发电有限公司2×600MW号机组EP改造可研报告.doc

编号：编号： 大唐七台河发电有限责任公司大唐七台河发电有限责任公司 二期二期 2600MW2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程机组电除尘器增效节能改造工程 可行性研究报告可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所吉林市工程节能评价事务所 20132013 年年 1212 月月 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 1 / 47 大唐七台河发电有限责任公司大唐七台河发电有限责任公司 二期二期 2600MW2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程机组电除尘器增效节能改造工程 可行性研究报告可行性研究报告 批准： 审核： 编写： 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 2 / 47 摘要摘要 大唐七台河发电有限责任公司 2600MW 燃煤发电机组，烟尘排放浓度达 到 95.5mg/Nm3，排放总量约 3995t/年。为响应国家节能减排号召，满足国家 火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）的要求，减少烟尘排放浓度， 改善当地的大气环境质量，电厂特委托吉林市工程节能评价事务所就 2 台机组 电除尘器增效改造工程进行可行性研究。 吉林市工程节能评价事务所通过资料收集和现场踏勘的方式，对大唐七台 河发电有限责任公司 2600MW 机组的烟尘排放现状以及改造基础条件进行了深 入评估。并针对本工程特点，对通用的烟尘减排技术进行了技术论证。最终得 出了适应环保发展要求，且具备工程实施条件的可行性方案，可行性研究结果 总结如下： 1、方案选择： 本工程以 60g/Nm3 的除尘器入口烟尘浓度作为除尘器改造设计基准，根据 烟气参数与现场场地条件以及大唐集团的电除尘技改指导意见，经筛选后拟定 两套方案： 方案一：软稳电源及其电控系统+低低温省煤器 方案二：软稳电源及其电控系统+第四电场改为双层横向槽板 2、方案一： 软稳电源改造可先行也可与低低温省煤器加装可同步进行。 移除原有的常规供电电源硅整流变压器+高、低压微机控制柜（12 台 2.0A/72KV+8 台 1.4A/72KV），在原位置更换成软稳电源（12 台 GRW72KV/900Ma+8 台 GRW72KV/500Ma），同时把原电除尘的低压部分，包括低压 振打，输灰，加热等兼容到新系统中，方便管理。 在锅炉和发电设备正常运行期间就可以完成更换软稳电源改造。改造期间 不需要停电，逐台切换施工，即停一台电源，改造一台电源，改造后的电源马 上恢复供电，以此类推，直至完成全部电源改造。完成电源改造后再进行 DCS 系统集成和兼容，最后提供完整优化运行系统。 该方案不改造输灰系统。 将原电除尘器前部入口烟道上增设低温省煤器，将烟气温度从 130降至 90，减少工况烟气量、降低电场风速，降低粉尘比电阻。 3. 方案二： 分两步进行：先进行软稳电源及其电控系统改造，根据脱硫洗尘后的效果， 在判断是否进行第四电场的双层横向槽板改造。 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 3 / 47 根据软稳电源的特点和环保功效，更换软稳电源后除尘效能在常规电源的 基础上提高 50%，即现在出口排放 60mg/Nm100mg/Nm之间，通过换装软稳 电源后可使除尘器出口粉尘排放降低至 50 mg/Nm左右，再经过脱硫塔后，一 般都能使烟囱排放可以达到 30 mg/Nm以下。 对第一、二、三电场做恢复性检修，使其达到原设计能力；拆除原除尘器 第四电场本体内部阳极板、阴极线，机械振打机构等。阳极板更换为横向双层 阳极板，同时重新更换安装阴极线和阴极振打机构和高压绝缘机构，改进阳极 和阴极振打机构。 4. 工程概算： 软稳电源及其电控系统：静态投资投资额约为 1035 万元。保证提高除尘效 率 50%以上，节能 50%以上。 第四电场改为双层横向槽板：静态投资投资额约为 575 万元。保证单电场 的除尘效率为 89%以上。 低低温省煤器：静态投资投资额约为 1200 万元，包括低低温省煤器整体系 统所有费用。从经济学角度，项目投资回收器约为 3.3 年。从环保角度，可以 降低除尘器排放粉尘浓度为约 15mg/Nm3。 5. 改造效果： 除尘器入口浓度不超过设计之上限的 36g/Nm3的工况下，方案一和方案二， 都能使除尘器出口浓度保持在 30mg/Nm3以下，满足稳定达标；除尘器入口浓度 不超过 60g/Nm3的工况下，方案二，都能使除尘器出口浓度保持在 30mg/Nm3以 下，满足稳定达标；而方案一则经脱硫洗尘后，都能使电厂最终排放浓度保持 在 30mg/Nm3以下，满足稳定达标。