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湿式电除尘技术在火电厂超低排放改造中的应用
时间:2018-09-27 09:16:49

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根据江苏省环境保护厅于2014年3月6日下发《关于加快推进火电企业除尘提标改造和烟气污染物超低排放示范工程的通知》要求,扬州第二发电有限责任公司于2015年4月率先完成了#1机组的超低排放改造,改造后SO2、粉尘、NOX等污染物的排放浓度达到了燃机排放水平。本文介绍了本次超低排放改造中湿式电除尘改造的情况,为燃煤电厂进行烟尘越低排放改造提供参考。

环境保护部发布《火电厂大气污染物排放新标准》(GB13223-2011)后,重点地区需执行大气污染物特别排放限值,其中SO2的排放标准为50mg/Nm3,烟尘的排放标准为20mg/Nm3。江苏省环境保护厅于2014年3月6日下发《关于加快推进火电企业除尘提标改造和烟气污染物超低排放示范工程的通知》,在省内推进燃煤发电机组烟气污染物超低排放示范工程建设。

扬州第二发电有限责任公司(一期工程)两台630MW亚临界燃煤发电机组,于1996年3月28日正式开工,#1、#2机组分别于1998年11月、1999年6月投产。因积极响应环保部门要求,扬州第二发电有限责任公司一期2台630MW燃煤机组被列入全省示范性工程,全部按照烟气污染物超低排放示范工程要求进行烟气污染物超低排放改造,其中#1机组已于2015年4月完成改造,本文重点介绍烟气污染物超低排放改造中湿式电除尘的改造情况。

1 湿式电除尘器原理及结构

湿式电除尘安装在脱硫吸收塔出口中,脱硫吸收塔出来的湿饱和烟气进入湿式电除尘后,粉尘和雾滴在电场中一起荷电,荷电粒子在电场力的作用下,被收尘极板捕集,从而达到烟气净化的目的。被捕集的水滴和粉尘在整个阳极板表面形成连续向下流动的水膜,汇集到底部灰斗中,经处理后进入脱硫系统。

湿式电除尘结构与常规电除尘器结构基本类似,所不同的是湿式电除尘取消了传统的振打清灰方式,而用一套喷淋系统取代振打系统用以清灰,以达到更高的收尘效率、协同脱除SO3、PM2.5等污染物的效果。

扬州第二发电有限责任公司#1炉湿式电除尘由福建龙净环保有限公司承建,A/B侧电除尘采用卧式上下并列布置,两室两电场设计,阳极板采用316L金属材质,阴极线及框架采用2205材质,高压电源采用福建龙净环保有限公司的高频恒流电源。

由于采用金属极板,本工程设计了水处理系统。脱硫工艺水进入补给水箱后对所有电场阴极线、末排阳极板及均布板进行冲洗/喷淋,汇集至底部灰斗排入循环水箱,经过加碱调节pH值及过滤处理的循环水对阳极板进行喷淋/冲洗,其中第一排阳极板为手动连续喷淋。32%的NaOH溶液的作用是中和阳极板收集下来的灰水,以保护阳极板减少腐蚀,从而延长湿式电除尘极板的使用寿命。

本工程的设计参数见表1。

表1 湿式电除尘设计参数

1.1 内部构件

#1湿式电除尘内部构件主要由阳极系统、阴极系统、喷淋喷嘴等组成。见图1,其中阳极系统主要由极板悬吊梁、阳极板排、集水槽、防摆组件构成,其极板腹板为带折痕的平板,该结构适合于喷淋清灰,每列极板排由3块阳极板构成,每一电场由28列极板排组成,共计84块阳极板,每列极板排间安装一块布满阴极线的阴极框架,共计26块阴极框架,#1湿式电除尘共设A左一、A右一、A左二、A右二、B左一、B右一、B左二、B右二8个电场,共计672块阳极板、208块阴极框架。

阳极板排上部通过极板悬吊梁悬挂在壳体顶梁上,极板排下部设置集水槽,收集板排上清洗下来的灰水。阴极系统由阴极框架、阴极吊梁、阴极悬挂系统及防摆装置构成。阴极框架采用双桅杆结构刚性小框架,配置新型阴极线。阴极框架主桅杆上端与阴极吊梁连接。阴极悬挂系统一般由:支撑管、支撑底座、支承螺母、支承盖和承压绝缘子等构成。为了使系统在高压供电时稳定运行,绝缘子底部设有电加器及加长的防尘罩,可有效防止烟尘上窜到绝缘子内壁。

1.2 灰斗

湿式电除尘收集下来的灰水,通过灰斗送至循环水系统,这是保证湿式电除尘稳定运行的重要环节之一。灰斗为了排水通畅、避免积灰,斗壁有足够的溜角,并在斗壁内交角处增加了过渡板,同时灰斗具有一定的容量,以备循环水系统检修时起过渡集水斗的作用。

1.3水处理系统

水处理系统包括循环水箱1只、过滤水泵2台、增压水泵2台、过滤水箱1只、循环水泵3台、补给水箱1只、补给水泵2台、碱储罐1只、加碱泵2台、自动过滤器2只和相关管件等。给水系统是湿式电除尘的重要组成部分,用于灰水的收集与处理,然后送至喷淋系统进行循环使用。

