燃煤电厂除尘器改造技术与应用实例

绿洲环保针对我国烟尘排放标准日益严格的现状，讨论了燃煤电厂现有除尘器的问题和改造技术，并提供了典型的燃煤电厂除尘器改造实例和改造后的性能试验数据，为除尘器改造技术的选择提供了参考和帮助。

中国是一个以煤炭为主的能源消耗大国，煤炭资源主要消耗在燃煤电厂。近年来，煤炭燃烧造成的环境污染问题日益突出。燃煤烟气中含有大量的细颗粒物，其中PM10的比例可达40%，而PM10中超细颗粒物PM2.5占40%-70%，其浓度与疾病的发病率和死亡率密切相关，尤其是呼吸系统疾病和心肺系统疾病。
新的《火电厂空气污染物排放标准》（GB13223-2011）对火电厂污染物排放限值提出了更严格的要求。因此，通过改造技术分析电厂现役除尘设备的问题，加强现役除尘设备的能力，是应对严格排放标准的重要途径。
1燃煤电厂除尘器存在问题
1.1电除尘器
电除尘器的基本原理是利用直流高压电源产生的强电场电离气体，产生电晕放电，然后充电悬浮尘粒，在电场力的作用下，将悬浮尘粒从气体中分离并收集。电除尘器的除尘过程可分为四个部分：气体电离、尘粒荷电、荷电粒子的收集和极板的除尘。它具有除尘效率高、阻力小、能耗低、能处理高温、烟气量大的特点。它是我国燃煤电厂常用的电除尘技术。燃煤电厂电除尘器目前存在以下问题：
（1）锅炉燃煤质量的变化导致除尘器入口浓度增加或粉尘比电阻增加，导致除尘效率下降，出口烟尘浓度超过设计值；
(2)脱硝运行后，灰的粘度增加，缺乏必要的保温措施，导致除尘器灰斗积灰、输灰不畅、极板、极线粘灰；
(3)控制系统故障频繁，电晕极断线引起的部分电场无法正常运行；
(4)气力输灰系统启动时，灰斗与仓泵之间关闭门密封不严密，在灰斗内形成二次粉尘，短时间内增加除尘器出口浓度。
1.2袋式除尘器
袋式除尘器是一种干式高效除尘器。采用有机纤维或无机纤维编织物制成的袋式过滤元件过滤含尘气体中固体颗粒物的除尘设备，用于收集非粘结、非纤维的工业粉尘。其作用原理是，由于惯性力与纤维的碰撞，粉尘颗粒在绕过滤布纤维时被拦截。袋式除尘器具有0.3以上的捕集粒径μ微粉尘效率高，性能稳定，投资运营成本低。目前，燃煤电厂袋式除尘器存在以下问题：
(1)滤袋堵塞、糊袋造成的阻力严重超过设计值；
(2)部分滤袋损坏、老化严重；
(3)部分袋笼腐蚀严重或变形较大；
(4)过滤风速过大导致锅炉煤质或燃烧状态变化引起的除尘器出口烟尘浓度超过设计值。
22燃煤电厂除尘器改造技术技术
2.1电改袋式除尘器技术
电袋式除尘器技术是合理利用原电除尘器提高除尘效率的有效措施，以满足新的环保要求。电袋式除尘器技术一般是拆除原电除尘器的电源、极板、振动和电缆，保留除尘器的进气口形式、钢支架、灰斗、外壳等装置，设置袋式除尘区，在原静电除尘器外壳顶部增加净气室。
自1998年武钢平炉改造工程实施以来，我国首个“电改袋”工程业绩不断提高。从焦作电厂200MW机组电改袋、张家港沙洲电厂600MW机组袋除尘、宝钢自备电厂350MW机组电改袋、上海外高桥4x300MW机组电改袋、九江电厂660MW到新密电厂1000MW的特大型燃煤机组，展示了电改袋除尘技术的广阔应用前景。
2.2低温电除尘技术