采用这两种方案改造后，均能使除尘效率达 到 99.945%以上，除尘器出口烟尘排放浓度降低到 30mg/Nm3 以下，单台机组每 年可减少烟尘排放量 644t 以上，环境与社会效益显著。 关键词：关键词：电除尘器改造 可行性研究 电袋除尘器 布袋除尘器 电控系统 高 频电源 脉冲电源 软稳电源 低低温省煤器 本体小分区 横向阳极板 投资估算 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 4 / 47 目目 录录 1. 工程概述工程概述.6 1.1.1 电厂概况6 1.1.2 除尘器运行现状6 1.1.3 除尘器效率下降的原因分析7 1.1.4 除尘器改造的必要性7 1.3 可行性研究范围和内容深度.9 1.4 主要技术原则及目标.9 1.5 除尘器改造设计目标.9 2. 设计原始资料设计原始资料10 3. 电除尘器综合改造方案的确定电除尘器综合改造方案的确定 .12 3.1.1 本体及其附设设备改造技术分析12 3.1.2 电控系统及其技术分析16 4. 本改造应用技术介绍本改造应用技术介绍 22 4.1.1 软稳电源特性22 4.1.2 软稳电源节能、减排原理24 4.1.3 拓宽捕集粉尘比电阻的范围25 4.3.1 低压省煤器系统简介29 4.3.2 主要设计依据参数29 4.3.3 设计说明30 4.3.4 经济效益分析说明：31 5. 改造内容及效果改造内容及效果33 5.1.1 软稳电源及其电控系统改造33 5.1.2 低低温省煤器加装34 5.2.1 第一个阶段：软稳电源及其电控系统34 5.2.2 第二阶段：第四电场改为双层横向槽板34 5.4.1 计算前提：35 5.4.2 增效效果：36 6. 工程预算（工程预算（600MW 单台）单台）.37 6.1.1 电源及控制系统（双室四电场）37 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 5 / 47 6.1.2 本体改造37 6.1.3 低低温省煤器37 7. 施工组织方案施工组织方案38 8.职业安全与工业卫生职业安全与工业卫生 41 附录附录 1. 除尘方式对比除尘方式对比.44 1.2.1 600KW 机组年电耗比较 .45 1.2.2 600KW 机组各种除尘技术年运行费用比较46 1.2.3 600KW 机组设备费用比较 .46 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 6 / 47 1. 工程工程概述概述 1.1 工程实施的必要性工程实施的必要性 1.1.1 电厂概况电厂概况 七台河市位于黑龙江省东部，北距佳木斯市 172 公里，南距牡丹江市 232 公里，勃七铁路通往七台河市，是黑龙江省四大煤炭产地之一，当前年产煤炭 超过 1500 万吨。大唐七台河发电有限责任公司（以下简称：七台河电厂）厂址 位于七台河市茄子河区，距市区 5 公里。二期扩建工程 3#、4#机组为 2 台 600MW 国产亚临界湿冷燃煤发电机组， 2008 年投产发电。 锅炉系哈尔滨锅炉有限责任公司制造的 HG-2030/17.5-YM9，配 600MW 汽轮 发电机组的亚临界压力、一次中间再热、控制循环、汽包锅炉；采用平衡通风、 固态排渣方式；锅炉最大连续蒸发量 2030t/h。 除尘器为浙江菲达的双室四电场布置的电除尘器，限于当时国家环保标准， 原设计标准和要求较低，保证除尘效率仅为 99.87。除尘器出口排放浓度 100mg/Nm3。 本项目即针对的是七台河电厂二期 3#、4#机组电除尘器改造工程。 1.1.2 除尘器运行现状除尘器运行现状 经过 6 多年的运行，除尘器内部部件磨损老化的较严重，除尘器的整体除 尘效率偏低。2013 年 9 月份对 4#机组除尘器进行了性能测试，其除尘效率均低 于 99.87%，降至 99.85%， 除尘器的实际粉尘排放浓度在 60mg/Nm3100mg/Nm3 之间，浓度平均值为 95.5mg/Nm3。 电除尘器技术性能参数如下： 双室四电场除尘器(ZFAA4*40M-2*96-125) 序号名 称单 位设计数据现在运行数据 1 处理烟气量 m3/h40000004400000 2 入口烟温 110-160132 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 7 / 47 3 阳极线 480C480C 4 阴极线 RSRS 5 入口烟气含尘量 g/Nm330-4063.68 6 本体漏风率 %2.52.20 7 出口烟气含尘量 mg/Nm33595.50 8 本体阻力 Pa245218 9 除尘效率 %99.8799.85 1.1.3 除尘器效率下降的原因分析除尘器效率下降的原因分析 . 除尘器内部结构老化。 2008 年投运至今，除尘器内部部件磨损老化现象比较严重，电场内部阴极 线放电尖电蚀较重，极板极线腐蚀变形较多。并且原设计的除尘器内部结构型 式已老化过时，烟道均风效果差，极板极线适应性差，也导致电源能耗高，性 能差。致使除尘器效率降低，仅为 99.85%。 . 燃用煤种变化大，灰份升高，导致除尘器出口浓度偏高。 