低低溫電除塵提效改造項目分析

張哲偉++陳秀峰

摘 要：低低溫靜電除塵技術主要是通過在干式電除塵器（DESP）之前投加煙冷器，使熱煙氣和汽機冷凝水實現熱交換，煙氣得以冷卻，減少排煙熱損失，同時將DESP的運行溫度由130 ℃～150 ℃降低到85 ℃～90 ℃（煙氣酸露點以下），不僅可脫除SO3、提高除塵效率，而且起到余熱回收利用的效果，實現了保護環境和降低能耗的雙重目的。

關鍵詞：低低溫電除塵 余熱回收利用 鍋爐 煙冷器 煤耗

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）08（c）-0027-02

早在“十一五”時期，國家把節約能源作為基本國策之一，要求發展循環經濟，保護生態環境，加快建設資源節約型、環境友好型社會?，F在到了“十三五”階段的初期，我國節能減排形勢依然嚴峻，且迫在眉睫。電力作為高耗能行業，將在降低能耗、提高經濟效益中扮演著重要角色。

某火力發電廠基于目前生產狀況以及“十三五節能規劃”的要求，實施了低低溫電除塵提效改造項目，實現余熱回收利用，達到節能減排的效果。同時，大大減少了SO2氣體排放、提高了除塵效率，在保護地區環境中發揮了重要作用。

1 改造前后的工藝對比及技術原理

改造前，原煤由煤斗送入鍋爐的磨煤機，原煤被磨成煤粉以后進入鍋爐進行燃燒，將水加熱成過熱蒸汽，從而推動汽輪機轉子轉動做功，整個過程經歷了從化學能到熱能，再轉化成機械能的過程。汽輪機帶動發電機發電，最終實現將機械能轉變為電能。在發電過程中，汽輪機乏汽通過凝汽器冷卻為冷凝水，經回熱系統加熱后經給水泵重新送入鍋爐中；煤燃燒后產生的煙氣經脫硝裝置、空預器、電除塵、引風機、增壓風機、脫硫裝置后進入煙囪排至大氣。

據實測數據表明，排煙所帶走的熱量是鍋爐運行中熱損失最大的部分，占鍋爐總輸入熱量的5%～8%，占鍋爐的總熱損失的70%～80%。一般而言，排煙溫度每增加15 ℃～20 ℃，排煙熱損失將增加1%，鍋爐效率相應降低1%，導致煤耗增加。

為保護尾部煙道、設備不受腐蝕，電廠必須將煙氣溫度控制在酸露點以上。按照國內常規設計，煙氣溫度需高于酸露點5 ℃～10 ℃，因此空預器出口煙氣溫度通常設定為120 ℃～130 ℃。而在濕法脫硫工藝中，吸收塔中的煙氣為絕熱飽和狀態，溫度（等焓過程）為50 ℃左右，即從120 ℃～150 ℃到50 ℃溫差之間的熱量全部損失了。

改造后的工藝流程圖如圖1所示。

改造后，低低溫靜電除塵技術則是通過在干式電除塵器（DESP）之前投加煙冷器，使熱煙氣和汽機冷凝水實現熱交換，煙氣冷卻，將DESP的運行溫度由130 ℃～150 ℃降低到85 ℃～90 ℃（煙氣酸露點以下），實現余熱回收利用，大大降低生產煤耗，實現經濟效益和環境效益共贏。

2 節能效果及環境效益分析

2.1 節能效果分析

實施了低低溫靜電除塵技術后，節能效果主要體現在余熱回收利用。在煙冷器中，汽機冷凝水與煙氣發生熱交換，煙氣溫度由120 ℃～130 ℃降低到85 ℃的同時，加熱了冷凝水。這不僅減少排煙熱損失，還可預熱即將返回鍋爐的冷凝水，從而降低煤耗，給機組帶來節能效益，可謂一舉兩得。

2.1.1 項目節能量測算的依據和基礎數據

（1）產品產量的依據。

機組發電利用小時為5 500 h，年發電量：1000MW×5500h=

550000萬kW·h。

（2）能耗的依據。

能耗依據火電廠有關熱經濟性理論計算。

2.1.2 項目實施前后節能量計算

根據煙冷器性能試驗結果，低低溫電除塵節能效果明顯，統計如下。

在1 000 MW負荷下分別投退煙冷器，測得鍋爐修正后效率分別為94.445%、94.370%，汽機修正后熱耗率分別為7 408.58 kJ/kW·h、7 463.14 kJ/kW·h，修正后供電煤耗分別為284.16 g/kW·h、285.97 g/kW·h，即煙冷器改造后降低機組供電煤耗1.81 g/kW·h。

