摘要：新的環(huán)保政策要求燃煤電廠煙塵排放濃度低于5mg/Nm3以達到超低排放標準，為達到標準要求，黑龍江某燃煤電廠對其2、3號機組采用不同路線進行超低排放改造，對不同改造路線進行系統(tǒng)研究，分析各改造路線技術(shù)原理及特點，并對改造后設(shè)備進行性能試驗，試驗結(jié)果表明，2號機組改造煙塵排放濃度為3.46mg/Nm3，3號機組改造后煙塵排放濃度為3.85mg/Nm3，兩種改造路線均可達到5mg/Nm3的排放限值要求，且設(shè)備運行可靠穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：煙塵;超低排放;性能試驗;評價

0引言

（略）要使燃煤機組達到5mg/m3或10mg/Nm3的超凈排放需求，目前改造方法主要為現(xiàn)有除塵器提效改造與脫硫除塵一體化技術(shù)改造或增加濕式電除塵裝置改造組合方案。

黑龍江某燃煤電廠對其2號(1×350MW)、3號(1×600MW)機組進行超低排放改造。2號機組鍋爐為HG－1170/17.4-YM1型號亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)燃煤鍋爐，原除塵器為雙室四電場靜電除塵器，每臺爐配兩臺除塵器，電源為三相工頻電源，脫硫工藝采用石灰石—石膏法脫硫工藝，一爐一塔設(shè)置。3號機組鍋爐為HG－2030/17.5-YM9型號亞臨界、一次再熱全懸吊結(jié)構(gòu)Π型汽包鍋爐。原除塵裝置為靜電除塵器，雙室四電場結(jié)構(gòu)，除塵器電源為三相工頻電源，原脫硫系統(tǒng)采用石灰石—石膏濕法脫硫技術(shù)，一爐一塔設(shè)置。

2號機組煙塵超低排放改造路線采用電除塵器二、三、四電場脈沖電源改造、脫硫塔后增加濕式電除塵器組合路線，3號機組超低排放改造路線采用電除塵器一、二電場高頻電源改造、三四電場脈沖電源改造、脫硫除塵一體化改造的組合路線。

現(xiàn)有超低排放對改造路線評價大多從可行性、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益方面論述，關(guān)于超低排放改造環(huán)保設(shè)備試驗驗證較少，且多為單一路線或單一機組，通過對300MW和600MW機組不同改造技術(shù)路線進行系統(tǒng)介紹，對改造后環(huán)保設(shè)備進行性能試驗，并對試驗數(shù)據(jù)進行分析，充分驗證了該改造路線的可行性。

1煙塵超低排放改造路線

現(xiàn)役除塵器中電除塵器機組容量占已投產(chǎn)燃煤電廠比例約為79.9%左右，除塵器原設(shè)計出口煙塵濃度一般為50～100mg/Nm3左右，電除塵器改造方式有高頻電源改造、脈沖電源改造、移動電極改造、電袋改造、低低溫改造、煙氣調(diào)質(zhì)改造等，對除塵器進行改造后通常除塵器出口煙塵排放濃度可以控制在20～30mg/Nm3，因此僅對電除塵器進行改造已無法滿足5mg/Nm3或10mg/Nm3的超凈排放要求，需在原有除塵器提效改造的基礎(chǔ)上對后續(xù)環(huán)保設(shè)施進行改造。改造方式通常為脫硫塔脫硫除塵一體化技術(shù)改造，或在脫硫系統(tǒng)后增加濕式電除塵裝置。

1.1電除塵器提效改造技術(shù)