当前实际燃烧煤种偏离设计煤种较多，实际燃煤低位发热量在 40005000 大卡左右（设计煤种为 5500 大卡左右），灰份在 3040%左右（设计煤种 25% 左右)，除尘器入口粉尘浓度 60g/Nm3左右（设计 3040g/Nm3左右）。由于实 际燃用煤种灰份远远超出设计煤种，超出了除尘器的适应能力，从而导致除尘 器运行参数较低，排烟含尘浓度很高，出口烟尘排放浓度平均值为 95.5mg/Nm3。 1.1.4 除尘器改造的必要性除尘器改造的必要性 . 满足国家新的环保排放标准的要求。 随着电力的发展和大气恶化，针对火电厂污染物排放的火电厂大气污染 物排放标准（GB13223-2011）业已出台。按照新的标准，2014 年7 月1 日起， 大唐七台河发电有限责任公司两台机组烟尘排放浓度限值为30mg/Nm3。目前， 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 8 / 47 电厂二期2 台机组烟尘排放浓度均满足不了新标准的排放要求。因此，在标准 实施前有必要进行除尘器改造，保证烟尘排放值满足国家新标准的要求。 . 适应主要燃用煤种变化的要求。 实际燃烧煤种偏离设计煤种较多，实际燃煤低位发热量在3000大卡左右 （设计煤种5000大卡左右），灰份在28-35%左右（设计煤种25%左右)。由于实 际燃用煤种灰份远超过设计煤种，导致烟气含尘浓度高。也由于传统点除尘器 对煤种变化的适应性较差，因而导致现有电除尘器运行效率较低。 . 烟气脱硫工艺的要求。 烟气脱硫工艺对烟气中的粉尘浓度有较为严格的要求，除尘器出口的排烟 粉尘浓度高，将对脱硫工艺产生不良影响，进入吸收塔的烟气含尘浓度对脱硫 效率影响较大,这是因为烟尘在一定程度上阻碍了 SO2与脱硫剂的接触降低了石 灰石中 Ca2+的溶解速率。同时，烟尘中不断溶出的重金属会抑制 Ca2+与 HSO-3 反应。此外,烟尘中的 Al3+会与液相中的 F-反应生成对石灰石有包裹作用的氟 化铝络合物,使脱硫效率降低。大量研究证明燃煤含硫量越低,对脱硫效率的影 响越大,这主要是通常以钙硫摩尔比来计算石灰石用量,燃煤含硫量低,相应所用 石灰石量就少，当进入吸收塔前烟尘浓度一定的情况下,烟尘与石灰石比例发生 变化,烟尘所占份额越大,对脱硫效率的影响也越大。另外,烟尘浓度高还会造成 塔内积灰以及除雾器堵塞等。浓度高粒径小的烟尘不但直接影响脱硫效率,还会 降低石膏脱水效果,并造成喷头、管道甚至脱水“皮带”塞。 . 节能降耗的要求。 电除尘器是极为重要的环保设备，通常也是火力发电厂的高能耗设备。常 规工频可控硅电源系统在一般情况下的耗电量约占机组容量的 4。电除尘器 系统的提效节能既可以提升电厂节能降耗建设，同时也降低了运行费用。 鉴于以上原因，对二期 2 台机组静电除尘器进行全面改造，已经势在必行， 刻不容缓。通过改造，以使该机组在 2014 年 7 月 1 日之前达到燃煤电厂大气 污染物排放标准 GB13223-2011中允许烟尘浓度排放30mg/Nm3的最新要求， 同时实现大幅度节能。 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 9 / 47 1.2 编制依据编制依据 . 七台河电厂提供的电除尘改造相关资料。 . 国家颁发的有关规程、规定及相应的技术标准。 1.3 可行性研究范围和内容深度可行性研究范围和内容深度 依据火力发电厂可行性研究报告内容深度规定（DL/T5375-2008），本 工程由我所完成的研究范围及深度如下： 论证本工程建设的必要性； 落实改造条件； 就除尘器改造工程建设条件、布置方案进行比较； 就改造方案及工程内容提出工程设想； 工程投资估算。 1.4 主要技术原则及目标主要技术原则及目标 . 本工程为环保工程改造项目。 . 在锅炉检修停炉期间，电除尘器主体改造完成，具备通烟条件。 . 为节约资金和缩短工期，并在满足技术要求的前提下，尽可能利用现 有电除尘器的材料和电除尘器基础。 . 采用先进的除尘器控制系统，除尘器的运行实行自动控制。 . 环境保护、职业安全和工业卫生、防火和消防均应符合国家标准。在 满足技术要求的前提下，外形尺寸尽量不变。 1.5 除尘器改造设计目标除尘器改造设计目标 根据目前国家环保形势及未来发展需要，本工程以 60g/Nm3 的除尘器入口 烟尘浓度作为除尘器改造设计基准，将除尘器出口烟尘排放浓度按 30mg/Nm3 设 计，烟囱入口烟尘排放浓度按 20mg/Nm3（=1.4）考虑。 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 10 / 47 2. 