630MW燃煤机组静电除尘器节能减排的应用研究.pdf

第 3 5卷 第 6期 2 0 1 3年 6月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo 1 ． 3 5 No． 6 J u n ． 2 0 1 3 6 3 0 MW 燃煤机组静 电除尘器 节能 减排 的应用研究 焦国峰 ， 李士国 扬州第二发电有 限公 司 ， 江苏 扬州2 2 5 1 3 1 摘要 国内燃煤机组静电除尘器普遍存在着烟尘排放浓度较大的问题， 无法满足国家最新大气污染物排放标准的要求 指标， 以扬州第二发电有限公司静电除尘器高频电源节能减排技术工程为实例， 介绍了该公司节能减排的应用效果， 分 析了燃煤机组静电除尘器实现节能减排的可行性， 提出了静电除尘器的升级改造方案和建议。 关键词 高频电源 ； 电除尘器； 节能减排； 经济效益 中图分类号 T K 2 2 3 ． 2 7 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 3 0 6 0 0 8 2 0 3 0 引言 近年来 ， 我国对环境保护提出了很高的要求 ， 国 家对燃煤机组污染物排放有了较为严格的控制 。新 颁布的 G B 1 3 2 2 3 --2 0 1 1 火电厂大气污染物排放标 准 规定 了燃煤电厂烟尘排放质量浓度 由 5 0 m g ／ i n 降至 3 0 mg ／ IT I ， 甚至 2 0 m g ／ I n 。与此 同时， 对燃煤 机组烟气脱硝 中的粉尘质量浓度也提 出了严格要 求。作为环境保护的重要设备 ， 如何保证静 电除尘 器烟尘达标排放成为燃煤机组面临的重要课题 ， 也 是我国电力行业实现可持续发展的长期战略 。 在这种形势下 ， 扬州第二发 电有 限公 司以建设 现代化绿色发电厂为 目标 ， 深入探讨了静 电除尘器 提效节能技术 ， 积极开展工程应用调研 ， 最终选用南 京国电环保科技有限公司 自主研制的 H F一 0 1系列 高频 电源对 2燃煤机组实施升级改造 ， 以推动静 电 除尘器技术的健康发展。 1 静 电除尘器现状 目前 ， 影响燃煤机组静 电除尘器使其无法满足 排放要求指标 3 0～ 5 0 m e , ／ m 的因素有很 多， 主要 表现在 以下 3个方面 1 静电除尘器本体老化或电场数 目不够。与 工业发达国家相 比， 我 国的燃煤机组静 电除尘器容 量较小 ， 单室电场一般为 4～ 5个 ， 比收尘面积小 。 2 燃煤 资源 日益 紧张 ， 我国动力煤质量 下降， 灰分较大 ， 电场工况不断恶化 ， 静 电除尘器面临高 比 电阻烟尘的收集问题 ， 导致静电除尘器烟尘排放浓 度超标。 收稿 日期 2 0 1 21 21 2 3 配套供 电电源技术落后 。火力发 电厂 、 钢 铁厂、 化工厂等行业 的静 电除尘器大多数仍沿用工 频电源 、 中频电源等传统供 电方式 ， 在这种方式下 ， 电场反电晕现象严重， 除尘效率低 ， 只有少数静电除 尘器本体较好 的厂家能够达到大气污染物排放标准 要求。 2 静电除尘提效技术 针对不同燃煤机组实际现状 、 静电除尘器运行 工况及粉尘排放要求 ， 静 电除尘器减排降耗方案设 计一般分为本体改造、 电 一袋复合除尘方式 、 系统优 化和供电电源改造。 2 ． 1 本体改造 静电除尘器本体改造一般通过增加电场数量 比如将 4个电场除尘器增至 5个 电场 ， 同时提高 电源运行 电压来提 高除尘效率 。工程调研结果表 明， 本体改造增加了静电除尘器的比收尘面积， 减排 效果较为 明显 ， 尤其适用于 3 0 0 WM， 6 0 0 WM燃 煤 机 组 。 但是 ， 本体改造容易受到场地面积的限制 ， 除新 建电厂一般会预留较大电场容量外， 实施本体改造 的燃煤机组较少。 2 ． 2电 一袋复合除尘器 在环境保护要求较高的地 区， 静电除尘器对超 细微粉尘不能全部收集 ， 静 电除尘器改为布袋 除尘 器或 电 一 袋复合除尘器应用较多 。此外 ， 对于本 体工况或燃煤质量很差采用静电除尘器的燃煤机组 而言， 现在也倾向于使用电 一袋复合除尘器。 