论文部分内容阅读
摘 要：高度重视生态文明建设是现阶段我国贯彻落实绿色发展理念，实施可持续发展战略规划根本所在。随着生态文明建设的不断深入，环保标准日渐提升，对烟尘、二氧化硫等的排放与管控提出更高要求。因此，为迎合国家发展需求，燃煤电厂加强机组静电除尘系统改造成为必然趋势。基于此，本文介绍了沙角A电厂3号机组静电除尘系统改造前后效率对比，对具体数进行了量化，为以后运行提供了参考和指导。
关键词：环保；修复改造；除尘效率；试验方法
中图分类号：TK223.27 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0072-02
1 设备简介
沙角A电厂位于广东省珠三角中心区域的东莞市虎门镇，为广东省主力发电厂之一，共建有5台燃煤机组，总装机容量1290MW。沙角A电厂分二期工程建设，一期工程为3×200MW机组，1987年3号机组建成发电，2、3号机组分别于1988年、1989年投产发电。二期工程为2×300MW机组，4、5号机组于1993年建成投产发电。一期工程1～3号机组经改造后已增容至210MW，二期工程4、5号机组经改造后已增容至330MW。
沙角A电厂5台燃煤机组先后于2004年、2006年完成了脫硫工程，并于2013年底全部完成脱硝工程改造和取消脱硫烟气旁路。
沙角A电厂在安全生产的同时，充分考虑对社会与公众的责任，提出建设绿色环保电站的目标，为贯彻落实节能降耗、绿色环保的国策和集团的绿色环保电站的要求，沙角A电厂计划对其1～5号机组进行超低排放改造工作。本项目拟对沙角A电厂1～3号机组（3×210MW）进行超低排放改造（脱硝装置加装备用层催化剂、脱硫装置提效改造、加装湿式静电除尘器、干式静电除尘器大修、脱硫GGH装置密封改造），以基本达到燃气轮机组的排放标准，并提高机组运行的可靠性和经济性。
2 电厂主要设备
沙角A厂一期3×210MW机组锅炉是哈尔滨锅炉厂有限公司生产的超高压、单汽包自然循环锅炉。该锅炉为单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢结构、全悬吊结构、Π型锅炉，锅炉型号为HG-670/140-13。
锅炉炉顶为顶棚管过热器，前部竖井为炉膛，四周布满膜式水冷壁。炉膛上方布置有前屏过热器。炉膛出口处有后屏过热器，水平烟道由斜坡水冷壁和侧包墙管组成，其上由前到后布置有对流过热器和再热器热段。尾部竖井则由前、后、侧包墙管构成。依次布置再热器冷段和省煤器。回转式空气预热器布置在Z-5、Z-6柱子之间，脱硝装置布置于原锅炉框架与电除尘之间，与空预器及省煤器用烟道连接。锅炉采用单段蒸发，大口径集中下降管。过热蒸汽汽温调节采用二级给水喷水减温，再热蒸汽汽温主要调节手段为汽-汽加热器，同时用少量喷水作为细调。机组锅炉为固态排渣煤粉炉，燃烧器四角布置，负压运行，配中速磨煤机，直吹式制粉系统。锅炉露天布置，构架采用独立式全钢焊接结构，地震裂度为60，基本风压为7.35MPa，除了回转式空气预热器及脱硝采用支承结构外，其余均为悬吊结构。
锅炉烟风系统配有2台动叶可调轴流式送风机，2台静叶可调轴流式引风机，5台离心式一次风机，2台二分仓回转式空气预热器。
3 静电除尘系统设备概况
（1）本次静电除尘器为恢复性大修，性能保证值按原电除尘器设计参数。电厂1～3号机组（3×210MW）锅炉原设计每台炉配151m2流通面积的电除尘器二台，形式为卧式四电场。三台炉已全部改造完成。
（2）大修后电除尘器的除尘效率应达到原来的保证值，即电除尘器保证效率≥99.5%，同时还应满足以下要求：
①对可能存在的漏风点进行排查，消除漏风点；除尘器的主要漏风部位是壳体、人孔门、灰斗底部法兰、膨胀节，因此在实际设计过程中应进一步加强上述部位的密封，优化完善壳体密封结构，并更换密封圈及材料，以防止腐蚀。修复后除尘器漏风率保证值为≤2%。
