基于低温技术的燃煤机组超低排放改造实践

王田园　杨波

摘要：文章介绍了低低温技术的原理与优缺点，并根据江苏华电望亭发电厂机组超低排放改造实践，探讨了大型燃煤机组通过低低温技术对现有脱硫技术进行除尘效果提升的具体措施，论证了其在实践中的良好效果。

关键词：低低温技术；燃煤机组；超低排放；除尘效果；排放指标 文献标识码：A

中图分类号：X773 文章编号：1009-2374（2015）22-0089-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.22.044

1 概述

随着我国环境问题的日益凸显，环保问题已经成为了一个国民性话题。雾霾、酸雨的频繁出现使得国家对于工厂排放指标的要求逐年提高，而传统燃煤机组则成为了国家环保部门监控的重点对象之一。随着国家控制火电厂烟尘排放政策的日益严格、烟尘排污收费力度的增大和排放权交易制度的试行，火电厂实施烟尘微量排放的必要性进一步增大。为此，各大电力企业均对燃煤机组的节能减排改造投入了大量人力、物力，各种先进的减排技术也不断涌现，低低温静电除尘技术就是其中之一。低低温静电除尘技术，是指在锅炉空气预热器与电除尘器之间的烟道上，加装一组换热器（即低低温烟冷器），将烟气温度降低到85℃左右。同时，烟气降低到酸露点以下后，烟气中大部分的SO3因温度降低而在换热系统中冷凝成硫酸雾，并被粉尘吸附、中和，粉尘比电阻显著降低，反电晕得到有效避免，从而大大提高除尘效率，扩大电除尘器对煤种的适应性，并去除大部分的SO3。

通过对已投运机组的调查摸排发现，我国许多燃煤电厂锅炉排烟温度普遍高于设计值，使得机组发电效率下降、烟气体积流量增大、发电成本上升。在采用低低温技术后，烟温降低后的烟气量得以减小，使得原电除尘电场的风速也得到相应降低，从而实现厂用电的减少，真正实现了既节能又环保的目的。该项技术在日本得到迅速发展，三菱、日立等配套机组容量累计已超13000MW，现在几乎成了日本燃煤电厂一种标准的除尘系统配置方式。在国内也有部分电厂采用低低温电除尘技术，比如上海漕泾、粤嘉电力等。本文以江苏华电望亭发电厂3、4号机组超低排放改造为例，介绍该技术的具体实施情况和效果。

2 低低温电除尘技术的特点

低低温电除尘技术的原理，决定了其拥有独特的优点与缺点。为了更清晰地了解其特性，本文以布袋除尘技术作为比较，可归纳为以下四个方面：

2.1 改造难度低

低低温电除尘技术与布袋除尘等除尘改造手段相比，改造难度较低，主要是在预热器与原除尘设备之间的烟道上增加一组换热器。施工难度和改造范围都比较小。

2.2 运行维护简单

低低温技术的运行管理相对简单，在运行时需合理调整好电压电流等相关运行参数。而布袋除尘技术需要定期更换布袋，且运行时需要控制吸风机出力，防止因吸力过大导致布袋损坏。这些都将影响机组的正常运行。

2.3 适应能力强

低低温方案保持原有电除尘器不变，仅通过降低温度来降低飞灰比电阻，同时降低除尘器入口烟气量，从而提高除尘器效率，该方案对高温、高湿烟气环境较为适合，同时在高尘环境下能够提高SO3去除率，因此该方案对酸性环境也较为适宜。另外，虽然低低温方案导致阻力增加，但是因为烟气体积减小，折算后引风机出力增加较少。而对于燃用硫分较高的机组，布袋除尘器容易发生滤袋腐蚀现象，导致滤袋寿命大大缩减，在含硫量高于2%的除尘器中运行风险相对高，国内300MW及以上燃煤机组鲜有运用。

2.4 对设备耐腐蚀性要求高

低低温电除尘器将烟气温度降低到酸露点以下，其所面临环境为强腐蚀性烟气，对于受热面、极板极线、振打系统的耐腐蚀性能有着较大的考验。在设计选型时需要选择耐酸腐蚀性强的材料，同时在机组检修期间，必须加强对受热面、极板、极线、振打系统等检修维护。