设计原始资料设计原始资料 2.1 厂址气象和地理条件：厂址气象和地理条件： 序号名 称单 位数 值 1 海拔高度 m 2 当地大气压力 Pa98670 3 年平均最高气温 4 年平均最低气温 5 多年极端最高温度 37.4 6 多年极端最低温度 -35.1（P=3.3%） 7 多年平均气温 4.1 8 平均相对湿度 %61 9 设计最大风速 m/s 29.7（P=3.3%） 10 多年平均风速 m/s3.6 11 基本风压 KN/m2 12 基本雪载 KN/m2 13 地震烈度度 2.2 锅炉燃煤资料：锅炉燃煤资料： 项 目符号单位设计煤种校核煤种 收到基水分 Mar%9.8810.88 空气干燥基水分 Mad%0.910.88 收到基灰分 Aar%40.0735.37 干燥无灰基挥发份 Vdaf%21.6422.51 收到基碳 Car%43.747.05 收到基氢 Har%2.422.78 收到基氧 Oar%2.622.83 收到基氮 Nar%1.060.85 收到基全硫 St.ar%0.250.24 收到基低位发热量 Qnet.arKJ/kg1672018172 变形温度 DT12601270 软化温度 ST14601540 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 11 / 47 项 目符号单位设计煤种校核煤种 熔化温度 FT15001540 哈氏可磨指数 HGI7877 磨损指数（英巴冲刷试验法） AI84.1 2.3 灰分析：灰分析： 项 目符 号单 位设计煤种校核煤种 二氧化硅 SiO2%65.3165.73 三氧化二铝 Al2O3%19.4219.95 三氧化二铁 Fe2O3%4.443.99 氧化钙 CaO%1.990.72 二氧化钛 TiO2% 氧化钾 K2O%4.173.21 氧化钠 Na2O%0.891.06 氧化镁 MgO%0.850.84 三氧化硫 SO3%0.690.82 比电阻（120时） 2.8x10122.7x1012 2.4 锅炉燃煤量：锅炉燃煤量： 设计煤质为 336t/h；校核煤质为 367t/h。 2.5 现有电除尘器设备：现有电除尘器设备： 型式： 干式、卧式、板式 每台炉所配台数： 2 台 每台除尘器入口烟气量： 3141058/2 (3170454/2) m3/h 除尘器入口烟气温度： 120 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 12 / 47 除尘器入口含尘量： 36 g/Nm3 保证效率： 99.87 % 本体阻力： 245 Pa 本体漏风率： 2.5 % 在 BMCR 工况下的烟气速度： 1.5 m/s 电场数： 4 个 每台除尘器进、出口数： 进口 2 个 出口 2 个 3. 电除尘器综合改造方案的确定电除尘器综合改造方案的确定 3.1 除尘器增效改造技术的考察及初选除尘器增效改造技术的考察及初选 结合当前国内外提高除尘效率的常规解决方案和先进技术，可供选择的解 决方案可以分为本体及其附设设备改造和电控系统改造两大类。 3.1.1 本体及其附设设备改造技术分析本体及其附设设备改造技术分析 本体及其附设设备改造方案有：电袋复合除尘器（布袋除尘器）、湿式电 除尘、旋转阳极板、径流式电除尘器、低低温烟气换热器、烟气调质或微颗粒 凝聚、本体扩容、横向阳极板。 . 电袋复合除尘器（布袋除尘器）： 前级电除尘区秉承了电除尘器第一电场的除尘优势，其除尘效率与极板有 效面积呈指数曲线变化，能收集烟尘中大部分粉尘，收尘效率达 7080%，并 使流经电除尘区未被收集下的微细粉尘电离荷电，一方面大大降低进入布袋除 尘器区含尘浓度，另一方面荷电后的粉尘在滤袋沉积的粉饼呈低阻特性，从而 既达到排放浓度小于 30mg/Nm3的环保要求，又提高了除尘器整体性能的功效， 构思比较合理。电袋除尘器是最近几年国内新出现的一种烟气除尘装置，收尘 效果较为理想，可以保证除尘器出口排放浓度不大于 30mg/Nm3。但其主要弊病 是滤袋破损的问题。针对该问题国家相关部门召开过专题研讨会，与会专家认 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 13 / 47 为，滤袋为国产的情况下，烟气经过电袋除尘器电区时会产生臭氧，臭氧是导 致滤袋损坏的罪魁祸首。因此，电袋除尘器设备的使用还需要谨慎。如果采用 进口滤袋，那么电袋除尘器造价将很高。布袋的原料 PPS 纤维和脉冲阀主要依 赖进口，布袋价格较贵，价格变化范围较大，约 4501100 元/个。而且，检修 维护工作较大，运行成本较高，在线检修工作困难且环境较差。另外，改为电 袋式除尘器，必然使得烟气系统阻力增加，引风机电动机容量势必要增大。目 前引风机的电机裕量受厂用电系统容量限制已经达到极限，增容本身非常困难， 并且由于引风机的增容，又带来厂用电率的增加。因此，改为电袋式除尘器势 必要对风烟（包括：引风机、增加一次风机和相关风烟管道等）系统进行改造， 不但引起厂用电量的增加，投资也将增加很大，今后的运行维护管理成本也将 增加许多。以 600MW 为例，目前的投资大约需要 3000 万元人民币，以 5 年为滤 袋的寿命期测算，平均每年的运行维护费用大约需要 300 万元人民币。因此， 从投资及运行的角度看，本方案不是好的选择，虽然，排放浓度可以达到国家 新的排放要求。 . 湿式电除尘： 湿式电除尘布置在脱硫系统之后至烟囱之间的场地，其工作原理与干式电 除尘器相同，但由于在湿式电除尘器里喷入水雾而使除尘效果发生很大的不同。 水雾的喷入使粉尘凝并、增湿，降低了粉尘比电阻，粉尘和水雾在电场中一起 荷电，一起被收集，水雾在收尘极板上形成水膜，水膜使极板保持洁净，使得 湿式电除尘长期高效运行。 