②大修后3年内不能发生因阴极线断线、阴极框架断裂、电场内部漏水、灰斗积灰等任何原因而导致电场内部短路而被迫退出运行或降低运行参数的缺陷。
③冲灰箱、冲灰水滤网箱等无杂物、无漏点。
④冲灰水系统各阀门开关灵活，无泄漏，对锈蚀严重或卡涩不能操作的进行更换。
⑤干输灰系统各进料阀、出料阀等内部无积灰、无泄漏，开关灵活。
4 试验内容及过程方法
试验内容包括：除尘效率；电除尘器漏风率；电除尘器阻力。
（1）试验在锅炉200MW负荷工况下，测试了3号机组静电除尘系统进、出口粉尘浓度、电除尘烟气阻力、本体漏风测试。
（2）试验方法
采样操作在电除尘器进出口烟道上同步进行，先分别测量烟温、烟气含湿量和烟气含氧量，之后应用大流量烟尘测试仪进行多点移动内部等速采样。烟尘由采样枪中的滤膜收集，滤膜在采样前后均放入烘箱在110℃下恒温干燥2h后称重，二者相减得到收集的尘重。
烟气动压、静压、采样时间和标态下采样体积等可由仪器直接读出，标准干烟气量和过量空气系数等可通过计算间接得到。在此基础上进一步计算出烟尘浓度、电除尘器的除尘效率、本体压力降和本体漏风率。
5 试验结果及分析
试验在锅炉200MW负荷下，电除尘器A、B列电场正常工作状态下进行试验。
5.1 粉尘浓度及除尘效率
3号机电除尘器除尘效率试验，试验粉尘同时在进出口取样，试验结果分别见表1所列。
由表1可知，在200MW负荷下，除尘器进口烟气粉尘浓度平均为17643.8mg/Nm3（标干，6%O2），出口烟气粉尘浓度平均为85.72mg/Nm3（标干，6%O2），除尘效率为99.51%。除尘效率达到99.5%的性能保证值。 5.2 电除尘漏风率试验
200MW负荷电除尘器漏风率试验，试验氧量同时在进出口取样。試验结果分别见表2所列。由测试数据可计算得到，在200MW负荷下，除尘器A侧本体漏风率为1.26%，除尘器B侧本体漏风率为0.78%，均满足除尘器本体漏风率的设计保证要求（≤2%）。
5.3 电除尘器阻力试验
200MW负荷电除尘器阻力试验，试验氧量同时在进、出口取样，试验结果分别见表3所列。由测试数据可计算得到，除尘器A侧本体阻力为173.8Pa，除尘器B侧本体阻力为157.5Pa，均满足除尘器本体阻力的设计保证要求（<294Pa）。
6 大修后结论
本次大修机组完成了预定目标并达到了一下期望值：
（1）200MW负荷下，沙角A电厂3号机组静电除尘器进口烟气粉尘浓度平均为17643.8mg/Nm3（标干，6%O2），出口烟气粉尘浓度平均为85.72mg/Nm3（标干，6%O2），除尘效率为99.51%。除尘效率达到99.5%的性能保证值。
（2）200MW负荷下，沙角A电厂3号机组静电除尘A侧本体漏风率为1.26%，B侧本体漏风率为0.78%，均满足除尘器本体漏风率的修后保证要求（≤2%）。
（3）200MW负荷下，沙角A电厂3号机组静电除尘器A侧本体阻力为173.8Pa，除尘器B侧本体阻力为157.5Pa，均满足除尘器本体阻力的设计保证要求（<294Pa）。
7 结束语
配置静电除尘系统的锅炉目前已经被广泛应用到我国燃煤电厂的生产运行中，占电力行业锅炉总容量的90%以上，在电厂锅炉体系烟尘以及二氧化硫管控中发挥着至关重要的作用。由于我国燃煤发电厂应用煤种具有多样性特征，加之受静电除尘器设计水平、安装操作、运行维护等因素的影响，电厂机组静电除尘系统不可避免的存在运行问题。因此，基于系统修后效益研究，探寻系统改造不足之处，并进行进一步完善是后需电厂机组静电除尘系统改造的关键。与此同时，在未来发展过程中，为满足电厂“节能生产”、“绿色发展”需求，“小改造大增效”将成为主要发展趋势。与此同时，基于国家有关排放标准要求，加强相关技术研发力度，实现新技术、新设备、新节能环保材料、新工艺的应用，是提升机组运行可靠性、安全性、经济性的重要手段。
