采用烟气调质方法降低电除尘器粉尘排放浓度
摘要：文章针对电厂运行过程中烟气排放存在的问题，通过合理配煤进行了烟气调质处理试验。通过实验，确认烟气调质处理对提高电除尘收尘效率，控制烟尘超排，保证机组带负荷能力有很大的意义。
华能西宁热电锅炉为超临界参数变压运行直流炉，单炉膛、一次中间再热、平衡通风、前后墙对冲燃烧、固态排渣锅炉。每台锅炉设置一台三室五电场静电除尘器。末级电场为旋转极板电场。电除尘总收尘面积53152㎡，除尘效率≥99.93%，电除尘二次电压65KV，二次电流2000mA，出口含尘浓度≤20mg/Nm³（6%O2）。烟气温度127℃。比集尘面积≥120㎡/m³/S。设计燃煤煤种主要成分见表1。
每台机组同步建有一套烟气脱硫装置，采用的烟气脱硫工艺为石灰石——石膏湿法脱硫工艺。脱硫装置按设计煤种100%BMCR工况、燃煤含硫量Sar=1.5%、脱硫效率97.5%设计。吸收塔各配有五台浆液循环泵，单台浆液循环泵额定出力7300m3/h，采用单元制运行方式。每台浆液循环泵对应一层喷淋装置，各层喷淋装置高度分别为19.8m、21.7m、23.6m、25.5m、27.4m，喷淋装置浆液雾化喷嘴为偏心喷嘴。吸收塔除雾器为一级管式＋三级屋脊式。
1．运行中存在的问题
1.1实际运行煤种
西宁热电近期燃用煤种基本是鱼卡高硫煤、五彩低硫煤、团鱼山工程煤。实际燃用煤种成分见表2。为了控制保证超低排放配煤方式采用一台高硫煤四台低硫煤。同时为降低电除尘电耗，将各电场二次电压设定为：一、三、四、五电场40KV、二电场60KV，输灰系统运行正常，电除尘电耗率在0.2%左右。低负荷时机组能够达标排放。
1.2存在问题
#2机组C级检修后启动，配煤方式为一台高硫煤加团鱼山工程煤。8月4日前夜机组带260MW，净烟气粉尘出口≥10mg/Nm³，期间电除尘出力已达最大，电场二次电压达到60KV、二次电流达到1800mA,电除尘出口浓度40mg/m3左右，脱硫系统5台浆液循环泵全开，厂用电率增加，净烟气粉尘浓度仍超标，只能通过降低负荷来确保烟尘达标排放。因为降负荷、厂用电率增加严重影响企业经济效益，而且环保压力巨大。
1.3问题分析
1.3.1设备原因
通过西安热工院所作的电除尘器性能试验我们了解到，在试验煤种工况下，电除尘器效率99.88%，除尘器出口烟尘浓度24.5mg/Nm³（标态，干基，6%O2），比集尘面积107.96㎡/m³/S。这三个指标未达到设计保证值，但偏差不大，对电除尘器的除尘效果有一定的影响，见表3所示。实际运行中我们尝试将电除尘器二次电压调至65KV，但未降低粉尘浓度。同时脱硫五台浆液循环泵全开，并投入除雾器冲洗水，也无效果。
表三
1.3.2煤质原因
分别选取燃用煤种进行化验，从化验结果分析，这三种煤的比电阻基本都在1011附近，见表5。其中高硫煤的三氧化二铝与二氧化硅的含量为76.41%，团鱼山、五彩低硫煤分别为81.77%、80.61%，这两种成分的比电阻率都在1016Ω.㎝左右。而对于电除尘器低比电阻的粉尘附着在绝缘子上后会降低绝缘能力，使电压不能升高，影响除尘器效率；反之，高比电阻的粉尘荷电后附着在收尘极表面时，因电阻高而不易释放电荷导致排斥其他带电粒子，使电除尘效率降低。因此只有比电阻在104-5×1010Ω.㎝范围内的粉尘，在电除尘器中才有较高的除尘效率，比电阻过大或过小都对除尘不利。
1.3.3温度的因素
烟气温度在小于175℃时，粉尘比电阻随温度升高而升高，同时除尘效率随温度升高而下降。所以在锅炉设计排烟温度127℃附近由于粉尘比电阻偏高，导致电除尘效率远远低于设计值。
1.3.4其他因素
燃煤中三氧化二铁的比电阻在121℃时比电阻为9×1010，只有温度接近177℃时它的比电阻才达1×1011，所以燃煤中三氧化二铁的含量有利于增强除尘性能；而三氧化二铝在121℃时比电阻为2×1012，不利于除尘器的收集，同时它在煤中的含量超过13%时更提高了粉尘的比电阻而导致难于收尘。对比本厂燃用煤种，高硫煤的三氧化二铁含量较另外两种低硫煤高，三氧化二铝的含量反倒较另外两种低硫煤高，所以这种高硫煤燃烧后的粉尘更易于电除尘收集。
1.4解决思路
1.4.1综合以上分析，提高电除尘器除尘能力，解决高比电阻粉尘的捕集问题，切实可行的办法就是进行烟气调质处理。对于燃煤锅炉，煤中的硫份越高，燃烧时产生的SO2、SO3也越多，会导致粉尘比电阻下降，SOX中，尤以SO3比电阻的影响显著。从表2中可以看出，高硫煤中SO3的含量比另外两种低硫煤高，有利于粉尘的收集。
1.4.28月5日运行中班调整上煤，将原A仓高硫煤、B、C、D、E仓新疆团鱼山低硫煤调整为A、D仓高硫煤、B、C、E仓新疆团鱼山低硫煤。从8月6日起机组负荷平均在250MW,最高负荷300MW,A、B、D三台磨煤机运行，净烟气烟尘指标明显变小，再未发生超标现象。机组带300MW负荷时，电除尘器二次电压55KV，脱硫浆液循环泵运行4台，净烟气出口粉尘平均6.45mg/Nm3，达到超低排放标准。
8月9日改变高硫煤的掺配比例，A仓高硫煤、B、C、D、E仓新疆团鱼山煤，净烟气烟尘浓度明显增大，电除尘全出力情况下烟尘数值降幅不大，8月9日全天烟尘均值大于9mg/m3的时段占20%，超标风险较高。
1.5结论
通过以上分析以及运行实际燃用情况看，采用高硫煤为主的配煤方式，有效地对烟气进行了调质处理，可确保烟尘达标排放。同时电除尘器二次电压明显下降，浆液循环泵运行台数减少，降低了厂用电率。但硫份的提高使石灰石粉耗量增加，石膏产量增加。
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