但是，新建湿式电除尘面临以下几个问题：a.用水量巨大，且由于直接用 来冲洗灰尘，水将被污染，无法回收或直接利用。如果需要增设则需要额外增 加洁净水系统。b.投资成本高。c.现有场地需要重新布置或已无法在原有场地 改造，需要专门引出脱硫后烟气在场地外布置，无形中增加了系统阻力，破坏 了设计的烟气流动场特性。D.供电耗能增加，增加了电厂电耗，厂用电小指标 降低。 . 旋转阳极板： 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 14 / 47 旋转电极式电除尘器的收尘机理与常规电除尘器完全相同，并保留了常规 电除尘器的优点。旋转电极式电除尘器由前级固定电极电场和后级旋转电极电 场组成，旋转电极电场中阳极部分采用旋转的阳极板和旋转的清灰刷。附着于 旋转阳极板上的粉尘在尚未达到形成反电晕的厚度时，就被布置在非电场区的 旋转清灰刷较彻底地清除，因此不会产生反电晕现象且没有二次扬尘。 这种新技术的应用不仅可以增加粉尘的有效驱进速度，提高除尘效率，降 低电除尘器出口烟尘浓度，减小煤种对除尘效率影响的敏感性，还可以使出口 烟尘浓度保持稳定。 对于改造项目，一般只需将末电场改成旋转电极电场，不需另占场地，无 需更换引风机及相关设备，经济、技术优势更为突出。 旋转电极式电除尘器不仅具有明显的技术优势，还具有较好的经济性。与 常规电除尘器相比，使用旋转电极式电除尘器电耗可节约 15左右。与袋式除 尘器相比，旋转电极式电除尘器维护费用低、性价比更高。旋转电极式电除尘 器具有上述优点。 但是，旋转电极式电除尘器存在着尚未得到有效克服的现实问题：a.在现 有电除尘改造过程中，由于旋转电极电除尘需要更多的安装面积（是常规一个 电场的 1.5 倍面积），可能影响除尘器出口与引风机的烟道连接，间接影响后 续烟气的流动，甚至反过来影响除尘效果。b.移动电除尘由于移动极板需要众 多的电机驱动，任何安装疏失或极板的变形都可能影响除尘器运行（比如，极 板的掉落可能卡死使得电除尘不得不退出运行）。C.显著增加了运行检修人员 的运行、检修强度。 从目前在用机组的实际使用效果看，减排效果不理想，运行不稳定，多有 发生机械故障停运的现象。 . 径流式电除尘器： 径流式电除尘器，采用旋转横向电极电场结构，移动阳极板采用镍基泡沫 金属材料，具有新颖性，对细颗粒物（PM2.5）具有很好的捕集效果，可用于电 除尘器末级粉尘的捕集。 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 15 / 47 但是，从目前为止仅有的两个比较小型的实验性工程实施情况看，效果不 稳定，而且，旋转机构的故障以及阳极板的堵塞将是不可避免现实问题。 . 低低温烟气换热器: 低低温省煤器技术是为了适应电厂进一步提高热力系统循环效率而采取的 一种在烟气排放过程中进一步吸收烟气中含有的可以利用的潜在热量的新的回 热加热新方法。由于在除尘器入口前安装了低低温省煤器，使得进入除尘器的 烟温大幅度降低，可起到以下作用：烟气流量变小，流速变缓，改善了除尘 器工作环境；降低烟尘的比电阻；讲烟温降到热力学酸露点以下（工程学 酸露点以上），SO3形成适量酸汽，吸附与粉尘吸附在一起，起到与烟气调质或 微颗粒凝聚异曲同工的作用，间接的提高了除尘效率，而且，能减轻后续脱硫 负担，还能减少对后面设备的酸腐蚀。本工程，温度从 130降到 90左右， 从经验看，一般可以起到减排 20%的功效。 . 烟气调质或微颗粒凝聚: 烟气调质技术利用烟气成分特性，采用酸性介质中和灰分中的碱性成分， 降低影响烟气除尘效率中的灰分成分；微颗粒凝聚技术是目前解决灰分中小颗 粒灰分的辅助措施。该类技术主要为辅助除尘技术，能够一定程度地改善除尘 效果。但是，其运营成本以及对环境的综合负担，成为长期使用的现实障碍。 . 本体扩容： 通过增加电场或加高加宽，增大集尘面积，以提高除尘效率。本工程除尘 器区域设备连接紧凑，在现有场地条件下没有除尘器增容空间，理由如下：a. 除尘器尾部与引风机连接紧凑，除尘器尾部烟道直接向下引入引风机，除尘器 尾部柱脚距引风机室距离不足 3m，且引风机室后方由于有脱硫烟道无法向后移 动，因而除尘器没有向后增容的空间。b. 目前国内阳极板高度设计最大为 15.0m，因而阳极板高度增加对除尘器收尘面积增加的影响很小。 . 横向阳极板： 众说周知，常规的集尘极板是顺着气流安装的，而横向集尘极板是横过来 逆着气流安装的。这样可以把常规气流带着粉尘离开极板的趋势，转变为吹向 极板的趋势，也可以说把气流流向对集尘极板不利的因素转化为有利因素。通 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 16 / 47 常电除尘设计是按照多依奇公式：=1-e-A/Q，把粉尘迁移速度 看作常数， 要提高除尘效率 ，在风量 Q 一定的情况下，势必要提高集尘面积 A，也就是 说对原有排放不达标的除尘器要改造成达标，势必要加宽或加长或加高，通常 的做法是增加一级电除尘。但如果现场空间不够的情况下，这种改造就显得无 能为力。 