收稿日期：2018-7-7
作者简介：吴 奔（1985-），男，集控运行助理工程师，大学本科，主要从事沙角A电厂200MW集控主操工作。
关键词：环保；修复改造；除尘效率；试验方法
中图分类号：TK223.27 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0072-02
1 设备简介
沙角A电厂位于广东省珠三角中心区域的东莞市虎门镇，为广东省主力发电厂之一，共建有5台燃煤机组，总装机容量1290MW。沙角A电厂分二期工程建设，一期工程为3×200MW机组，1987年3号机组建成发电，2、3号机组分别于1988年、1989年投产发电。二期工程为2×300MW机组，4、5号机组于1993年建成投产发电。一期工程1～3号机组经改造后已增容至210MW，二期工程4、5号机组经改造后已增容至330MW。
沙角A电厂5台燃煤机组先后于2004年、2006年完成了脫硫工程，并于2013年底全部完成脱硝工程改造和取消脱硫烟气旁路。
沙角A电厂在安全生产的同时，充分考虑对社会与公众的责任，提出建设绿色环保电站的目标，为贯彻落实节能降耗、绿色环保的国策和集团的绿色环保电站的要求，沙角A电厂计划对其1～5号机组进行超低排放改造工作。本项目拟对沙角A电厂1～3号机组（3×210MW）进行超低排放改造（脱硝装置加装备用层催化剂、脱硫装置提效改造、加装湿式静电除尘器、干式静电除尘器大修、脱硫GGH装置密封改造），以基本达到燃气轮机组的排放标准，并提高机组运行的可靠性和经济性。
2 电厂主要设备
沙角A厂一期3×210MW机组锅炉是哈尔滨锅炉厂有限公司生产的超高压、单汽包自然循环锅炉。该锅炉为单炉膛、一次中间再热、平衡通风、露天布置、固态排渣、全钢结构、全悬吊结构、Π型锅炉，锅炉型号为HG-670/140-13。
锅炉炉顶为顶棚管过热器，前部竖井为炉膛，四周布满膜式水冷壁。炉膛上方布置有前屏过热器。炉膛出口处有后屏过热器，水平烟道由斜坡水冷壁和侧包墙管组成，其上由前到后布置有对流过热器和再热器热段。尾部竖井则由前、后、侧包墙管构成。依次布置再热器冷段和省煤器。回转式空气预热器布置在Z-5、Z-6柱子之间，脱硝装置布置于原锅炉框架与电除尘之间，与空预器及省煤器用烟道连接。锅炉采用单段蒸发，大口径集中下降管。过热蒸汽汽温调节采用二级给水喷水减温，再热蒸汽汽温主要调节手段为汽-汽加热器，同时用少量喷水作为细调。机组锅炉为固态排渣煤粉炉，燃烧器四角布置，负压运行，配中速磨煤机，直吹式制粉系统。锅炉露天布置，构架采用独立式全钢焊接结构，地震裂度为60，基本风压为7.35MPa，除了回转式空气预热器及脱硝采用支承结构外，其余均为悬吊结构。
锅炉烟风系统配有2台动叶可调轴流式送风机，2台静叶可调轴流式引风机，5台离心式一次风机，2台二分仓回转式空气预热器。
3 静电除尘系统设备概况
（1）本次静电除尘器为恢复性大修，性能保证值按原电除尘器设计参数。电厂1～3号机组（3×210MW）锅炉原设计每台炉配151m2流通面积的电除尘器二台，形式为卧式四电场。三台炉已全部改造完成。
（2）大修后电除尘器的除尘效率应达到原来的保证值，即电除尘器保证效率≥99.5%，同时还应满足以下要求：
①对可能存在的漏风点进行排查，消除漏风点；除尘器的主要漏风部位是壳体、人孔门、灰斗底部法兰、膨胀节，因此在实际设计过程中应进一步加强上述部位的密封，优化完善壳体密封结构，并更换密封圈及材料，以防止腐蚀。修复后除尘器漏风率保证值为≤2%。
②大修后3年内不能发生因阴极线断线、阴极框架断裂、电场内部漏水、灰斗积灰等任何原因而导致电场内部短路而被迫退出运行或降低运行参数的缺陷。
