燃煤发电机组电除尘器改造方法与流程

本发明属于电厂除尘改造技术领域，尤其涉及一种燃煤发电机组电除尘器改造方法。

背景技术：

现有电厂燃煤发电机组一般采用电除尘器进行除尘，由于实际燃烧煤种偏离设计煤种的情况较多及环保排放标准的提高，现有除尘器由于设计选型偏小，余量不足，极距保持性不好、电除尘器运行电压低、电流小、电晕功率小等因素，已不能满足现有的环保排放要求，高浓度的烟尘排放将威胁脱硫系统的安全稳定运行。因此，亟需对现有燃煤发电机组进行电除尘器改造，以满足现有火力发电锅炉机组执行的大气污染物烟尘浓度排放≤30mg/nm3的要求。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种燃煤发电机组电除尘器改造方法，以满足高标准的环保排放要求，提高系统运行的安全性。

本发明提供了一种燃煤发电机组电除尘器改造方法，包括：将燃煤发电机组的电除尘器改为布袋除尘器、电袋复合除尘器或将电除尘器电源改造成脉冲电源。

进一步地，将燃煤发电机组的电除尘器改为布袋除尘器包括：

保留原电除尘器钢支架、壳体、灰斗、进口喇叭，对出口喇叭进行改造；

拆除电除尘器内极板、极线、振打装置、除尘器顶盖，安装布袋除尘器；

在原除尘器壳体内水平布置布袋；

新增布袋除尘器净气室、出口烟道、脉冲清灰系统，plc控制系统；

新增旁路系统，布袋除尘器每个室之间相互独立；

在除尘器入口重新设置气流分布装置。

进一步地，将燃煤发电机组的电除尘器改为电袋复合除尘器包括：

更换原电除尘器第一电场阴阳极系统，保留供电装置；

保留原钢支架、壳体、灰斗、进出口喇叭和第一电场；

利用原电除尘器设计基础，各纵横跨距不发生变动；

拆除原第二、三电场阴阳极、振打系统和高压设备，其空间布置布袋区。

进一步地，将燃煤发电机组的电除尘器改为电袋复合除尘器还包括：

拆除原出口烟箱，在此位置将电除尘器的壳体加长2m布置布袋，采用斜板将布袋收集的灰流入现在除尘器第三电场灰斗，布袋除尘单元布置在原电除尘器的第二、三电场及新加壳体内布置，布袋除尘采用外滤式，喷吹系统选用固定行喷吹清灰装置。

进一步地，将燃煤发电机组的电除尘器改为电袋复合除尘器还包括：

新增袋区plc控制系统，所述plc控制系统具备温度、压力、差压检测、袋区温度保护控制、旁路提升阀连锁的自动控制功能。

进一步地，将燃煤发电机组的电除尘器改为电袋复合除尘器还包括：

在除尘器顶部设旁路系统；

将净气室出口烟道与原喇叭口贯通连接；

设置电袋之间均流装置；

除尘器进口烟道加装予涂灰系统。

进一步地，将电除尘器电源改造成脉冲电源包括：

电场更换coromax高压脉冲电源，对除尘器本体进行修复性改造。

进一步地，将电除尘器电源改造成脉冲电源具体包括：

除尘器内部：更换损坏的振打锤，电极；矫直阳极板和阴极线；恢复极板极线排列处于垂直及正确位置；安装防漏风板；

除尘器外部：拆除旧电源；在顶部安装coromax电源油箱支持座；吊装新电源；更换新的起吊葫芦和单轨。

借由上述方案，该燃煤发电机组电除尘器改造方法，能够满足高标准的环保排放要求，提高系统运行的安全性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本实施例提供了一种燃煤发电机组电除尘器改造方法，该方法以某2×350mw机组电除尘器为例进行详细说明。

