热电厂的电除尘器节能减排改造

王晓璐，吴国瑞

（1.国核电力规划设计研究院，北京 100095；2.华能北京热电有限责任公司，北京 100023）

热电厂的电除尘器节能减排改造

王晓璐1，吴国瑞2

（1.国核电力规划设计研究院，北京 100095；2.华能北京热电有限责任公司，北京 100023）

围绕节能减排新环保排放标准要求，介绍了低低温除尘技术及某热电厂的除尘器改造方案及应用效果，指出低低温电除尘技术符合现阶段环保政策要求，节能减排效果显著，具有推广价值。

余热利用；低低温除尘技术；电除尘器；节能减排

1 前言

随着我国工业化、城镇化的深入推进，近年来雾霾天气增多，大气污染问题在人们的生活中日渐突出，污染防治压力继续加大，我国对环境问题也日益重视，烟尘排放标准不断趋严。《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223-2011）将烟尘排放浓度限值由原来的50mg/m3加严至30mg/m3，重点地区加严至20mg/m3。《重点区域大气污染防治“十二五”规划》规定，到2015年，重点区域SO2、NOx以及工业烟尘排放量比2010年分别下降12%、13%、10%；PM10、SO2、NO2、PM2.5浓度年均浓度分别下降10%、10%、7%、5%，臭氧污染得到初步控制。其中京津冀、长三角、珠三角区域将PM2.5浓度纳入考核指标。在此形势下，除尘设备面临严峻挑战和技术升级的机遇，尤其是常规电除尘器。同时火电厂也面临减排的压力，纷纷对除尘器进行改造以适应新的排放标准。

2 低低温除尘器

目前，我国许多燃煤电厂的排烟温度都大于设计值，导致机组效率下降、烟尘比电阻升高、烟气体积流量增大、引风机电耗增大甚至湿法脱硫降温水耗增大造成发电效率下降，成本上升。在我国节能减排日益趋严的环保政策下，除尘器行业近几年迅速推出了几项可供大机组工程应用的新技术，低低温除尘器就是其中之一。

2.1 低低温除尘器的原理

低低温烟气除尘技术是通过烟气冷却器或烟气换热系统降低电除尘器入口烟气温度至酸露点以下，一般在90℃左右，使粉尘性质发生很大变化（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，粉尘比电阻降低至108～1010Ω·cm）以提高除尘效率，同时去除大部分的SO3，从而实现了烟气余热利用和提高除尘效率的双重目的[1]。典型布置如下图所示。

工艺典型布置

2.2 低低温除尘器的技术特点及优势

（1）烟尘比电阻降低，粉尘荷电性能提高。一般当烟气温度在130℃～150℃时，烟尘比电阻值处于较高区域，电除尘器易出现低电压、大电流的“反电晕”现象，使除尘效率下降。然而把烟温降到90℃～110℃时，烟尘比电阻值可以下降1～2个数量级处于最适宜电除尘器收尘的范围内，使电除尘器高效收尘。

（2）排烟温度降低，烟气体积流量降低，电场风速降低，停留时间增加，相当于电除尘器的比集尘面积增加。

（3）击穿电压提高，电除尘器的除尘效率提高。

（4）可除去绝大部分SO3。由于烟温降低至90℃左右，已降到露点，烟气中的气态SO3会冷凝形成硫酸雾并被电除尘器前大量的粉尘颗粒所吸附，再通过电除尘器对粉尘的收集而被去除，避免了下游设备因SO3引起的腐蚀问题。另外，也相当于SO3调质的作用，大大提高了电除尘器性能。

（5）湿法脱硫中可以节省水耗。由于进入吸收塔的烟气降至90℃左右，可减少脱硫喷淋水的消耗。

（6）余热循环利用，改善机组效率。

3 移动电极技术

移动极板式电除尘技术源于日本，至今已有30多年的应用历史，在日本已经发展得很成熟。此技术是中国环保产业协会确定的“十二五”期间重点开发和推广的电除尘新技术之一。

3.1 移动电极技术原理

移动电极电除尘器与常规电除尘器的收尘原理相同，但采用的清灰方式与传统除尘器不同。阳极板在驱动轮的带动下缓慢地上下移动，附着在极板上的粉尘随极板转移到非收尘区域，被正反两把转动清灰刷刷除，粉尘直接刷落于灰斗中，减少了二次扬尘。由于集尘极能保持清洁状态且粉尘在灰斗中被清除，有效克服了困扰常规电除尘器对高比电阻粉尘的反电晕及振打二次扬尘等问题，可以提高除尘效率。

3.2 移动电极的技术特点及优势

（1）减少二次扬尘，极大降低除尘器出口烟气浓度。

（2）使阳极板保持清洁，避免反电晕。

（3）节省占地面积。

（4）老机组电除尘器改造方便，只需将末电场改成移动电极，不用另占场地。

（5）在保证性能的前提下，运行维护费用低，只是初投资费用略高，但从生命周期看，经济性较好。

（6）使电除尘器对煤和飞灰成分的敏感性降低，增大电除尘器对煤种的适应范围。

（7）对设备的制造安装工艺要求高。

4 某热电厂的电除尘器改造

4.1 项目背景

北京市人民政府于2012年5月4日印发《北京市人民政府关于印发加快压减燃煤促进空气质量改善工作方案的通知》，其中明确要求：“对华能燃煤机组采用国际上领先的细颗粒治理技术进行环保升级改造，使除尘效率提高到99.9%”，并于2013年底完成了全部4台燃煤锅炉静电除尘器改造。