在750 MW負荷下分別投退煙冷器，測得鍋爐修正后效率分別為94.397%、94.289%，汽機修正后熱耗率分別為7 511.86 kJ/kW·h、7 571.31 kJ/kW·h，修正后供電煤耗分別為289.51 g/kW·h、291.81 g/kW·h，即煙冷器改造后降低機組供電煤耗2.30 g/kW·h。

在500 MW負荷下分別投退煙冷器，測得鍋爐修正后效率分別為94.381%、94.494%，汽機修正后熱耗率分別為7 691.92 kJ/kW·h、7 769.63 kJ/kW·h，修正后供電煤耗分別為300.67 g/kW·h、302.71 g/kW·h，即煙冷器改造后降低機組供電煤耗2.04 g/kW·h。

相關的機組運行負荷分布按表1計算。

2.1.3 節能量計算

改造前機組年綜合能源消耗量=2000h×1000MW×

285.97g/kW·h+2250h×1000MW×291.81g/kW·h+1250h×

1000MW×302.71g/kW·h=1606900 tce。

改造后機組年綜合能源消耗量=2000h×1000MW×

284.16g/kW·h+2250h×1000MW×289.51g/kW·h+1250h×

1000MW×300.67g/kW·h=1595555 tce。

由上述計算可知，項目實施前后每年節約標煤量=1606900tce-1595555tce=11345 t標煤。

2.2 環境效益分析

2.2.1 脫除SO3

脫除煙氣中的SO3主要在于布置在空預器和靜電除塵器之間的煙冷器。它是SO3慢速冷凝場所。當煙氣溫度降到酸露點以下，由于飛灰總表面積遠大于換熱器殼體和管表面面積，硫酸蒸汽將優先在飛灰顆粒表面上冷凝，并與飛灰中的堿性金屬氧化物發生化學反應，生成硫酸鹽，隨后與飛灰一起被電除塵設備收走，致使煙氣中的硫酸蒸汽量大大減少，SO3脫除率可達95%以上。

2.2.2 提高除塵效率

（1）煙塵灰比電阻決定了除塵效果。

當灰比電阻在104～1 011 Ω·cm區間時，電除塵器收塵效果最佳，比電阻過大或過小都會導致除塵效率急劇下降。若比電阻過小，荷電煙塵達到集塵極很快釋放電荷，容易從極板上返回氣流；若比電阻過大，荷電粒子在集塵極上緩慢釋放電荷，煙塵積累容易產生反電暈現象。影響飛灰比電阻大小的因素很多，譬如飛灰堿性金屬含量、煤的含硫量和水分等，一般高硫煤的比電阻低于低硫煤。

（2）低低溫靜電除塵器的優勢。

其一，傳統靜電除塵器的操作溫度在120 ℃～150 ℃之間，此時飛灰的比電阻最高，而低低溫靜電除塵器出口溫度只有85 ℃左右，大幅度降低了飛灰比電阻，使靜電除塵器依然能高效收塵。另外，飛灰表面吸收了SO3后，比電阻進一步降低，可通過后續的干式靜電除塵器脫除。

其二，在煙塵入口濃度不變，靜電除塵器總集塵面積相同條件下，出口煙塵濃度與趨近速度和體積流量呈指數關系。當煙氣溫度從150 ℃降低到85 ℃，煙氣體積將減少16%左右，在相同條件下，意味著比集塵面積提高了16%，飛灰趨近速度可增加70%左右，可提高ESP對細顆粒的捕集效率。

3 結論

（1）與傳統的煙氣治理技術相比，低低溫靜電除塵技術具有脫除SO3、提高除塵效率、降低排煙溫度從而減少熱損失以及余熱回收利用的特點。

（2）項目實施后，每年可節省11 345 t標準煤，降低生產煤耗，同時減少SO2排放量5 447.7 kg。不僅為企業節省生產成本、創造經濟效益，且為環境大氣保護做出巨大貢獻。

（3）該項目的技術先進，運行穩定、可控，具有較好的經濟效益和環境效益，符合國家“十三五節能規劃”的要求和行業長遠發展計劃，促進地區和企業經濟發展，使企業經濟和地區環境保護事業齊頭并進。

參考文獻

[1] 節能項目節能量審核指南（發改環資〔2008〕704號）[Z].

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[4] 中華人民共和國國家發展和改革委員會.國家發改委、財政部關于印發《節能項目節能量審核指南》的通知[Z].