3 望亭发电厂低低温电除尘改造实践

3.1 改造前设备情况介绍

本次实践的机组为机组配备上海锅炉厂生产制造的600MW等级超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛、一次中间再热、采用四角切圆燃烧方式、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构п型锅炉、露天布置燃煤锅炉。改造前，望亭电厂3、4号机每台炉配置了两台福建龙净环保股份有限公司设计制造的电除尘器，设计除尘效率≥99.75%。该电除尘器系统采用双套管浓相气力输送方式，将飞灰通过双套管输送到三座灰库并外运。

改造前电除尘系统存在以下问题：

3.1.1 设计标准起点低。该系统于2009年随机组同时投入运行，执行标准为GB 13223-2003，设计入口烟尘浓度为33.306g/m3、除尘效率不小于99.75%，设计的出口烟尘浓度为83.3mg/m3，无法满足GB 13223-2011新的环保排放要求。

3.1.2 除尘器入口烟温偏高。根据试验测得，望亭电厂3、4号机组除尘器入口烟温在140℃左右，超出原设计入口烟温127℃。烟温偏高导致除尘器入口烟气量增大，这也造成当前实际排放浓度明显超出除尘器原设计值。

3.1.3 振打引起的二次扬灰。由于粉尘本身具有一定的粘附性，能够粘附在电极上，电极上的粉尘量虽小，但对放电影响较大，如粉尘未及时清除掉，就会增大局部击穿的可能性，因此及时地清除电极上粉尘，是保证电除尘器正常工作的重要条件之一。望亭电厂3、4号机组电除尘器运行过程中振打系统的振打力及振打频率均进行过调整，但由于燃煤煤质的差异较大，振打方式调整无法满足煤质的变化，易造成极板、极针积灰及二次扬尘，影响除尘效率。

3.2 改造方案

经过同类型机组调研及机组运行数据分析，考虑到望亭电厂3、4号机组SO2排放标准进一步严格化，必须取消GGH。而取消GGH后将面临烟囱防腐的问题。因此为解决烟囱防腐和烟囱“白烟”的问题，最终决定采用低低温电除尘技术改造方案。

现有除尘器入口平均烟温在140℃左右，进行低低温烟气余热利用改造，不仅可以降低除尘器入口的烟温，减少入口烟气量，又可进一步降低烟尘的比电阻，提高粉尘的驱进速度。低低温电除尘技术相对于常规电除尘器所增加的成本非常低，在提高除尘器除尘效果的同时可有效实现烟气余热综合利用、节省电煤消耗，另外通过降低烟气温度，使得进入电除尘的烟气量减少10%～15%左右，从而有效减小电除尘电场内的烟气流速，延长烟气处理时间，减小二次扬尘，进一步提高和稳定电除尘效率，减缓粉尘颗粒对内部构件的冲刷磨损，提高装备寿命，同时减轻除尘相关设备的运行能耗。在低低温技术烟气余热利用方面，根据国内外经验，主要有加热汽轮机凝结水、加热锅炉燃烧用空气和脱硫净烟气再加热三种方式。但是如将烟气余热用来加热凝结水将会使改造范围扩大，使系统更复杂。且在中低负荷或冬季时，排烟温度一般在130℃～135℃，所能回收的热量十分有限。因此，本次实践将余热利用段回收的热量全部用来加热再热段烟气。其系统示意图如下图1：

图1 低低温系统示意图

4 低低温技术改造后运行效果

为了检验改造后的实际效果，特聘请专业机构在实施改造机组脱硝系统进口（A侧、B侧）、出口（A侧、B侧）设置4个监测点，烟囱入口处设1个测点；检测烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度、排放速率及去除效率，检测2天，每天3次。

检测结果表明：检测期间，#3机组排放口废气中SO2、烟尘排放浓度分别为15～19mg/m3、2.08～3.24mg/m3，满足《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）》中燃气轮机组排放限值要求。SO2、烟尘综合去除效率分别为98.9%～99.2%、99.989%～99.993%，说明改造后电除尘系统、脱硫系统均正常投运，且达到预计目标效率。

5 结语

此次低低温电除尘技术改造实践，进一步证明了这一技术在我国大型燃煤机组超低排放方面的作用。同时，也对低低温技术的具体实施方法进行了摸索，为今后在同类型机组中实施低低温电除尘改造提供了十分有价值的参考。

参考文献

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[2] 赵海宝.低低温电除尘关键技术研究与应用[J].中国电力，2014，（10）.

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作者简介：王田园（1990-），女，山东潍坊人，望亭发电厂助理工程师，研究方向：环保。

（责任编辑：秦逊玉）