该锅炉为自然循环汽包锅炉，型号为hg—1170/17.4—ym1，采用平衡通风、固态排渣方式，最大连续蒸发量是1170t/h。锅炉为п型单炉膛，框架全部采用钢结构，能承受在紧急事故状态下主燃料切断、送风机停运所造成的炉膛内瞬间最大负压889mmh2o。炉膛四周为气密型全焊式膜式水冷壁，划为28个回路，前后墙各6个回路，两侧墙各8个回路，从冷灰斗拐点以上3m到折焰角处，以及上炉膛中辐射再热器区未被再热器遮盖的前墙和侧水冷壁管采用内螺纹管。

电除尘器是依靠气体电离，粉尘粒子荷电，带电粒子在电场力的作用移动到收尘极板，从而被收集在收尘板上，在合理的振打周期、振打力作用下，被收集在收尘板上的粉尘成片状落入收灰斗。

因此，电除尘器对于处理高硫，高水分煤、比电阻在10¹¹ω·㎝以下的粉尘时，以其阻力低，适应烟气变化能力强，维护工作量少等特点，得到了广泛应用。但是电除尘器的最大缺点是对煤种变化较敏感，除尘效率受粉尘比电阻影响大、不稳定。处理低硫，高比电阻粉尘高时除尘效率低；特别是灰中的al2o3和sio2的含量较高，而k2o和na2o含量低，电除尘器几乎很难收集。

电除尘器效率计算公式：η＝1-e^–ωf

式中：f—比集尘面积(单位烟气所对应的收尘板面积)。单位：m²/m³/s

a—收尘板面积(m²)

q—烟气量(m³/s)

ω—驱进速度(带电粉尘粒子在电场力的作用下，向收尘极的运动速度。)单位：cm/s，

公式表明：电除尘器效率与驱进速度、比集尘面积的大小有关。在电除尘器尺寸一定的前提下，比集尘面积愈大、驱进速度愈大除尘效率愈高。因此，在烟气量一定的条件下，要提高电除尘器的效率，必须增加收尘板的面积(即比集尘面积)。驱进速度与粉尘粒子的荷电量与粒子的直径平方成正比，粉尘的荷电量成正比，粉尘的荷电能力取决与粉尘的物理、化学特性(比电阻)和电场的供电特性，不同的煤种具有不同的取值范围。

电除尘器受自身工作原理的限制，对微细粉尘(pm10以下)的收集效率低仅为90％左右。因此电除尘器要达到99.9％的除尘效率是非常困难的，对于采用常规电除尘器扩容改造方案要保证除尘器出口烟尘浓度≤30mg/nm³是几乎不可能的，而≤50mg/nm³需将除尘器加两个电场，将电场加高，并采用高频电源(或三相电源)等新技术方能达到要求。

(1)依据原除尘器设计参数，入口烟气量1864800m³/h，入口浓度30g/nm³，除尘效率按99.3％参考，计算出驱进速度ω＝7.19cm/s，ωk＝35.7,(k取0.5)。电除尘器要达到出口排放浓度50mg/nm³，除尘效率应为：η≥99.83％；则比积尘面积f≥115m²/m³/s(停一个供电区，按停10％计算总比集尘面积≥127m²/m³/s)。增加两个有效长度为4.5m的电场，使原3个电场电场总有效长度13.5m增加到电场总有效长度22.5m；电场宽度不变；电场加高，高度由13.0m改造为15m；使比积尘面积f≥130m²/m³/s。这样才能达到烟尘排放及除尘效率的要求。

(2)按现效率99.5％参考计算，ωk＝35.7,(k取0.5)。电除尘器要达到出口排放浓度30mg/nm³，除尘效率应为：η≥99.90％；则比积尘面积f≥134m²/m³/s(停一个供电区，按停10％计算总比集尘面积≥149m²/m³/s)；再考虑微细粉尘更难收集的特性，电除尘器总比集尘面积≥170m²/m³/s。才能达到出口排放浓度30mg/nm³，除尘效率：η≥99.90％的要求。(3)出口排放浓度50mg/nm³，除尘效率η≥99.83％具体改造内容：(在原电除尘器基础上增加以下内容：

