中國(guó)是以煤炭為主的能源消耗大國(guó)，且煤炭資源主要消耗于燃煤電廠。近年來(lái)，煤炭燃燒造成的環(huán)境污染問(wèn)題日益凸顯。燃煤煙氣中含有大量微細(xì)顆粒物，其中PM10的比例可達(dá)40%，而PM10中超細(xì)顆粒物PM2.5占到40%-70%，其濃度的上升與疾病的發(fā)病率、死亡率關(guān)系密切，尤其是呼吸系統(tǒng)疾病和心肺系統(tǒng)疾病最為明顯。新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 13223-2011)，對(duì)火電廠污染物排放限值做了更為嚴(yán)格的要求。因此，分析電廠現(xiàn)役除塵設(shè)備的問(wèn)題，通過(guò)改造技術(shù)強(qiáng)化現(xiàn)役除塵設(shè)備能力是當(dāng)前應(yīng)對(duì)嚴(yán)格排放標(biāo)準(zhǔn)的重要方法。

 

　　1 燃煤電廠除塵器存在的問(wèn)題

 

　　1.1 電除塵器

 

　　電除塵器的基本原理是利用直流高壓電源產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)使氣體電離，產(chǎn)生電暈放電，進(jìn)而使懸浮塵粒荷電，并在電場(chǎng)力的作用下，將懸浮塵粒從氣體中分離出來(lái)并加以捕集的除塵裝置。電除塵器的除塵過(guò)程可分為氣體電離、塵粒荷電、荷電粒子的捕集、極線極板的清灰四個(gè)部分，具有除塵效率高、阻力小、能耗低、能處理高溫和大煙氣量的氣體等特點(diǎn)，是我國(guó)燃煤電廠普遍采用的電除塵技術(shù)。目前，燃煤電廠電除塵器存在以下問(wèn)題：

 

　　(1)鍋爐燃燒煤質(zhì)的變化導(dǎo)致除塵器入口濃度升高或粉塵比電阻增大，造成除塵效率下降，出口煙塵濃度超出設(shè)計(jì)值;

 

　　(2)脫硝投運(yùn)后灰的粘性增大而又缺少必要的保溫措施造成除塵器灰斗積灰、輸灰不暢的問(wèn)題及極板、極線的粘灰問(wèn)題;

 

　　(3)控制系統(tǒng)故障頻繁、電暈極斷線造成的部分電場(chǎng)無(wú)法正常投運(yùn);

 

　　(4)灰斗與倉(cāng)泵間關(guān)斷門(mén)密封不嚴(yán)密造成氣力輸灰系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)在灰斗內(nèi)形成二次揚(yáng)塵而使除塵器出口濃度短時(shí)升高。

 

　　1.2 袋式除塵器

 

　　袋式除塵器是一種干式高效除塵器，它利用有機(jī)纖維或無(wú)機(jī)纖維編織物制作的袋式過(guò)濾元件將含塵氣體中固體顆粒物濾出的除塵設(shè)備，用于捕集非粘結(jié)性、非纖維性的工業(yè)粉塵，其作用原理是塵粒在繞過(guò)濾布纖維時(shí)因慣性力作用與纖維碰撞而被攔截。袋式除塵器具有對(duì)捕集粒徑大于0.3μm以上的細(xì)微粉塵效率高、性能穩(wěn)定、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低的優(yōu)點(diǎn)。目前，燃煤電廠袋式除塵器存在以下問(wèn)題：

 

　　(1)濾袋堵塞、糊袋造成阻力嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值;

 

　　(2)部分濾袋破損、老化嚴(yán)重;

 

　　(3)部分袋籠腐蝕嚴(yán)重或較大變形;

 

　　(4)鍋爐煤質(zhì)或燃燒狀況的變化造成過(guò)濾風(fēng)速過(guò)大而導(dǎo)致的除塵器出口煙塵濃度超出設(shè)計(jì)值。

 

　　2 燃煤電廠除塵器改造技術(shù)

 