目前應(yīng)用最多的電除塵器提效改造技術(shù)為電源改造技術(shù)。通常采用高頻電源加脈沖電源組合的改造技術(shù)。高頻電源采用“工頻交流”—“直流”—“逆變交流”—“升壓整流”—“高頻直流”的能量轉(zhuǎn)變形式，最終可獲得4～40kHz的脈動直流波形。高頻電源工作頻率高、輸出紋波小、平均電壓電流高、轉(zhuǎn)換效率與功率因數(shù)高，高頻電源能夠在保證荷電強度的同時具有節(jié)能效果，適用于處理高濃度煙塵，高頻電源難以去除比電阻較大的超細煙塵顆粒，因此高頻電源，多適用于一、二電場的改造，3號機組一、二電場電源采用這種方式改造。靜電除塵器脈沖電源改造多為直流疊加脈沖形式，在直流電源提供直流高壓的基礎(chǔ)上，疊加高壓脈沖。直流疊加脈沖電源具有很大的電壓上升率(μs級)，脈沖電壓持續(xù)時間短，不易觸發(fā)閃絡(luò)，峰值電場強度高，除塵效率高，能較好地抑制反電暈現(xiàn)象，脈沖電源的價格較為昂貴，更適用于末級電場的改造工作，2號機組二、三、四電場和3號機組三、四電場采用這種方式改造。

1.2脫硫除塵一體化技術(shù)

燃煤電廠的脫硫塔大多采用逆向噴淋塔形式，煙氣中微細粉塵可以通過吸收區(qū)被液滴捕獲去除或通過除霧器去除。在吸收區(qū)煙氣中粉塵與液滴接觸，主要通過慣性碰撞，截留、布朗擴散3種作用被捕獲。影響吸收區(qū)除塵效率的因素主要包括塔內(nèi)流場、噴淋密度與液氣比、液滴霧化性等。目前吸收區(qū)提效改造方法主要有增加噴淋層、改造原有噴淋層、增加合金托盤、增設(shè)或優(yōu)化導流板、更換噴嘴或增加噴嘴數(shù)量。安裝合金托盤或在脫硫入口設(shè)置導流板可以優(yōu)化塔內(nèi)流場，主要通過對原有噴淋層進行改造或新增噴淋層可以提高噴淋密度與液氣比。更換噴嘴或增加噴嘴數(shù)量可以提高霧化效果。除霧區(qū)主要是依靠重力和慣性撞擊作用將液滴從煙氣中分離出來。除霧器可分為平板式、屋脊式和管束式3種。除霧器使用級數(shù)大多為1～4級，一般而言，級數(shù)越大，除霧效率越高，但提高幅度卻越來越低，而且壓損和成本相應(yīng)增加。管束式除霧器主要由管束筒體、增速器、分離器、匯流環(huán)、導流環(huán)等結(jié)構(gòu)組成。細小液滴與顆粒在高速運動條件下凝聚、聚集，從而實現(xiàn)從氣相中分離，管束式除霧器通常作為第一級除霧器使用。

目前超低排放改造技術(shù)多為拆除原有除霧器，新增3～4級除霧器，第一級除霧器采用管式除霧器，第二級到第四級除霧器采用屋脊式除霧器，57可以保證出口霧滴濃度在30mg/Nm3以下。脫硫除塵一體化改造技術(shù)系統(tǒng)簡單，日常運行維護方便，改造工期短，運行費用與投資費用與濕式電除塵器比均較低。3號機組脫硫塔改造采用脫硫除塵一體化技術(shù)，改造增設(shè)一層噴淋層，增加裝氣流均布裝置，更換噴淋層所有噴嘴，設(shè)置一層管式除霧器和三級屋脊式高效除霧器。

1.3濕式靜電除塵技術(shù)

濕式電除塵器設(shè)置于脫硫設(shè)施與煙囪之間，用于去除脫硫后飽和濕煙氣中的煙塵、石灰石、石膏膠等細微顆粒。粉塵荷電原理與干式電除塵技術(shù)相同，濕式電除塵器是在集塵極上形成連續(xù)的水膜，流動水將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。運行阻力小，對微細顆粒物及重金屬顆粒脫除效果好，受煤種變化影響較小。濕式電除塵器可同時脫除粉塵和霧滴，且由于沒有振打裝置，不會產(chǎn)生二次揚塵。按照煙氣流動方式可將濕式電除塵器分為貫流式與徑流式，貫流式濕式電除塵器陽極板平行于氣流方向布置，徑流式濕式電除塵器陽極板垂直于氣流方向布置。濕式電除塵器運行可靠、穩(wěn)定，可以保證煙塵排放濃度在5mg/Nm3以下，但在原有環(huán)保設(shè)施的基礎(chǔ)上需要額外増加一套裝置，系統(tǒng)較為復雜，維護工作量較大，改造工期較長，占地較大，投資費用與運行費用較高。2號機組改造增加一臺濕式電除塵器。