研究表明，通常被看作常数的 ，完全可以通过电极结构和气流方向的改 变来最大限度提高，从而提高除尘效率，横向极板就是极为有效的措施。研究 结表明；纵向极板改造为横向双层极板，其 可以提高 5 倍，其 1 个电场可以 顶 3 纵向电场。这就是为原来排放不达标的电除尘，在外形尺寸不变动的情况 下，只进行内部改造本体使除尘器排放达标成为现实。 电除尘器效率与粉尘驱进速度、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，必须增加收尘的 面积（即比集尘面积）或粉尘驱进速度。如果保证出口烟尘排放30 mg/Nm时， 除尘效率需要达到理论上 99.95%的除尘效率（入口浓度 60 g/Nm），因此至少 要将原除尘器收尘板的面积或驱进速度增加 12 倍，这样才能在理论上满足除 尘器出口达到排放30 mg/Nm。因此，双层横向极板电除尘器技术,是一个双 层横向极板电场可以达到常规电场 23 倍除尘效果的新型技术。 综上所述，大唐七台河发电有限责任公司 2600MW 机组电除尘器本体改造 可采用以下两种有效且安全可靠的方式是低低温省煤器和横向双层极板。从本 体上确保提高除尘效率。 3.1.2 电控系统及其技术分析电控系统及其技术分析 3.1.2.1 静电除尘原理及主要电源 静电除尘电源是静电除尘装置的核心部分，其性能直接影响除尘的效率。 在追求不断提高除尘效率的过程中，其结构不断改进，性能不断提升。目前， 工频电源的明显有效的替代产品有：a.高频电源；b.脉冲电源；c.软稳电源。 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 17 / 47 电除尘器除尘主要依托的是电晕放电原理，如下图 3-1 所示。通常电除尘 器电晕线是细长的金属线，上面布满了芒刺线。当电晕线与阳极板之间加高压 直流电时，两极之间将形成不均匀电场，离电晕线越近，电场强度就越强；当 电晕线附近的一个很小区域内(一般为 23mm)电场强度大至某一值时，在电晕 线附近的少量游离子在电场力的作用下被加速至很高的速度，并在运动中与中 性气体相碰撞，使气体分子电离为正离子和电子。自由电子获得了足够的能量， 它和气体分子碰撞产生正离子和新的电子，而新生的电子立刻又参与到碰撞电 离中去，使得电离过程加强，生成更多的正离子和电子。这样，由于在电子的 行程上新生成电子不断参加碰撞电离，结果气体中的电子像雪崩似的增长，形 成电子崩，迁移率较大的电子集中在“崩”的头部迅速向阳极方向发展，而正 离子则留在“崩”尾向阴极加速并撞击阴极使其释放出达到自持放电所必须的 二次电子。因此，在电晕极附近的狭小区域就产生了放电条件，形成电晕，这 就是电晕形成的机理。在强电场区以外(电晕外区)，电子逐渐减慢到小于碰撞 电离所必需的速度(多次碰撞后动能减少)，并附着在气体分子上形成负离子向 阳极运动，其运动速度和它们的电荷及电场强度成比例。这些气体离子构成了 电晕外区的电晕电流，这时如含尘的烟气进入电场，其中尘粒将被负离子碰撞 而荷电，形成负粒子，而负粒子在电场力作用下向阳极(集尘极)运动，以达到 收尘的目的。当集尘极板上的粉尘达到一定厚度时，再通过振打装置使粉尘落 入下部灰斗，再把灰尘通过输灰装置输送出去，即完成了整个除尘工作。 反电晕是沉积在收尘极表面上高比电阻粉尘层产生的局部放电现象。静电 除尘器在处理高比电阻(51010cm)粉尘时，随着沉积在极板上的粉尘层增 厚，电荷释放更加困难。此时，一方面由于粉尘层未能将电荷全部释放，其表 电除尘器工作原理 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 18 / 47 面仍有与电晕极相同的极性，便排斥后来的荷电粉尘；另一方面，由于荷电粉 尘电荷释放缓慢，于是在粉尘间形成较大的电位梯度。当粉尘层中的电场强度 大于其临界值时，就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿，产生与电晕极极性相反 的正离子，并向电晕极运动。高比电阻粉尘可能产生反电晕现象，致使收尘效 率降低。 电除尘器供电控制设备在适应运行工况的要求和提高电除尘器整体性能方 面起着重要作用，因此，对电除尘器的运行能耗进行深入分析研究，开发新的 电除尘器供电技术，通过电源供电技术的改进，充分挖掘现有电除尘系统的潜 力，实现电除尘器的节能、高效运行，具有重大的技术意义和经济意义。当烟 气量为 3.1106m3/h 时，在理想状况下电除尘器达到较高的除尘效率仅需要一 千多瓦的电功率，虽然在实际状况下由于二次扬尘、气流分布不均匀、电除尘 器供电特性等因素的影响，电除尘运行消耗的能量会高于理论值，但也会在合 理的范围内。然而，在实际工程应用中为了达到设计除尘效率，往往需要几千 千瓦的电功率，远远高于理论分析值。经过分析研究发现，出现如此大的差距 主要是因为常规大功率大功耗工作方式下的电能利用率极低。 