低低温电除尘技术

低低温电除尘技术

我国大气环境形势日益严峻，环保要求日趋严格。2014年9月12日，国家发展改革委、环境保护部、国家能源局联合发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014～2020年)》，要求东部十一省新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值。

这表明通过新技术、新工艺、新路线达到超低排放的要求，是火电行业迫在眉睫的一道课题。在此背景下，低低温电除尘技术的研发及推广得到了政府部门的高度重视，国家科技部、环保部等部门在政策、项目和资金上给予大力支持，国内环保企业联合大专院校与燃煤电厂，也加大了对这些技术的研发、推广力度。

国内现已通过自主研发、技术引进或成立合资公司的方式在该技术上取得了较大突破，掌握了其核心技术，并在华能长兴电厂等工程项目中成功应用。

1低低温电除尘器的的原理及技术特点

1.1除尘效率

高低低温电除尘技术是指通过热回收器降低电除尘器低低温电除尘技术的工程应用入口烟气温度至酸露点以下(一般在90℃左右)，使烟气中的大部分SO3在热回收器中冷凝成硫酸雾并黏附在粉尘表面，粉尘性质发生很大变化，比电阻大幅下降，从而避免了反电晕现象，同时由于烟气温度降低致使烟气量下降，电除尘器电场内烟气流速降低，增加了粉尘在电场的停留时间，比集尘面积提高，除尘效率得以较大幅度的提高。

1.2去除烟气中大部分SO3

由于入口烟气温度降至酸露点以下，气态的SO3将转化为液态的硫酸雾，因烟气含尘浓度高，粉尘总表面积很大，为硫酸雾的凝结附着提供了良好的条件。相关研究表明低低温电除尘技术对于SO3的去除率至少在80%以上，最高可达95%以上，是目前SO3去除率最高的烟气处理设备。

1.3提高湿法脱硫装置协同除尘效果

日立公司对低低温电除尘器与常规电除尘器出口粉尘粒径、电除尘器出口烟尘浓度与脱硫系统出口烟尘浓度关系作了研究，研究表明低低温电除尘器出口粉尘平均粒径在3μm左右，明显大于常规电除尘器，当采用低低温电除尘技术时，可有效提高湿法脱硫装置协同除尘效果，脱硫出口烟尘浓度明显降低。

1.4节能效果明显

低低温电除尘技术节能效果明显，有研究表明，以1台1000MW机组低低温系统为例，烟气温度降低30℃，可回收热量1.64×108kJ/h(相当于1.2t标煤/h);可节约湿法脱硫系统水耗量;烟气温度降低后，实际烟气量大大减少，可降低下游设备规格，风机的电耗减小，脱硫系统用电量减小。

1.5二次扬尘有所增加

由于粉尘比电阻的降低会削弱捕集到阳极板上的粉尘的静电黏附力，从而导致低低温电除尘器的二次扬尘现象比常规电除尘技术有所增加，使得除尘性能有所下降。二次扬尘形成原因如图1所示。

2华能长兴电厂660MW机组超低排放的技术方案

2.1华能长兴电厂工程概况

华能长兴电厂“上大压小”工程是在关停现有的两台老机组(125MW+135MW)的基础上，利用浙江省内关停的小火电机组发电容量，新建2×660MW超超临界燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝装置，并留有扩建条件。

2.2华能长兴电厂超低排放技术路线

随着《浙江省大气污染防治行动计划(2013～2017年)》的出台，华能长兴电厂需要实现最终烟尘排放小于5mg/Nm3的设计值。长兴电厂根据经济性及技术合理性分析，最终确定采用以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线(如图2所示)。

该技术路线通过低低温电除尘器有效降低除尘器出口的烟尘浓度，同时借助了高效湿法脱硫技术。该技术由于采用了浆液洗涤的气液接触方式，不但具有良好的脱硫功能，而且具有一定的除尘功能，可将从电除尘器逸出的颗粒物进行二次捕集，从而降低烟尘排放浓度，达到协同治理的效果。

经脱硫厂家论证，在下列条件下该项目的脱硫装置出口烟尘浓度可达到5mg/Nm3甚至更低：

1)采用低温电除尘技术。烟气经热回收器后温度降到90℃，从而降低飞灰比电阻，在高效湿法脱硫装置前端采用低低温电除尘器，确保高效湿法脱硫装置入口烟尘浓度为15mg/Nm3以下，出口烟尘浓度控制在≤5mg/Nm3;

2)提高喷嘴压力，降低浆液雾化粒径，喷嘴更换为高效双头喷嘴;

3)更换华能长兴工程原设计除雾器。

除上述条件外，保证脱硫装置高效除尘的其他技术措施有：增加吸收塔周边喷嘴流量及密度，保证喷淋层喷嘴的覆盖率和优化覆盖均匀度，设置托盘，设置塔壁增效环，进行烟气流场CFD模拟以及确保除雾器的冲洗等。