1.4 喷淋系统

喷淋系统由喷雾系统和冲洗系统组成,每一电场喷雾系统由三根喷雾管,每根喷雾管上装设26枚喷雾喷嘴,阳极板喷淋喷嘴共计624枚喷雾喷嘴,除末排阳极板喷淋水源由补给水提供外其余阳极板喷淋水均来自循环水,其中第一排阳极板喷淋为连续喷淋,其余阳极板喷淋均由冲洗电动门按设定程序进行喷淋,共计5只冲洗电动门,系统运行期间喷雾系统连续运行,保证湿式电除尘连续清灰。

冲洗系统主要为电场阴极线、进口均布板进行冲洗,采用间歇运行,每一电场安装两根阴极线冲洗管,每根冲洗管上安装7枚冲洗喷嘴,共计112枚冲洗喷嘴,A侧一电场、A侧二电场、B侧一电场、B侧二电场分别各安装一只冲洗电动门对阴极线按设定程序进行冲洗,A、B侧电除器入口各设一套均布板冲洗装置,入口均布板冲洗管路上分为左、右侧各安装12枚冲洗喷嘴,A、B侧共计48枚冲洗喷嘴,A、B侧分别各安装一只冲洗电动门对入口均布板按设定程序进行冲洗,冲洗系统共有6只冲洗电动门,采用大水量对湿式电除尘内部进行彻底清洗。见图2。

1.5 高频电源

本工程每个电场配备一台高频电源,共配备8台高压电源采用福建龙净环保有限公司的高频恒流电源,高频电源的参数为66kV/1.2A。

2 湿式电除尘水处理系统及喷淋系统控制

2.1 PH值调节

加碱系统配两台加碱泵,一运一备,加碱泵先经机械调节基本流量后,再根据pH计显示值变频调节加碱流量,pH值低于6时电机全速运行,pH值高于8时电机低速运行,冲洗及喷淋保持弱酸或弱碱性(pH值7~8),pH值DCS上有显示可实时监控。

2.2 废水处理

带粉尘的废水采用过滤处理,#1机组共配备两只自动过滤器,同时运行。过滤器自带就地PLC控制箱,可就地操作,同时与上位机通讯,实现远程控制,反冲洗按时间间隔可根据实际需要设定。每只过滤器配9只排污阀,定时排污,排污阀开启时间及启闭周期可调,排污阀按顺序轮流排污,排污水流基本不断,单台过滤器污水排放量在7~7.5t/h。

2.3 阴极冲洗系统

一、二电场阴极线冲洗及末排阳极板喷淋采用干净的补给水,通过变频调速,使冲洗压力保持恒定值0.65MPa。同时该处的冲洗喷淋也为湿式电除尘补充水源。单只湿式电除尘补水管道上有四路支管,其中一路为上、下层末排阳极板喷淋支管,两路为阴极线冲洗支管,一路为均布板冲洗。每路冲洗喷淋支管上都设有电动蝶阀,末排阳极板喷淋每喷淋21min,一、二电场阴极线及入口均布板各冲洗3min,A/B侧一个循环周期为60min。

2.4 阳极喷淋系统

第一、第二、第三、第四及第五排阳极板喷淋采用加碱过滤后的循环水,通过变频调速,使喷淋压力保持恒定值,A侧为0.64MPa、B侧为0.54MPa(因A/B侧电除尘上下布置,高度不同)。所有循环水喷淋管路分为三个支路,其中第一排阳极板喷淋支路为常开状态,不设电动蝶阀,保持该路循环水连续喷淋,第二和第四排阳极板喷淋及第三和第五排阳极板喷淋支路各设置一电动蝶阀,该两个支路通过循环水电动蝶阀的交叉开关来实现间断喷淋,间隔时间最短为10min,最长为30min,间隔时间可调,目前运行间隔时间为20min。

2.5 设备安全联锁

(1)过滤水箱液位计低于1500mm以下时停止循环水泵、过滤泵、增压泵、补水泵、加碱泵工作,并报警,水位持续在1500mm以下半小时后切断高压电源,电场断电,二次报警;

(2)补给水箱液位低于1500mm以下时停止补给水泵、过滤泵、增压泵、循环泵、加碱泵工作,并报警,水位持续在1500mm以下半小时后切断高压电源,电场断电,二次报警;

(3)循环水箱液位低于1500mm以下时停止过滤水泵及增压泵工作,并报警,水位持续在1500mm以下半小时后切断高压电源,电场断电,二次报警。

3 性能测试数据

2015年6月1日~6月3日在满负荷630MW工况下,江苏方天电力技术有限公司对#1机组湿式电除尘器进行了性能试验,试验考核了湿式电除尘器的除尘效率、出口雾滴浓度、PM2.5去除率、SO3去除率、设备本体阻力(含进出口烟箱)、本体漏风率等相关指标,具体数据见表2。

从表2可以看出,扬州第二发电有限责任公司#1炉湿式电除尘已经达到了改造要求,满足了超低排放中粉尘小于5 mg/Nm3的排放限值,同时对汞及PM2.5等污染物也能够协同脱除。

在机组运行了4个月后停机检查时,阳极板及阴极线均未发现腐蚀,总体状况良好。

4结语

扬州第二发电有限责任公司#1炉加装湿式电除尘器后,运行稳定,湿式电除尘器出口排放烟尘浓度低于5mg/Nm3,且对PM2.5浓度的降低效果明显,采用湿式电除尘是现阶段燃煤电厂实现粉尘超低排放的有效手段,还能够同时实现SO3、汞等其他污染物的协同治理,可以在火电厂超低排放改造中推广应用。


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