燃煤电厂静电锅炉除尘器改造技术及应用_格强环保
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燃煤电厂静电锅炉除尘器改造技术及应用
产品简介:简述了我国燃煤电厂电除尘器的现状,概述了我国燃煤电厂静电锅炉除尘器改造的一些主要技术路线,并重点分析了宝钢自备电厂静电锅炉除尘采用高频电源结合本体扩容的改造案例。
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        摘要简述了我国燃煤电厂电除尘器的现状,概述了我国燃煤电厂静电锅炉除尘器改造的一些主要技术路线,并重点分析了宝钢自备电厂静电锅炉除尘采用高频电源结合本体扩容的改造案例。

0 引言
由于静电锅炉除尘器除尘效率高,阻力损失小,耐高温,处理烟气量大,维护费用低等优异特性,我国燃煤电厂排烟除尘设备从20 世纪50 年代开始采用静电除尘器,至今仍主要选用电除尘器。目前,环保部提出2030 年主要城市实现或达到空气质量国家标准日程表,从源头治理大气污染迫在眉睫,燃煤电厂的大气污染控制则是重中之重,我国从2012 年1 月1 日起实施GB 13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》,该标准中要求现有机组到2014 年7 月1日允许烟尘排放质量浓度≤30 mg /m3,重点地区排放质量浓度≤20 mg /m3。按新标准从现实情况看,我国燃煤电厂绝大多数( 约90%) 的静电锅炉除尘器需要在近几年内进行升级改造。
1 燃煤电厂静电锅炉除尘器改造技术
尽管影响燃煤电厂静电锅炉除尘器收尘效率的因素比较复杂,各种因素间也互相影响,但从静电锅炉除尘器自身的角度来分析绝大多数影响收尘效率的因素直接或间接可归结为烟气条件、静电除尘器本体和静电除尘器供电及控制能力3个方面。
( 1)改善烟气条件或粉尘特性方面有如下技术: ①烟气调质技术; ②低温电除尘技术; ③粉尘电凝聚技术。
( 2)静电锅炉除尘器本体方面改造技术: ①常规电场扩容及优化; ②移动电极电除尘技术; ③湿法电除尘技术; ④电袋复合式锅炉除尘技术; ⑤离线振打电除尘改造技术。
( 3)静电锅炉除尘器供电及控制方面改造技术: ①高频开关电源技术; ②微秒级脉冲电源技术。在实际的工程项目中,为达到用户的排放要求,往往是采用以上技术路线组合的方式来进行静电锅炉除尘器改造,一般对于燃煤电厂电除尘器改造设计来说:
①优先考虑电除尘为主的技术路线来改造,而不应直接就考虑布袋除尘器等其他方式。
②从改造性价比及周期来看,如现有静电除尘器的情况能够采用电源、电控技术改造结合本体的适当维修来达到排放要求的,应优先选择。
③在现场具备条件的情况下,应重点考虑选择对常规本体静电锅炉除尘器进行扩容改造的成熟技术方案。
2 宝钢自备电厂静电锅炉除尘器改造技术案例分析
2.1 改造背景
宝钢自备电厂1#、2#锅炉为2 台350 MW 机组,原配套的是由日本三菱公司设计制造的三菱- 鲁奇结构静电锅炉除尘器,已运行将近30 年的时间。由于运行时间较长,且最初设计工况只考虑了单纯燃煤工况,而目前宝钢电厂锅炉运行方式有2 种,分别为纯烧煤工况与煤与高炉煤气混烧工况,工况发生变化且原设计时仅按当时排放标准考虑,目前排放远不能满足当前环保要求,用户要求经过第一步改造后电除尘器出口排放低于100 mg /m3。
2 种工况的主要烟气参数条件如下:
燃煤工况: 每台锅炉烟气量为135×104 m3 /h,烟气温度150℃,静电锅炉除尘器入口粉尘质量浓度20 g /m3,排放约200 mg /m3。燃煤与高炉煤气混烧的工况: 每台锅炉烟气量为160×104 m3 /h,烟气温度160℃,静电除尘器入口粉尘质量浓度12g/m3,排放约350mg/m3。
2.2 改造方案及技术措施
由于宝钢自备电厂存在燃煤及燃煤和高炉煤气混烧工况,用户在考虑到其静电锅炉除尘器改造技术难度等因素情况下,选择采用国际招标方式且邀请了行业内知名的跨国公司进行投标,ALSTOM 公司赢得该项目,在2011年至2012年期间,对其1#及2#机组电除尘器进行了升级改造。主要的改造方案及技术措施如下:
( 1) 拆除进出口喇叭,将静电锅炉除尘器本体内部全部掏空,保留侧部壳体及现有灰斗。将除尘器阳极板从原有的12.5 m 有效高度加高至14 m。
( 2) 将原来的阴极侧部机械式振打结构改造为ALSTOM 设计的FPA 顶部机械式振打机构,在相同的电场空间布置更多的有效收尘面积。