③冲灰箱、冲灰水滤网箱等无杂物、无漏点。
④冲灰水系统各阀门开关灵活，无泄漏，对锈蚀严重或卡涩不能操作的进行更换。
⑤干输灰系统各进料阀、出料阀等内部无积灰、无泄漏，开关灵活。
4 试验内容及过程方法
试验内容包括：除尘效率；电除尘器漏风率；电除尘器阻力。
（1）试验在锅炉200MW负荷工况下，测试了3号机组静电除尘系统进、出口粉尘浓度、电除尘烟气阻力、本体漏风测试。
（2）试验方法
采样操作在电除尘器进出口烟道上同步进行，先分别测量烟温、烟气含湿量和烟气含氧量，之后应用大流量烟尘测试仪进行多点移动内部等速采样。烟尘由采样枪中的滤膜收集，滤膜在采样前后均放入烘箱在110℃下恒温干燥2h后称重，二者相减得到收集的尘重。
烟气动压、静压、采样时间和标态下采样体积等可由仪器直接读出，标准干烟气量和过量空气系数等可通过计算间接得到。在此基础上进一步计算出烟尘浓度、电除尘器的除尘效率、本体压力降和本体漏风率。
5 试验结果及分析
试验在锅炉200MW负荷下，电除尘器A、B列电场正常工作状态下进行试验。
5.1 粉尘浓度及除尘效率
3号机电除尘器除尘效率试验，试验粉尘同时在进出口取样，试验结果分别见表1所列。
由表1可知，在200MW负荷下，除尘器进口烟气粉尘浓度平均为17643.8mg/Nm3（标干，6%O2），出口烟气粉尘浓度平均为85.72mg/Nm3（标干，6%O2），除尘效率为99.51%。除尘效率达到99.5%的性能保证值。 5.2 电除尘漏风率试验
200MW负荷电除尘器漏风率试验，试验氧量同时在进出口取样。試验结果分别见表2所列。由测试数据可计算得到，在200MW负荷下，除尘器A侧本体漏风率为1.26%，除尘器B侧本体漏风率为0.78%，均满足除尘器本体漏风率的设计保证要求（≤2%）。
5.3 电除尘器阻力试验
200MW负荷电除尘器阻力试验，试验氧量同时在进、出口取样，试验结果分别见表3所列。由测试数据可计算得到，除尘器A侧本体阻力为173.8Pa，除尘器B侧本体阻力为157.5Pa，均满足除尘器本体阻力的设计保证要求（<294Pa）。
6 大修后结论
本次大修机组完成了预定目标并达到了一下期望值：
（1）200MW负荷下，沙角A电厂3号机组静电除尘器进口烟气粉尘浓度平均为17643.8mg/Nm3（标干，6%O2），出口烟气粉尘浓度平均为85.72mg/Nm3（标干，6%O2），除尘效率为99.51%。除尘效率达到99.5%的性能保证值。
（2）200MW负荷下，沙角A电厂3号机组静电除尘A侧本体漏风率为1.26%，B侧本体漏风率为0.78%，均满足除尘器本体漏风率的修后保证要求（≤2%）。
（3）200MW负荷下，沙角A电厂3号机组静电除尘器A侧本体阻力为173.8Pa，除尘器B侧本体阻力为157.5Pa，均满足除尘器本体阻力的设计保证要求（<294Pa）。
7 结束语
配置静电除尘系统的锅炉目前已经被广泛应用到我国燃煤电厂的生产运行中，占电力行业锅炉总容量的90%以上，在电厂锅炉体系烟尘以及二氧化硫管控中发挥着至关重要的作用。由于我国燃煤发电厂应用煤种具有多样性特征，加之受静电除尘器设计水平、安装操作、运行维护等因素的影响，电厂机组静电除尘系统不可避免的存在运行问题。因此，基于系统修后效益研究，探寻系统改造不足之处，并进行进一步完善是后需电厂机组静电除尘系统改造的关键。与此同时，在未来发展过程中，为满足电厂“节能生产”、“绿色发展”需求，“小改造大增效”将成为主要发展趋势。与此同时，基于国家有关排放标准要求，加强相关技术研发力度，实现新技术、新设备、新节能环保材料、新工艺的应用，是提升机组运行可靠性、安全性、经济性的重要手段。
收稿日期：2018-7-7
作者简介：吴 奔（1985-），男，集控运行助理工程师，大学本科，主要从事沙角A电厂200MW集控主操工作。