3华能长兴电厂低低温电除尘器设计相关措施

3.1确定入口烟气温度及除尘器型号

采用前苏联公式对华能长兴电厂2×660MW机组低低温电除尘器的酸露点进行计算，设计煤种与校核煤种1的酸露点值分别为98.87℃、96.82℃，考虑到低低温电除尘器入口烟气温度应低于酸露点温度，一般为90℃±5℃，确定长兴电厂入口烟气温度为90℃。

通过专家评审，结合企业在电除尘器设计制造方面多年来积累的经验以及相关选型程序的计算结果，确定长兴电厂低低温电除尘器采用双室5电场。

3.2防止低温腐蚀

(1)灰斗部分

由于电除尘器灰斗需要一定时间的存灰，因此，灰斗是电除尘器防腐的重点之一，主要措施有：1)提高材料的防腐等级，灰斗板采用防腐材料;2)采用效果更可靠、均匀的蒸汽加热方式。加热面积达整个灰斗高度的2/3;3)在灰斗外表面设置更可靠的保温层，保持灰斗温度。

(2)人孔门

人孔门防腐措施如下：1)所有人孔门均采用双层密封结构，整体组装出厂，确保关启严密;2)在采用常用双层结构人孔门及硅橡胶玻纤密封条基础上，内门在烟气接触面采用不锈钢材料;3)每个人孔门周围约1米范围内的壳体板都采用耐腐蚀钢板。

3.3防止绝缘子结露

绝缘子设有加热装置及强制热风吹扫系统。绝缘瓷件的保温规格与常规设计基本相同，但绝缘子室需要更有效地加热，并需对绝缘子室设置热风吹扫系统以保证绝缘瓷件内壁干净不沾灰。

3.4防止灰斗堵灰

为防止灰斗堵灰采取了相应措施，主要包括：灰斗斜壁与水平面的夹角不小于65°。灰斗具有良好的保温措施，在灰斗下部2/3区域内设置蒸汽加热器，外层敷设保温。在第一电场每个灰斗的适当位置增设手动紧急出灰装置，必要时采取强制排灰。灰斗设有防止灰斗内灰结拱的气化装置，每个灰斗设有两个灰斗气化板并对称布置。

3.5降低漏风率

漏风主要产生于壳体的现场拼接焊缝和孔、洞、门处，长兴项目的低低温电除尘器通过以下几个方面有效控制漏风：

1)阴极振打采用顶部传动侧面机械振打方式，每一个电场只有一个穿墙绝缘点，可最大限度地减少电除尘器的孔、洞数量，绝缘性能好、漏风少;

2)壳体在运输可能条件下尽量在厂内拼接成大件，以减少现场的拼接焊缝;3)所有人孔门均采用双层密封结构，整体组装出厂，确保关启严密。

3.6防治二次扬尘

由于烟气温度的降低，烟尘比电阻下降，烟尘黏附力有所降低，二次扬尘会适当增加，为防止二次扬尘可采用下述措施之一：

1)适当增加电除尘器容量，即通过加大流通面积，降低烟气流速，设置合适的电场数量来控制二次扬尘;

2)当需控制电场数量时，可采用旋转电极式电除尘技术或离线振打技术。

在采取上述措施的同时还应注意：

1)设置合理的振打周期;

2)设置合理的振打制度：末电场各室不同时振打;最后2个电场不同时振打;末电场阴、阳极不同时振打。

针对长兴电厂的实际情况，根据选型计算，如不考虑二次扬尘，低低温电除尘器一般3～4个电场即可满足排放要求。当低低温电除尘器采用5电场时，相对较多的电场可加大对二次扬尘的再次吸收，从而在合理减少二次扬尘的同时，避免由于采取旋转电极式电除尘技术和离线振打技术而带来的系统复杂、相对更容易引起故障的难题。

同时对于低低温电除尘器振打引起的二次扬尘，通过控制或调整末电场的振打，制定出合理的振打制度和振打逻辑，从而最大限度的减少和避免二次扬尘。

4长兴电厂低低温电除尘器运行情况

华能长兴电厂2×660MW机组每台炉配套2台双室5电场低低温电除尘器，设计烟气温度90℃，于2014年11月安装完毕并试运行，2014年12月投入使用，经初步测试，电除尘器出口烟尘浓度约为12mg/m3，经湿法脱硫后，出口烟尘排放约为3.5mg/m3，湿法脱硫协同除尘效果约70%，达到了超低排放对粉尘的要求。

5结语

随着以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线越来越受到如华能国际、浙能等业主的广泛关注和推崇，低低温电除尘技术得到了极大的肯定，其具有除尘效率高、SO3去除率可达90%以上、当采用热回收器时还具有节能效果等一系列优点。该技术可作为环保型燃煤电厂的首选除尘工艺，也可与其它成熟技术优化组合，应用前景十分广阔。