　　2.1 電改袋式除塵器技術(shù)

 

　　電改袋式除塵器技術(shù)是為了適應(yīng)新的環(huán)保要求，合理地利用原有的電除塵器提高除塵效率的有效措施。電改袋式除塵器技術(shù)一般是拆除原電除塵器的供電、極板、振打及線纜等裝置，保留除塵器的進(jìn)氣口形式、鋼支架、灰斗、外殼等裝置，在內(nèi)部設(shè)置布袋除塵區(qū)，在原靜電除塵器的外殼頂部增設(shè)凈氣室。自1998年我國(guó)首次“電改袋”工程在武鋼平爐改造項(xiàng)目中實(shí)施以來(lái)，其業(yè)績(jī)?cè)诓粩嘣黾?。從焦作電廠200 MW機(jī)組電改袋、張家港沙洲電廠600MW機(jī)組袋除塵、寶鋼自備電廠350MW機(jī)組電改袋、上海外高橋4x300MW機(jī)組電改袋、九江電廠660MW到新密電廠1000MW的特大型燃煤機(jī)組上的推廣應(yīng)用，表明了電改袋式除塵器技術(shù)的廣闊應(yīng)用前景。

 

　　2.2 低低溫電除塵技術(shù)

 

　　低低溫電除塵技術(shù)是通過(guò)低溫省煤器或熱媒體氣氣換熱裝置(MGGH)降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點(diǎn)溫度以下，使煙氣中的大部分SO3在低溫省煤器或MGGH中冷凝形成硫酸霧，黏附在粉塵上并被堿性物質(zhì)中和。低低溫電除塵技術(shù)最早在日本大型燃煤火電機(jī)組中應(yīng)用，國(guó)內(nèi)企業(yè)多借鑒日本的經(jīng)驗(yàn)。低低溫電除塵技術(shù)具有降低粉塵的比電阻、避免反電暈現(xiàn)象、同時(shí)去除大部分的S03、除塵效率高、能耗較低的優(yōu)點(diǎn)。2012年6月，大唐寧德電廠4號(hào)爐電除塵器改造采用低低溫電除塵技術(shù)成功投運(yùn)。某電廠1000MW機(jī)組配套電除塵器進(jìn)行低低溫電除塵改造，在100%負(fù)荷下，S03總脫除效率分別達(dá)到93.98%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)S03的高效控制。

 

　　2.3 高頻電源技術(shù)

 

　　大量的工程實(shí)踐證明，高頻電源技術(shù)具有電源和除塵效率高、能耗低、環(huán)保效益好的優(yōu)點(diǎn)。上海外高橋第三發(fā)電廠1000MW機(jī)組電除塵器將原有24臺(tái)工頻電源更換為高頻電源，在同等工況條件下，電除塵出口煙塵排放濃度由改造前的42mg/m3降低為15.7mg/m3，全部電耗僅為400kW。某電廠1號(hào)爐電除塵電源由工頻改為高頻，投產(chǎn)初期，除塵電耗量減少約1172kW，節(jié)電82.13%，正常運(yùn)行時(shí)節(jié)電約50%。華潤(rùn)海豐電廠、泰州電廠、常熟電廠、進(jìn)門(mén)電廠等電除塵器經(jīng)過(guò)高頻電源改造后，均實(shí)現(xiàn)了煙塵排放和能耗的降低。

 

　　2.4 常規(guī)電場(chǎng)擴(kuò)容及優(yōu)化技術(shù)

 