电除尘器在实际运行过程中，用于高压收尘的电能消耗可分为四类：一是 用于粉尘的荷电与捕集的电能，称为“有效”电能；二是对粉尘的荷电与捕集 起破坏作用的电能，称“反效”电能，如反电晕、二次扬尘等；三是介于上述 两者之间，既无利也无害的电能，称为“无效”电能，如电晕放电过程中没有 用于粉尘的荷电与捕集的多余电荷等，这部分被浪费的电能亦称“浪费”电能； 四是从 380V 交流动力电源转换为脉动直流负高压输出所消耗的电能称为固有能 耗（转换效率）。在电除尘器实际运行过程中，有效、反效、无效电能是交织 在一起的；在总的电能消耗中，有效电能的比例很小，反效和无效电能占了绝 大部分。因此，通过先进的技术措施提高有效电能比例，降低反效与无效电能 比例，可进一步提高电除尘器的除尘效率、降低烟尘排放浓度并大幅降低电能 消耗。 a. 高频电源： 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 19 / 47 高频静电除尘电源采用了大功率高频功率器件(如 IGBT)、高频升压变压器 以及高频调制技术的新一代静电除尘电源。三相交流电通过整流后在母线电容 上得到直流电压，然后通过高频逆变、高频升压变压器、高压整流，最终在静 电除尘器上得到直流负高压。 但是，实际应用中，高频电源的减排效果并没有厂家宣传那么有效。国内 应用高频电源的用户调查显示，高频电源和常规工频电源相比，就连美国原装 进口的产品，其减排增效也达不到 20%，国产的高频电源减排效果只有 10%左右。 另外，高频电源对煤种的适应性较差，尤其对高比电阻和细微粉尘处理效果不 好。因此，从环保达标角度看，其选择意义不大。 b. 脉冲电源： 脉冲电源是混合供电模式，即是指在静电除尘器直流供电的基础上叠加高 频脉冲电压。主要由基础电压调节电路、脉冲产生电路、保护电路、脉冲幅值 调节电路等组成。直流叠加高频脉冲电压供电形式的优点是：脉冲电压持续 时间短，不易触发闪络；脉冲电压幅值高，可增加粉尘的荷电量，进而增加 粉尘驱进速度提高除尘效率；采用单独的脉冲电压源，高压脉冲可以以较高 的频率产生；采用间歇脉冲供电技术来克服高比电阻粉尘引起的反电晕，根据 工况条件变化自动选择工作方式（选择间歇脉冲供电的占空比）、自动选择运 行参数，可以提高除尘效率而且还可以大量节约电能。 但是,目前为止，脉冲电源的实际环保功效和和节能效果尚未在国内火电机 组上得到验证，还未取得在适应不同煤种的情况下的充分的支持数据。 c. 软稳电源： 所谓“软稳”,就是电源输出的是瞬时工况下的火花始发点下的临界电压， 其“稳”特性，不受随燃用煤质、烟气湿度、机组负荷以及电网周波的等因素 的波动的影响，除尘有效性是常规电源的 2 倍以上，同时节能 50%以上。 半个多世纪以来，一直遵循世界电除尘权威美国学者怀特先生提出的理论： 电除尘工作的最佳点是在火花始发点以上某一处“最佳火花率”地方，因此， 现在大型或特大型的电除尘器,都是通过微电子技术，火花自动跟踪，自动抑制 把电源工作点调整在“最佳火花率”状态下运行。而“软稳电源”，则突破了 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 20 / 47 统治百年的怀特理论。在理论方面，该技术突破了常规的“最佳火花率”观念， 认为火花放电对除尘不作贡献，属于“无效”和“反效”。因而，“软稳”电 源最大的特点是避免火花放电，工作电压一直稳定在火花始发点以下的临界处。 在现有的所有电源中，最大限度地抑制“无效”和“反效”，最大幅度地提高 了“有效”占比，获得了最显著的除尘和节电效果。 当前应用于大型火电厂的软稳电源技术已经是该系列的第三代产品，三代 科研人员历经三十余年的不断研发，不断突破的成果。其第一代技术，早在 1990 年就被国家科委（国家科学技术部的前身）列入全国第一批推广项目（编 号：I5-1-3-1）,但由于其输出功率较小，输出高压电流在 10mA 以内，不能满 足电力行业的要求。2000 年开始，主振元件采用可控硅，功率较大，输出高压 电流可达 10-50mA。2007 年以后，主振元件采用 IGBT,功率可以做得很大，输 出功率可达到 10KW，电流可达 800MA 以上，能适应大规模的电厂除尘。 软稳电源技术已在国内高比电阻燃煤大容量机组的电除尘上实施应用，并 通过了市、自治区、国家环科院等权威机构的测试鉴定。 以上三种电源为当今着力发展的可以提高电除尘能效，同时减少电耗的主 要电源。 3.1.2.2 不同电源供电原理的比较分析 总的来说，脉冲电源与高频电源的供电模式是以检测建立电场时产生的火 花电压为前提的。在检测到火花电压时，通过间歇供电或较短时间内停止供电 的方式消除火花。这与软稳电源相比有本质的区别。供电的原理上不同，导致 荷电及驱进能力方面有以下不同或者说差距： 脉冲电源和高频电源供电模式采用的火花自动跟踪、检测等软件技术手 段往往滞后于除尘工况变化，跟踪检测和通过数据库定量分析都不能完全应对 工况瞬时变化。而软稳电源可以随着电场负载的变化自动调整电压输出状态。 软稳电源与周波供电方式的节能减排效果比较 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 21 / 47 脉冲电源和高频电源供电方式都是以周波方式供电的电源为，越过火花 电压的部分电能全部损耗，低于火花电压的部分无法全部荷电。