目前 ， 静电除尘器改布袋 除尘器一般保 留第 1 电场或第 1 、 第 2电场的静电除尘器 ， 后面电场采用 布袋除尘器。绝大多数采用电 一袋复合除尘方式的 第 6期 焦国峰 ， 等 6 3 0 MW 燃煤机组静 电除尘器节能减排的应用研 究 8 3 燃煤机组都可实 现烟尘排放 质量浓 度 3 0 m g ／ m 的目标， 能够满足现有排放或更高排放标准的要求。 电 一 袋复合除尘器的缺点主要是 日常维护费用 高。此外 ， 如果前级 电场静 电除尘器电源运行方式 不当就会缩短布袋的寿命。对于本体情况良好的静 电除尘器， 电一 袋复合除尘器并非节能减排的最佳 途径， 从经济角度出发， 其实用性较低。 2 ． 3系统优化 静电除尘器系统优化运行体现在供电电源运行 优化和振打系统优化 2个方面。通过提高第 1电场 的供 电电压 ， 中间电场弱放 电， 降低最末电场的供电 电压 ， 实现第 1电场 的高效除尘 ， 同时配合低压振打 系统 ， 在维持静电除尘器本体及 高低压 系统不变的 前提下， 提升除尘效率。 静电除尘器系统优化的费用投入非常低 。其缺 点是除尘效率虽有一定的程度提高， 但幅度较小， 静 电除尘器适用 于本体运行 良好的燃煤机组。 2 ． 4 供 电电源改造 静电除尘器供电技术新进展主要体现在高压硅 整流设备。近 1 0年来 ， 随着电力电子和高频逆变技 术的快速发展， 国内高频电源技术不断成熟， 运行 日 渐稳定 。与国外 阿尔斯通等高频 电源厂家相 比， 国 产高频电源价格较低， 为静电除尘器供电领域实现 节能减排提供了新思路。 高频电源技术投入工程应用以来， 它以除尘效 率高、 系统节能效果好、 输出纹波小、 占用空间小、 操 作简单方便等优点取代常规工频电源， 逐渐成为燃 煤机组常用的技术升级改造方式 。 此外 ， 高频 电源除了具有本体改造、 电 一 袋复合 除尘方式 、 系统优化的优势外 ， 还具有能大幅节约电 能的优点， 一般采用高频电源对静电除尘器进行技 术升级， 3年内即可收回成本投资， 对本体情况较好 且烟尘排放压力较 大的燃煤机组来说 ， 是实现经济 效益和环保效益双赢的最佳途径。 2 ． 5 成本分析 燃煤机组静电除尘器在不 同技术升级方案下 的 升级改造费用如图 1 所示。比较而言， 电 一袋复合除 尘器改造费用的投资最高 ， 电源改造费用相对较低。 3 改造前、 后静电除尘器的运行情况 3 ． 1 改造背景 扬州第二发电有限公司一期工程为 26 3 0 MW 机组 ， 每台锅炉配套 2台浙江菲达 环保 公司 原浙 江电除尘器总厂 生产的双室四电场静电除尘器， 电气部分配套使用福建龙净企业集团公司生产的 G G A J 0 2一1 ． 8 A ／ 7 2 K V型可控硅 自动控制高压整流 图 1 静电除尘改造费用 设备 ， 2燃煤机组静 电除尘器的基本参数见表 1 。 表 1 静 电除尘器基本参数 3 ． 2 高频电源技术升级 由于扬州第二发电有限公司早期为电源控制装 置， 受当时技术水平限制， 采用工频纯直流供电， 为了 使静 电除尘器的除尘效率提高 ， 在对静 电除尘器节能 减排技术广泛调研的基础上， 充分了解高频电源的节 能减排特性 ， 结合 1 ， 2机组静 电除尘器运行现状， 采用 南 京 国 电 环 保 科 技 有 限 公 司 自主 研 制 的 H F一 0 1 系列高频电源对静电除尘器进行技术升级， 在成本效率最优的情况下实现高效减排， 节约电能。 3 ． 2 ． 1 改造前 的静 电除尘器运行情况 在静电除尘器升级改造前 ， 扬州第二发电有限 公司委托江苏省环保监测 中心对 2机组静 电除尘 器进行 了性能测试 。 测试结果表明 2机组静 电除尘器除尘效率偏 低 ， 无法满足当前 的大气污染物排放标准和绿色化 燃煤机组的环保运行要求 ， 测试结果见表 2 。 表 2 改造前静电除尘器运行情况 3 ． 2 ． 2 改造后的静电除尘器性能 2机组静 电除尘 器的升级改造更换了原高压 整流变压器， 替代其使用 H F～ 0 1 系列高频电源 7 2 k V ／ 1 4 0 0 m A 。