　　常規(guī)電場(chǎng)擴(kuò)容一般通過(guò)新增電場(chǎng)、增加電場(chǎng)高度、增大電場(chǎng)寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。單純進(jìn)行常規(guī)電場(chǎng)擴(kuò)容改造不易確保達(dá)到現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，因此大多數(shù)燃煤電廠電除塵器改造多以常規(guī)電場(chǎng)擴(kuò)容與移動(dòng)電極、高頻電源等相結(jié)合的方式。華能北京熱電3號(hào)爐200MW機(jī)組電除塵改造，將原有雙室四電場(chǎng)電除塵器電場(chǎng)有效高度由12m增至巧m，第一、二、三電場(chǎng)有效長(zhǎng)度分別由3m、3m、3m改造為3.5m、4m、4m，第四電場(chǎng)采用移動(dòng)電極技術(shù)，改造前后比集塵面積增加了15.37m2/(m3/s)，除塵器出口煙塵濃度原來(lái)的由55.5mg/m3降至12mg/m3。寶鋼自備電廠采用本體擴(kuò)容+高頻電源結(jié)合的改造技術(shù)，改造完成后電除塵器出口煙塵濃度為78.4mg/m3。某電廠1000MW機(jī)組電除塵器改造采用增加電場(chǎng)+高頻電源供電技術(shù)，改造后電除塵器出口煙塵排放濃度小于50mg/m3。

 

　　3 典型燃煤電廠除塵器改造應(yīng)用實(shí)例

 

　　A電廠9、10號(hào)機(jī)組改造方案：將原電除塵器的一、二、三、四電場(chǎng)工頻電源改造為高頻電源，四電場(chǎng)陰極線更換成波形線;配套配電系統(tǒng)和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，上位機(jī)具有與SIS系統(tǒng)接口的能力。

 

　　B電廠1、2號(hào)機(jī)組改造方案：保留原電除塵器整體結(jié)構(gòu)不變，加高電場(chǎng)高度，寬度與原除塵器保持一致，增加一個(gè)新電場(chǎng);第一電場(chǎng)采用高頻電源技術(shù);第二、三電場(chǎng)采用工頻電源;第四電場(chǎng)采用機(jī)電復(fù)合式雙區(qū)結(jié)構(gòu);對(duì)原電除塵器一、二、三電場(chǎng)陽(yáng)極板、陰極線全部進(jìn)行更換;對(duì)原有除塵器本體及電控部分進(jìn)行改造。

 

　　C電廠1號(hào)機(jī)組將電除塵拆除，改造成布袋除塵器，并對(duì)輸灰系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)等所有相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行改造。3、4號(hào)機(jī)組對(duì)前四電場(chǎng)恢復(fù)性檢修，出口端新增一個(gè)電場(chǎng)作為五電場(chǎng)，型式與原除塵器相同，陰極、陽(yáng)極振打采用側(cè)部振打。新增電場(chǎng)輸灰系統(tǒng)改造、控制系統(tǒng)升級(jí)、電源變壓器及其配電裝置擴(kuò)容。對(duì)本體恢復(fù)性檢修、三相電源及高壓直流電控系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)、增設(shè)了低溫省煤器等系統(tǒng)改造。

 

　　D電廠3、4號(hào)機(jī)組改造方案：電除塵器本體恢復(fù)性檢修、三相電源及電控系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)改造。

 

　　E電廠1、2號(hào)機(jī)組改造方案：一、二電場(chǎng)工頻電源改為高頻電源，對(duì)其余電場(chǎng)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

 

　　通過(guò)改造后性能驗(yàn)收試驗(yàn)，5個(gè)燃煤電廠的11臺(tái)除塵器改造前設(shè)備信息和改造方案及性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1和表2所示。

表1燃煤電廠除塵器改造前設(shè)備信息

表2燃煤電廠除塵器改造方案及性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

       綜上所述，對(duì)燃煤電廠現(xiàn)有除塵器存在的問(wèn)題及改造技術(shù)進(jìn)行了論述，并給出了典型燃煤電廠除器改造實(shí)例及改造后性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)。電袋復(fù)合除、濕式電除塵、脫硫除塵一體化等新技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用為應(yīng)對(duì)更為嚴(yán)格的環(huán)保要求提供了途徑。燃煤電廠應(yīng)根據(jù)地區(qū)的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，從實(shí)際工程項(xiàng)目和社會(huì)發(fā)展情況出發(fā)，選用合適的技術(shù)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的煙塵排放控制技術(shù)方案。