2性能試驗2.1試驗方法

對2、3號機組進行超低排放改造環(huán)保設(shè)施進行性能試驗。2號機組對電除塵器和濕式電除塵器進行性能試驗，3號機組對電除塵器和脫硫塔進行性能試驗，試驗工況選取機組負荷≥90%負荷時的工況，試驗標準依據(jù)DL/T414－2012《火電廠環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、GB/T16157－1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》、GB/T13931－2002《電除塵器性能測試方法》、GB/T21508－2008《燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測試方法》與GB/T15187－2017《濕式電除塵器性能測定方法》。測試位置選取在除塵器出入口，脫硫塔出入口，濕式電除塵器出入口煙道斷面。除塵器出入口各4個煙道，脫硫塔出、入口各1個煙道，濕式電除塵器出入口各1個煙道。測試位置圖見圖1、圖2。

在鍋爐負荷、除塵器及脫硫塔運行穩(wěn)定時，在各個斷面采用網(wǎng)格布點法，同時測量煙氣量、溫度、氧量、濕度，將實測煙氣量折算成標準狀態(tài)、干基、6%O2時的煙氣量。使用等速采樣法采集煙塵樣品，除塵器入口使用濾筒采樣，除塵器出口、脫硫塔出、入口及濕式電除塵器出、入口使用濾膜采樣，采樣前后分別對濾筒、濾膜進行烘干稱重，根據(jù)取樣前后濾筒增重及標況采樣體積計算出煙塵濃度。計算本體阻力及除塵效率。詳細測試項目、儀器、方法見表1。計算公式見式(1)～(4)。

煙塵濃度計算公式:

式中:C為折算煙塵濃度，mg/Nm3;g2為濾筒、濾膜終重，g;g1為濾筒、濾膜初重，g;Vnd為標況采樣體積，L;α為實測空氣過剩系數(shù);1．4為6%O2的空氣過剩系數(shù)。

除塵效率計算公式:

2.2試驗結(jié)果

2號機組電除塵器阻力滿足性能保證值，除塵效率滿足性能保證值，但出口煙塵濃度未滿足設(shè)備性能保證值，主要原因是電除塵入口煙塵濃度大于設(shè)計入口煙塵濃度。2號機組濕式電除塵器的本體阻力、除塵效率、出口煙塵濃度均滿足設(shè)備性能保證值。濕式電除塵入口煙塵濃度比電除塵器出口煙塵濃度低17.85mg/Nm3，這部分粉塵的去除主要是由脫硫塔去除。具體試驗結(jié)果如表2、表3。試驗表明2號機組經(jīng)過超低排放改造后可以達到煙塵排放濃度≤5mg/Nm3的超低排放要求，改造路線可行，效果良好。

3號機組電除塵器本體阻力、除塵效率、出口煙塵濃度均能滿足設(shè)備性能保證值要求，3號機組吸收塔阻力、出口煙塵濃度均能滿足性能保證值。具體試驗結(jié)果見表4、表5。試驗表明3號機組經(jīng)過超低排放改造后可以達到煙塵排放濃度≤5mg/Nm3的超低排放要求，改造路線可行，效果良好。

9.jpg

3結(jié)論
要達到煙塵的排放小于10mg/Nm3或5mg/Nm3或更低的排放要求，必須對現(xiàn)役機組除塵設(shè)備進行全面升級改造，同時對脫硫塔進行脫硫除塵一體化改造或者增加濕式電除塵器裝置，通過對黑龍江某燃煤電廠2、3號機組超低排放改造性能試驗研究表明，電除塵器脈沖電源增加濕式電除塵器改造的組合方式和電除塵器高頻電源、脈沖電源改造，脫硫塔脫硫除塵一體化改造的組合方式均可達到煙塵濃度不大于5mg/Nm3的排放要求。對于改造工期短，改造占地空間小的機組，可以選用除塵器改造加脫硫除塵一體化改造技術(shù)路線，對于系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高，改造占地及工期條件滿要求的機組，采用除塵器改造和增加濕式電除塵器技術(shù)路線。

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