电场新增高频电源后:

电场粉尘驱进速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．85%;

出口排放浓度=30 ×(1 －99．85%)=45mg/Nm3，无法达到改造要求。

(三)只将末级电场改造为旋转极板型式，并且末级电场扩容，末端增加转动极板。具体如下:

比集尘面积f =60．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(转动极板电场比集尘面积按常规电场2 倍折算;

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放浓度为30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3;

末端增加转动极板:

比集尘面积f =60．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(转动极板电场比集尘面积按常规电场2 倍折算);

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放浓度为30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3;

结论:除尘器效率、出口烟尘排放均等达到改造要求。但是由于运行工况是多变的，而且随着除尘器运行时间的延长，除尘器的效率总会有所下降。设计的安全裕量稍显不足。

表1

(四)高频电源+末极电场改造为移动极板型式，末级电场不扩容。末端增加转动极板后:

比集尘面积f=60．94 +2 ×8．94 =78．82m2/m3/s，(转动极板电场比集尘面积按常规电场2 倍折算);

η=1 －exp［－(78．82 ×0．51)0．5］×100% =99．82%;

出口排放浓度为30 ×(1 －99．82%)=53．9mg/Nm3;

全部新增高频电源:

电场粉尘驱进速度ω=0．433 ×1．1 ×1．00．6 =0．561;

η=1 －exp［－(fω)0．5］=99．87%;

出口排放浓度=30 ×(1 －99．87%)=39．0mg/Nm3。

结论:经除尘器制造厂核算，改造后除尘器的除尘效率可达到99．87%，除尘器出口烟尘排放为39．00mg/Nm3，不能满足本工程除尘器改造的烟尘浓度排放要求。

(五)高频电源+末电场移动极板+末级电场扩容。末端增加转动极板:

比集尘面积f=0．94 +2 ×17．87 =96．68m2/m3/s，(转动极板电场比集尘面积按常规电场2 倍折算);

η=1 －exp［－(96．68 ×0．51)0．5］×100% =99．91%;

出口排放浓度=30 ×(1 －99．91%)=27．0mg/Nm3

结论:除尘效率99．91%，除尘器出口排放≤30mg/Nm3，满足本工程除尘器改造的烟尘浓度排放要求，且投入运行后采用高频电源可降低电耗，达到节能效果。

五种方案只有方案一与方案五能到排放要求，只有通过对这两种除尘方式的综合比较才能确定哪种方式更经济、更可靠。比较如表1 所示。

从表1 不难看出，旋转电极式电除尘器具有除尘效率高、压力损失小、适用范围广、使用方便且无二次污染、经济性好等优点;而电袋复合除尘器对烟气温度、湿度、含硫量较敏感，滤袋的使用寿命及换袋成本仍是电袋复合除尘器的一个重要问题，其设备阻力需增加约1，000Pa，需对引风机进行改造，经济性较差，且目前旧滤袋无法达到资源化利用。通过上述综合分析及本项目的特殊情况，改造方案采用旋转电极式电除尘技术，而不考虑采用电袋复合除尘技术。

四、项目改造方案

(一)除尘器改进部分。将五电场改造成电场有效长度为4．3m、电场有效宽、有效高与原电场一致的旋转电极电场。拆除原五电场相关的内件、横撑、斜撑、出口封头、及部分出口烟道。电场长度加长后，改制原壳体布置旋转电极电场。电除尘第五电场灰斗全部更换为新灰斗。

(二)高、低压电控设备改造。原电除尘器第一、二电场采用高频电源;三、四、五电场电源利旧。前四电场低压电控设备利旧，旋转电极电场增加低压电控设备，每台炉增加16台旋转极板控制柜，通过变频器，敷设动力电缆，实现对调速电机的控制。对原上位机系统的监控显示重新进行组态。

五、改造效果

项目改造完成后，由华北电科院及河北省环境监测中心站对我公司#1 机组电除尘效率试验计算，试验分机组两种工况进行。对试验期间，对公司#1 炉电除尘器出口平均实测折算烟尘浓度(标态、干基、6%O2)，两种工况这算浓度如下:

试验工况一:电除尘器出口平均实测折算烟尘浓度为24．5mg/Nm3。

试验工况二:电除尘器出口平均实测折算烟尘浓度为26．5mg/Nm3。

由试验数据证明两次试验均满足≤30 mg/Nm3的设计要求。

六、技术创新

第一，对灰斗板、侧墙板、出口喇叭口等部分设备现场制作，采取边生产边安装工序，解决了厂家产能不足，满足不了现场需求问题，缩短了施工周期，满足公司32 天的改造工期。

第二，旋转极板设计无阳极振打装置，极板长度可做到最大化，使转动极板电场收尘面积大于常规电场收尘面积，提高了除尘效率，保证了环保要求。

第三，基于现有电除尘基础采用旋转极板克服了阻力损失，无需对引风机作改造，且运行维护费用低，改造费用低，技术经济优势明显。

第四，旋转电极式电除尘器改造避免了二次扬尘并保证极板清洁，除尘效率较稳定可靠，对煤种适应能力好于常规电除尘器，且无二次污染。

第五，本次安装将极板和链条在地面组装后整体吊装，较采用先把链条装入壳体，再在壳体内部逐块安装极板的方法节约了大量时间。

第六，借鉴了首阳山、下花园电厂的改造运营经验、认真掌控施工过程质量。

七、项目经验分享

第一，此项改造工程设备吊装量大，安装了双塔吊，在两侧吊装施工互不影响的前提下连续作业保证了施工工期。

第二，本次电除尘改造时间紧、任务重，特成立电除尘提效改造小组，小组成员精心组织、周密布置，调动一切资源，在32 天完成了除尘器的全部改造工作。

第三，控制旋转极板上板梁与下板梁的水平度，从而确保主动轴与从动轴的水平度，并对主动轴与从动轴节距进行垂线校核。

第四，控制旋转极板与极线间距，确保改造后电场电压升到额定值。

第五，为防止热膨胀产生的卡涩，在施工过程中对从动轴的下限位进行重新核算、留有足够的膨胀空间。

第六，链条与移动极板之间的连接螺栓逐一检查，进行焊接处理，防止运行中脱落。

第七，调试过程中发现旋转极板减速机电机过载保护定值与减速机底座支架承受力矩不符，容易损坏减速机底座，小组成员根据减速机最大扭力，对极板减速机底座支架强度重新计算，调整电机过载保护定值，满足配置减速机底座支架。

第八，移动极板采用包边式焊接，防止极板内积灰。

#1 炉电除尘改造后有效避免了振打二次扬尘和反电晕现象，解决了传统静电除尘器的固有问题，提高了除尘效率。改造后的转动极板电除尘器整体性能达到预期设计要求，尘效率达到99．89%以上、除尘器出口烟尘排放浓度≤30 mg/Nm3(吸收塔除尘效果试验证明可达50%，烟囱出口烟尘排放浓度≤20 mg/Nm3。#1 炉电除尘改造取得的良好效果以及宝贵经验，将为公司#2 炉电除尘改造提供行之有效的方法。

［1］杭州天明环保工程有限公司．转动极板电除尘技术介绍

［2］杭州天明环保工程有限公司．电除尘高频电源介绍

［3］菲达环保．旋转电极式电除尘器