经多方考察及对多种提效方案的研讨，该热电厂决定采用余热利用低低温电除尘技术加移动电极技术对原除尘器进行改造，以进一步提高电除尘除尘效率，更好地满足国家新的排放标准和节能运行要求。

4.2 工程概况

该热电厂一期4台200MW机组，锅炉由德国BABCOCK公司和武汉锅炉厂合作制造，锅炉型式为超高压、W型火焰、带飞灰复燃装置的液态排渣塔式直流炉。设计煤种为神府煤，为低硫分、低灰分、高挥发性、高热值烟煤。配套电除尘器由浙江菲达环保科技股份有限公司生产，型号规格为2FAA4×30M-2×68-120。按当时的环保要求，设计除尘效率为99.2%。实际粉尘排放浓度约为35mg/Nm3，显然已不能满足新的排放标准。其最大的问题就是总收尘面积及比收尘面积偏小，电场内风速高，为此，该厂计划进行低低温除尘器改造，即在空预器与除尘器进口间烟道加装低温换热器，降低烟气温度，同时对电除尘器进行扩容改造，以提高除尘效率；采用移动电极技术达到控制烟尘排放的目的。

4.3 技术说明

4.3.1 采用低低温技术

由于机组空预后排烟温度为155℃，过高的排烟温度损失了大量的热量，降低了机组效率，影响了电除尘器的除尘效率。为实现节能减排目标，提高电除尘器除尘效率，在机组空预器后电除尘前烟道加装烟气冷却器，将冷却后烟气温度降低到95℃，并在92℃～98℃之间可调。降低进入电除尘器的烟气温度，从而降低飞灰比电阻，提高电除尘器的除尘效率。烟气冷却器吸收的烟气余热用来加热热网水，从热网回水母管取水（夏季母管回水65℃），烟气冷却器加热至115℃左右回热网回水母管。达到提高机组整体循环效率、提高经济效益的目的。

4.3.2 采用移动极板技术

前三电场为常规电场，第四电场改为采用移动极板式MEEP（Moving Electrode Type Electrostatic Precipitator）静电除尘系统，末级电场收尘极清灰采用旋转钢刷清灰，放电极部分采用侧部振打清灰方式，由于集尘极能保持清洁状态且粉尘在灰斗中被清除，有效克服了困扰常规电除尘器对高比电阻粉尘的反电晕及振打二次扬尘等问题，可以提高除尘效率。

4.3.3 电除尘增容

在原电除尘器基础、长度、宽度不变的情况下，电场有效高度由12m增加至15m，壳体加高3m；更换全部极板、极线。

4.3.4 应用效果

（1）减排。改造前电除尘器出口粉尘浓度约为在35mg/Nm3，改造后，电除尘器出口平均粉尘浓度在10mg/Nm3左右，达到了国际先进水平；参照2012年度电厂原煤消耗量238万吨计算，每年可减排粉尘530吨。

（2）降低煤耗。在电除尘器前加低低温换热器，利用回收的烟气余热加热热网水，节能收益显著。供暖季，比改造前多供热2900GJ/天，非供暖季，比改造前多供热1400GJ/天，按北京市供暖季120天计算，相当于一年多供热量691,000GJ，折节约标煤23,577吨，原煤30,711吨。

（3）增加了电厂总收益。1）依据2012年度生产情况，按照改造前电除尘设计效率计算，因粉尘排放减少，每年可节约排污费40万元。2）改造后，每年因回收烟气余热而增加的供热量69.1万GJ，以热价33元/GJ计算，每年供热新增收益为2280.3万元。3）改造后1台机组除尘系统电耗增加10.07万千瓦时/月，4台机组一年增加电耗483.36万千瓦时，按电价509.6元/千千瓦时计算，增加成本246万元。

综上，电除尘改造后的经济效益为2074.3万元/年。

5 结语

该项目采用低低温电除尘技术对原有电除尘器进行改造，效果显著，在降低排放的同时又回收余热，实现了环保与经济的双重效益，并且节约了占地，尤其适合老厂电除尘器的改造。

低低温电除尘器改造符合现阶段环保政策要求，已取得很好的节能减排效果，具有显著的推广价值。

[1] 廖增安．燃煤电厂余热利用低低温电除尘技术研究与开发[J]．环境保护与循环经济，2013（10）: 39-44．

[2] 龙远生．余热利用低低温电除尘技术在燃煤电厂的应用[J]．技术与工程应用，2013（11）．

[3] 赵建民．新排放标准情况下火电厂除尘方式的选择[J]．中国环保产业，2013（4）．

Energy Saving and Emission Reduction Reform of Electrostatic Precipitator in Thermoelectricity Plants

WANG Xiao-lu1, WU Guo-rui2
(1.State Nuclear and Electric Power Academy of Planning & Design, Beijing 100095; 2.Huaneng Beijing Thermoelectricity Co., Ltd, Beijing 100023, China)

Based on the requirement of emission standard for new environmental protection of energy saving and emission reduction, the paper introduces the reform blue print of precipitator in low-low temperature precipitating technology and in thermoelectricity plants; and points out that the low-low temperature electrostatic precipitating technology meets the requirement of environmental policies at the present phase, and the result prominence of energy saving and emission reduction possesses the popularization value.

remaining heat use; low-low temperature precipitating technology; electrostatic precipitator; energy saving and emission reduction

X701

A

1006-5377（2015）01-0027-03