进、出口喇叭标高不变，拆除原进口喇叭、入口烟道水泥支架。

在电除尘器前后各增加一个有效长度为4.5米的电场，将原三电场除尘器改造为五电场电除尘器；电场加高，高度由13.0m改造为15m。新增两个电场的输灰系统。

更换电场全部极板、极线。

电除尘器入口重新设置气流分布装置。

电除尘器原进、出口烟箱及烟道水泥支架重新改造。

更换一、二电场电源，使用高频电源(或三相电源)供电，新增加电场采用小分区供电。

(3)电除尘器扩容改造还应考虑重新核算土建基础、钢结构等的强度和稳定性。

本发明优选采用的电除尘器改造方案如下：

1、将电除尘器改为布袋除尘器

(1)布袋除尘器特点

布袋除尘器实为过滤式除尘器，含尘气流均匀的进入到布袋除尘器的各室，经滤袋过滤后，灰尘粘附在滤袋的外表面，随着灰尘粘附厚度的增加，滤袋内外差压达到预先设定值时，脉冲清灰系统启动，对滤袋依次进行清灰，粉尘落入灰斗。被过滤后干净烟气由滤袋内部经净气室、引风机、烟筒排入大气。

布袋除尘器的最大优点是：除尘效率不受烟气成份、含尘浓度、颗粒分散度及粉尘比电阻等粉尘性质的影响，对微细粉尘捕集率一般可达99.9％以上，排放浓度<50mg/m³(标态)甚至更小。特别是用于收集高比电阻粉尘及微细粉尘这种对于电除尘器来说最困难的粉尘时，具有很强的优势。

根据研究和实际运行情况表明，纯布袋除尘器适宜于较小入口烟气含尘浓度工况，含尘浓度越高，布袋的过滤风速选择越低，则除尘器体积增大，对布袋的品质要求越高，费用相应提高。另一方面，烟尘浓度越高，除尘器阻力增大(1500～2000pa)，除尘器后的引风机功率增大，要保证除尘器正常运行，则喷吹系统要求提高，喷吹周期缩短，布袋寿命缩短，运行维护费用增高。

具体改造内容：

保留原电除尘器钢支架、壳体、灰斗、进口喇叭，对出口喇叭进行改造。

拆除除尘器内极板、极线、振打装置、除尘器顶盖，安装布袋除尘器。

在原除尘器壳体水平布置布袋，分为12个室，单室两侧布置2个气包，每个气包安装18个脉冲阀，一个脉冲阀喷吹18条布袋，单室324条布袋。

新增布袋除尘器净气室、出口烟道、脉冲清灰系统，plc控制系统等。

新增旁路系统，布袋除尘器每个室之间相互独立。

除尘器入口重新设置气流分布装置。

2、电除尘改为电袋复合除尘器

(1)本实施例着重阐述广泛成功应用于300mw及以上机组电除尘器改造工程中的立式圆袋固定行脉冲喷吹电袋方案。

(2)本实施例电袋复合除尘器工作过程

电除尘器是依靠气体电离，粉尘粒子荷电，带电粒子在电场力的作用移动到收尘极板，从而被收集在收尘板上，在合理的振打周期、振打力作用下，被收集在收尘板上的粉尘成片状落入收灰斗。

从公式q∝d²粉尘粒子的荷电量与粒子的直径平方成正比，因此，粗颗粒的粉尘大都在电除尘器的第一电场荷电、被收集。大量的试验数据表明第一电场的收尘效率一般在70～80％之间。未被收集的这一部分微细粉尘，由于其比表面积大，比电阻高，荷电困难，加之易产生二次扬尘等等，使得电除尘器不得不再增加2～5个电场，且各电场又选用不同的极配型式，不同的极距等等技术，以高昂的代价来处理这种对于电除尘器来说是最困难的微细粉尘收尘问题，显得太不经济。

电袋复合除尘器的工作过程是，含尘烟气进入除尘器后，烟气中的粉尘大约70～80％在电场内荷电被收集下来，剩余20％～30％的细粉尘随烟气经过布袋除尘器前的均流装置，小部分烟气水平流进入布袋收尘区，大部分烟气折向电场下部，然后从下向上运动，进入布袋收尘区收尘室。含尘烟气通过滤袋外表面，粉尘被阻留在滤袋的外部，干净气体从滤袋的内腔流出，进入上部净化室，然后汇入排风管，流经出口喇叭、管道、风机从烟囱排出。