HF一0 1系列高频电源可 自动根据 动态的伏安特性和电场实际工况 ， 调整电源的工作 电压和工作 电流 ， 同时实现智能化振 打。 为验证改 8 4 华 电技 术 第 3 5卷 造结果 ， 待机组稳定运行后 ， 江苏省环保监测 中心对 2机组静 电除尘器运行情况进行 了性能测试。试 验按照 G B ／ T 1 6 1 5 7 --1 9 9 6 { 固定污染源排气颗粒物 测定与气态污染物采样方法 中的规定进行， 试验 期间 ， 锅炉燃烧稳定 ， 机组满负荷 ， 静 电除尘器各 电 场 电源及低压控制系统均正常投运 ， 未进行投油、 吹 灰和打焦等工序， 排灰系统运行可靠。此次性能试 验结果见表 3 。 表3 改造后静电除尘器运行情况 测试结果表 明， 经过静 电除尘器 的技术改造 ， 2机组静电除尘器在维持高压电源能耗 不变的基 础上 ， 除尘效率 由改造前 的 9 9 ． 3 ％提高至 9 9 ． 7 ％ ， 出 口烟尘排放质量浓度 由改造前 的 9 9 ． 8 ms／m 降 低到 5 0 ． 0 m s／m ， 脱硫出 口的排放浓度显示为 2 6 ． 0 m g ／ m ， 满足了最新 国家标准提出的出 I 1 烟尘排放 质量浓度低于 3 0 m s ／ m 的要求。 2机组静 电除尘 器技术升级改造前 、 后烟尘排放质量浓度对 比如图 2所示 。 l 囹工频电源 l I 啊 高频电源 l _ 除尘 效 翠 ， ％ 出 口烟 气 排 放 质 量 功 耗 ／ k W 浓度／ ra g n l 一 图2 静电除尘器改造前、 后性能对比 3 ． 3 环 保效 益分 析 2机组静 电除尘器全部采用高频 电源后 ， 在节 能模式下， 出口烟尘减排率达4 9 ． 8 ％， 每年烟尘减 排量高达 1 1 2 5 t ， 环保效益十分显著 ， 其结果见表 4 。 表 4 环保效益分析 3 ． 4经济效益分析 如果维持 2机组静 电除尘器改造后 的出口烟 尘排放浓度与改造前相 比不变 ， 则静 电除尘器有功 电耗大幅度降低 ， 其结果见表 5 。 表 5 经济效益分析 计算结果表明， 静 电除尘器有功电耗大 幅度降 低 5 0 ％， 如图 3所示。 出 口烟气排放质量 功耗／ k W 浓度／ m g n l 一 图 3 静 电除尘器改造前、 后有功 电耗对 比 4 结束语 扬州第二发 电有限公司为了建设绿色化燃煤机 组 ， 建立了静电除尘器高频电源技术体系， 采用南京 国电环保科技有 限公司 自主研制的 H F一 0 1系列高 频电源进行了节能降耗改造 ， 工程实践验证 了该新 型电源实现了静 电除尘器节能减排 的可行性 、 有效 性和稳定性 ， 是燃煤机组静电除尘器技术升级的最 佳途径。 参考文献 [ 】 ] 王坤， 李玉山， 郭瑞林， 等． 确保达标排放的电除尘器本 体设计方案探讨[ C] ／ ／ 第 1 3界中国电除尘学术会议论 文集． 青岛 中国环保产业协会电除尘委员会 ， 2 0 0 9 ． [ 2 ] 梅东升． 电除尘器提效改造的几种典型方式[ J ] ． 华北电 力技术 ， 2 O L O 1 2 3 8 4 1 ． [ 3 ] 刘宇芳 ， 陈祥， 姜斌 ， 等． 基于高频电源的电除尘器节能 减排研究与探讨[ C ] ／ ／ 第七届电力工业节能减排学术研 讨会论文集． 杭州 江苏省电机工程学会 ， 浙江省电力学 会 ， 安徽省 电机工程学会 ， 2 0 1 2 ． [ 4 ] 高维英， 傅启文， 卢泽锋． 电除尘器高压供电提效节能潜 力探讨[ J ] ． 华电技术， 2 0 0 8 ， 3 0 6 3 23 5 ． 本文责编 王书平 作者简介 焦国峰 1 9 7 5 一 ， 男 ， 江苏扬州人， 设备部副主任， 工程 师， 从事发电设备生产管理方面的工作 E m a i l j i a o g u o f e n g y z 2 p p ． c o m 。 李士国 1 9 7 5 一 ， 男， 江苏扬州人， 电气专工， 工程师， 从事电气设备技术管理方面的工作 E m a i l l i s h i g u o y z 2 p p ． c o m o 瑚 瑚 ㈣ ∞ 0 瑚 ∞ o