低温电除尘技术采用低温节煤器或热媒气换热装置(MGGH)将电除尘器入口烟气温度降低到酸露点温度以下，使烟气中的大部分SO3在低温省煤器或MGGH中冷凝形成硫酸雾，粘附在粉尘上，被碱性物质中和。低温电除尘技术最早应用于日本的大型燃煤火电机组，国内企业从日本的经验中学习更多。
低温电除尘技术可以降低粉尘的比电阻，避免反电晕，去除大部分S03、除尘效率高，能耗低。2012年6月，大唐宁德电厂4号炉电除尘器改造采用低温电除尘技术成功投产。某电厂1000MW机组配套电除尘器进行低温电除尘改造。在100%的负荷下，S03的总脱除效率分别达到93.98%，实现了对S03的高效控制。
2.3高频电源技术
大量工程实践证明，高频电源技术具有电源除尘效率高、能耗低、环保效益好的优点。上海外高桥第三发电厂1000mW机组电除尘器用高频电源更换原有24台工频电源。在同等工况下，电除尘出口烟尘排放浓度从改造前的42mg/m3降低到15.7mg/m3，总功耗只有400kW。
电厂1号炉电除尘电源由工频改为高频。在生产初期，除尘电耗降低约1172kW，节电82.13%，正常运行时节电约50%。经过高频电源改造，华润海丰电厂、台州电厂、常熟电厂、进门电厂等电除尘器实现了烟尘排放和能耗降低。
2.4常规电场扩容和优化技术
常规电场扩容一般通过增加电场、增加电场高度和增加电场宽度来实现。简单地进行常规电场扩容改造并不容易保证达到现行排放标准。因此，大多数燃煤电厂的电除尘器改造主要是通过传统电场扩容与移动电极和高频电源相结合的方式进行的。
华能北京热电3号炉200mW机组电除尘改造将原双室四电场电除尘器电场有效高度从12m增加到巧米，第一、二、三电场有效长度分别从3m增加、3m、3m改造为3.5m、4m、4m，第四电场采用移动电极技术，改造前后比除尘面积增加15.37m2/(m3/s)，除尘器出口烟尘浓度原为55.5mg/m3降至12mg/m3。
宝钢自备电厂采用本体扩容 电除尘器出口烟尘浓度为78.4mg/m3。电厂1000MW机组电除尘器改造采用增加电场 改造后电除尘器出口烟尘排放浓度小于50mg/m3的高频电源供电技术。
3典型燃煤电厂除尘器改造应用实例
A电厂9、10号机组改造方案:将原电除尘器的一、二、三、四电场工频电源改造成高频电源，用波形线代替四电场阴极线；配套配电系统和上位机监控系统，上位机具有与SIS系统接口的能力。
B电厂1、2单元改造方案：保持原电除尘器整体结构不变，增加电场高度，宽度与原除尘器一致，增加新电场；第一电场采用高频电源技术；第二、第三电场采用工作频率电源；第四电场采用机电复合双区结构；更换原电除尘器一、二、三电场阳极板、阴极线；改造原除尘器本体和电气控制部件。
C电厂1号机组将电除尘器拆除，改造成布袋除尘器，改造输灰系统、控制系统、电源系统等相关系统。3、4号机组对前四个电场进行了恢复性维护，出口端增加了一个电场作为五个电场，类型与原除尘器相同，阴极和阳极振动采用侧振动。电场输灰系统改造、控制系统升级、电源变压器及其配电装置扩容。对本体恢复性检修、三相电源、高压直流电控系统、输灰系统、低温省煤器等系统进行了改造。
D电厂3、4号机组改造方案：电除尘器本体恢复检修、三相电源及电控系统、输灰系统等辅助系统改造。
E电厂1、2号机组改造方案:一、二电场工频电源改为高频电源，优化其他电场控制系统。