( 3) 增加一个有效长度为3 m 的常规电场,采用ALSTOM FPA 电除尘器结构形式设计。
( 4) 针对其燃煤及混烧高炉煤气的工况特点,所有电场均采用放电性能均匀稳定的螺旋线,为保证螺旋线安装运行后的可靠性,螺旋线的材质均采用进口904 L 不锈钢材质。
( 5) 新设计的电场结构将每台机组原供电分区一分为二,每台机组静电锅炉除尘器配ALSTOM 高频电源SIR4-70 kV/1 700 mA 总计12 台作为静电除尘供电及控制系统。同时采用新的ALSTOM 上位机系统ProMo III,建立基于以太网的控制网络。由于高频电源相对于工频电源的巨大供电能力优势,可大幅提升电场的有效供电能力,从而大幅度提高收尘效率。
( 6) 采用ALSTOM 领先的智能气流分布测试机器人对安装完后的电除尘器进行气流分布测试,并根据结果调整和优化气流分布水平,进一步确保电除尘器高效运行。
2.3 改造后静电锅炉除尘器的技术参数及电气配置
2.3.1 改造后每台锅炉电除尘器技术规格
2.3.2 改造电除尘器电气系统配置
改造后由静电锅炉除尘器控制系统管理整个电除尘工艺过程,建立以太网控制网络,采用ALSTOM ProMo III上位机控制站,由高频电源、高低压一体智能控制器、低压电气控制设备、计算机网络、终端系统组成。采集现场信号,完成电气设备的顺序控制、过程回路控制、设备运转操作、设备监视和报警等基本功能。通过由ALSTOM 公司开发的运行员操作/工程师维护站ProMo III 分别对电除尘安装的高频电源SIR 及控制器实现监控,包括: 电场高压侧的电压电流运行参数,电场振打系统的运行参数,电场火花率,电场出现的报警、跳闸故障等。如果将上位机接入到因特网,则可以通过ALSTOM 公司位于中国及瑞典的技术中心,对SIR 与电除尘器智能控制器进行实时的远程优化控制,确保静电锅炉除尘器发挥最佳的性能。
2.4 改造方案总结及建议
( 1) 宝钢自备电厂采用本体扩容+ 高频电源结合的改造技术,改造完成投运后,静电锅炉除尘器运行情况良好,燃煤工况电除尘器出口粉尘质量浓度实测值78.4mg /m3,混烧工况电除尘器出口粉尘质量浓度实测81.7mg /m3。
( 2) 宝钢自备电厂静电锅炉除尘器采用了主流的本体扩容改造结合高频电源技术的电除尘器改造方式,应用了世界领先的高频电源技术。高频电源相对于常规工频电源,输出波动小于5% 的直流输出,输出波形更加稳定,可有效提高电场的能量输入来提高电除尘器除尘效率。高频电源是目前燃煤电厂用于电除尘器提效改造的有效手段,也是国家大力推广的节能减排新技术,随着国家环保标准的日益严格,电除尘器高频电源升级改造势在必行,近年来高频电源技术在燃煤电厂得到了很快的推广和普及,本改造案例中,在电除尘器改造后比收尘面积仍处于较低的水平( 燃煤工况: 54.4m2 /m3 /s; 混烧工况:44.8m2 /m3 /s) 情况下仍能够达到用户要求的低排放水平,一方面得益于良好的本体改造质量控制,而更为重要的是高频电源的提效能力的发挥。
( 3) 应严格控制制造、安装质量,发达国家厂商将电除尘器产品从制造到安装环节当成精密的机械设备,而国内的恶性竞争及超短工期带来的结果是将静电锅炉除尘器作为钢结构。不够严格的制造、安装质量控制,使其收尘性能并未发挥到最佳水平。即使采用电除尘新的技术,应用的也不能仅是一个技术概念,而应是电除尘器成为产品的全过程质量控制。
( 4) 采用成熟的静电锅炉除尘器技术方式对现有电除尘器本体扩容升级是改造电除尘器时应该主要考虑的技术路线之一,主要通过新增电场扩容或掏空原有电场优化极配布置方式来增加有效收尘面积。对于在役时间较长的电除尘器,电除尘器内部机械结构老化已无法有效运行,或者原极配结构不能有效利用电场空间布置更多收尘面积,此时可采用内部掏空重新布置来改造,比如类似ALSTOM 公司( 原瑞典FLAKT) 早期的FAA 结构的静电锅炉除尘器所采用的阴极侧部机械振打结构可改造为ALSTOM 更加紧凑设计FPA 型阴极顶部机械式振打结构,或者将原电场高度合理加高来布置更多收尘面积。对于一些采用电磁振打的电除尘器存在振打力不足的情况,也可采用机械顶部式振打改造来提升振打效果。此外,对于现场空间具备的情况下,可在电除尘器后新增加电场来进行扩容,提升电除尘器有效收尘面积。

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