如上图所示， 与软稳电源相比，建立电场的平均电压要小于软稳电源的供电平均电压。 脉冲电源、高频电源属于脉动直流且存在着不同程度的火花放电，而软 稳电源一直工作在火花电压以下的临界处，不产生火花发电。 脉冲电源、高频电源的火花现象必然产生对放电极的击穿现象或者电腐 蚀现象。而 “软稳”电源技术由于整个供电过程都处于无火花放电状态，所以 其对放电极不产生电腐蚀问题，从而能保证除尘器处于长期高效稳定运行，延 长了设备使用寿命，并降低了运行检修人员劳动强度。 3.1.2.3 软稳电源技术的优势 软稳电源与脉冲、高频电源以上原理上的不同带来更多优势： 软稳电除尘技术采用软特性、准稳定直流供电的技术路线和工艺路线， 有效抑制火花放电的连续发生，从根本上消除了电场全击穿的电耗，电场100 处于电晕放电状态。 软稳电源升压性能好，容易实现超高压运行，除尘器本体电场便于实施 宽极距，更易于收集高比电阻粉尘，同时降低设备耗材、设备投资。 软稳电除尘技术能够处理高比电阻矿物粉尘，极大限度的抑制“反电晕 现象”的发生，增大了收集粉尘颗粒的范围，并避免除尘设备内部收尘极“结 瘤”现象。 软稳除尘技术在整个供电周期内都不产生火花放电，为用电除尘收集易 燃易爆粉尘提供可行的技术手段。 供电装置先进，自行设计的感应电路集成模块，把供电电源和除尘器本 体视同统一整体，通过硬件主导、软件辅助的同步控制模式有效地抑制了火花 放电，保持电源自适应工况的“软特性”能力。避免了依靠软件控制进行火花 跟踪等信号滞后的缺点。 能够有效拓宽捕集粉尘比电阻的范围，改善粉尘荷电效果。 “软稳”电源比常规电源节电的同时，也降低了粉尘层在极板上的电荷 积累，从而降低了粉尘层对极板的吸引力，振打后容易脱落，便于收尘。 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 22 / 47 软稳电源软特性特征使集尘极表面荷了电的高比电阻粉尘电荷容易释放， 减少高比电阻粉尘层局部放电现象，有效拓宽粉尘的比电阻范围，使软稳静电 除尘技术能够广泛适用不同的煤种。 综上所述，大唐七台河发电有限责任公司 2600MW 机组除尘器电源改造的 最佳选择为软稳电源技术。确保减排 50%以上、节能 50%以上，并避免不必要的 初期投资及后续维护麻烦。 3.2 电除尘综合技改方案的确定电除尘综合技改方案的确定 基于以上本体及其附设设备和电控系统技术的分析，确定大唐七台河发电 有限责任公司 2600MW 机组除尘器增效节能改造方案如下： 方案一：软稳电源及其电控系统+低低温省煤器 方案二：软稳电源及其电控系统+第四电场改为双层横向槽板 4. 本改造应用技术介绍本改造应用技术介绍 4.1 软稳电源软稳电源 4.1.1 软稳电源特性软稳电源特性 软特性准稳定直流电源简称为“软稳电源”，作为除尘器的供电电源，在 电除尘领域里是一个新的思路、新的技术路线。 U(Kv) O I (mA) a b a、硬特性电源输出曲线 b、软特性电源输出曲线软稳电源电压输出波形 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 23 / 47 所谓软稳电源的“软”是指电源性质属于软特性，它是针对常规电源的硬 特性来说的；“稳”是指电源的波形是一条稳定的直线，它是针对常规电源的 脉动性来说的。 3.1.2 软稳电源的理论观点及与常规电源的区别 电源工作的最佳点是在火花始发点以下的临界处，不得进入火花放电区域。 因为，火花放电的实质是正电荷和负电荷在电场中间发生碰撞，通过光和热释 放能量的物理现象，它并没有把电荷附给粉尘，对除尘没起正面作用。不仅是 肉眼看得见的火花对除尘不起作用，就是眼睛看不见的越过火花放电线的脉动 波部分也是无效的。 电除尘现场工况不可能一直处于不变状态，每时每刻会受到煤种以及电场 内温度、湿度、粉尘浓度的变化的影响。软稳电源输出的电压根据负载（电场 内温度、湿度、粉尘浓度以及市电波动）的变化而自行跟踪调解，例如，由于 工作条件不稳定而造成两极间全击穿时，相当于负载加重，这时输出电压自动 跌落，当不稳定状态消除后能够自行提升。自动调节输出电压，有效抑制火花 放电的发生，保持最佳放电状态。 常规电源有火花放电且电源特性属于硬特性，其输出电压不随着电场内部 负载变化而自行调整，不具备适应变化环境的能力。 极限值比较 大唐七台河发电有限责任公司二期 2600MW 机组电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告 吉林市工程节能评价事务所 24 / 47 4.1.2 软稳电源节能、减排原理软稳电源节能、减排原理 软稳电源工作电压最佳点是在火花始发点以下的临界处，在整个过程中都 没有火花放电的产生。软稳电源和常规电源相比，不仅因为软稳电源消除了肉 眼能看得见的火花放电，同时也消除了肉眼看不见的超出火花放电的那部分。 如图所示，因为软稳电源的电压 U稳也是平行于时间轴的一条直线，它可以平 移至火花始发点 Uf的临界处，整个周期内都处于高效。但常规电源是脉动的， U 常的高效只是 a、b、c、d 四