具体改造内容：

更换原除尘器第一电场阴阳极系统，保留供电装置。

保留原钢支架、壳体、灰斗、进出口喇叭和第一电场。

利用原电除尘器设计基础，各纵横跨距不发生变动。

拆除原第二、三电场阴阳极、振打系统和高压设备，其空间布置布袋区。

原电除尘的第一电场为电除尘单元；拆除原出口烟箱，在此位置将电除尘器的壳体加长2m布置布袋，采用斜板将布袋收集的灰流入现在除尘器第三电场灰斗。布袋除尘单元布置在原电除尘器的第二、三电场及新加壳体(沿引风机水平方向加长2000mm，不增加钢支柱、灰斗等)内布置的，形成3个布袋区。在宽度方向分为4列，共400个三寸脉冲阀，每个脉冲阀吹18条滤袋，共7200条滤袋。布袋除尘采用外滤式，喷吹系统选用固定行喷吹清灰技术。

新增袋区plc控制系统，具备温度、压力、差压检测、袋区温度保护控制、旁路提升阀连锁的自动控制功能。

除尘器顶部设旁路系统。

净气室出口烟道与原喇叭口贯通连接。检查原有壳体密封焊接、检查壳体构件焊接，并修复，对进口喇叭内部磨损构件更换或修复(如需要)。

设置电袋之间均流装置，保证高效的除尘器性能。

除尘器进口烟道加装予涂灰系统。

3、电除尘电源改造成脉冲电源。

coromax高压脉冲电源在高达60kv的基准电压上再叠加了脉宽极窄(脉冲宽度约为75微秒)的高压脉冲电压(脉冲电压高达80kv)。这样就使电场总的峰值电压，或脉冲电压达到约140kv高压，这几乎是普通直流电源所能够达到的电场电压值的两倍。

对于电厂来说，采用coromax高压脉冲电源尤其适合，因为很多电厂的煤种多变，比如其中很多煤质中硫含量最高为0.63％，属于低硫煤，粉尘比电阻比较高，普通电源对粉尘荷电效果有限。

改造内容：

后3电场更换coromax高压脉冲电源，对除尘器本体进行修复性改造。具体包括：

除尘器内部：

1)更换损坏的振打锤，电极等。

2)如需要，矫直阳极板和阴极线。

3)恢复极板极线排列处于垂直及正确位置。

4)如需要，安装防漏风板。

5)检查其它破损。

除尘器外部

1)拆除旧电源；

2)在顶部安装coromax电源油箱支持座；

3)吊装新电源；

4)更换新的起吊葫芦和单轨。

仅后3电场更换coromax高压脉冲电源，改造后，除尘器出口烟尘浓度≤30mg/nm³。

将电除尘电源改造成脉冲电源具有如下技术效果：

1)140千伏高电压：能够提高火花产生的电压等级，增加粉尘荷电能力、克服粉尘高比电阻问题，同时可以增加电压、降低电流，达到降低排放、节约能耗的效果。

2)克服反电晕问题：采用脉冲电源系统，可以很方便地根据相应的粉尘比电阻值，对电场电压进行精确调节。电场电压峰值显著提高，而峰值电压的间隔比直流供电系统的峰值电压间隔短。由于电流仅在极短的脉冲期间释放，因此除尘器内不会产生影响除尘效率的反电晕现象。

3)节能：由于所有的电流都用来对尘粒荷电、用于收尘，而没有像普通直流电源一样被大部分浪费，因此能够明显降低电耗。

4)适应不同煤种：在生产过程中，原料配比成分的变化、粉尘粒径、烟气温度和湿度变化、烟气含尘量和粉尘比电阻的不断变化，均要求对电除尘器电场的基准电压、脉冲电压和电流进行相应的调整，以提高除尘效率、保证满足排放法规的要求。脉冲电源可以使操作者方便灵活地调节电场电压和电流，以适应不同的工况条件，保证除尘效率的稳定

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。