印度燃煤电站大型电袋除尘工艺设计选用的研究

吴奇学，郑大宇，吴泉明，郑林琳

(1. 哈尔滨商业大学 英才学院，哈尔滨 150028；2. 浙江菲达环保科技股份有限公司 绍兴 311800)

印度燃煤电站大型电袋除尘工艺设计选用的研究

吴奇学1，郑大宇1，吴泉明2，郑林琳1

(1. 哈尔滨商业大学 英才学院，哈尔滨 150028；2. 浙江菲达环保科技股份有限公司 绍兴 311800)

通过了解印度Anpara C一期2×600 MW，Jhajjar 2×600 MW，Jharsuguda 4×600 MW等30余台套电袋除尘系统投运过程出现的问题，产生的不利影响及可行性进行分析，经现场实验和实际应用，实现了该除尘系统排放问题的解决，大幅减少最后烟尘气体的排放，完成既定目标，取得良好社会效益.

印度燃煤电站；电袋除尘设备；技术改进

1 印度现行环保要求及印度大型电袋除尘设备的使用现状

1.1印度环保要求

近年来，印度经济发展不断提速，电力需求猛增，但电力行业的发展仍相对较为落后，导致电力缺口巨大.燃煤电站作为目前主要的发电系统，已广泛应用于印度电力行业，且得到不断的发展.然而随之带来的环境问题也越发严重，也越来越受到全社会的高度重视[1].印度环保部于2015年12月8日公布的新环保规范指出2004～2016年底投运的除尘器排放标准提高到50 mg/m3，2017年后投运的除尘器排放标准提高到30 mg/m3[2].根据印度政府的要求，在运行期间，电袋除尘器排放必须达标，如表1所示.

表1 印度新环保规范除尘标准表

1.2印度除尘设备使用现状简介

目前印度燃煤电站除尘设备的主流技术为电除尘技术，应用已有大半个世纪之久.但随着科技的进步，其本身存在的缺陷和劣势将会被放大，除了出现电除尘器(ESP)对煤种的适应性差，也出现了其对高比电阻性质的粉尘收尘效果较差以及容易产生二次扬尘等的问题[3].这时市场就需要一种新型环保设备，来实现高效稳定的环保新方案.

电袋除尘器(ESP+FF)，作为一种新型的复合型除尘设备，它结合了静电除尘和布袋除尘的工作原理.印度已投运的大型电袋除尘器配套电站项目主要有Anpara C一期 2×600 MW，Jhajjar 2×600 MW，Jharsuguda 4×600 MW等30余台套.这些电袋除尘器的使用，理论上具有易于实现细微颗粒物等多种污染物的协同控制，排放高效稳定可靠等的优点.

图1 Anpara C一期电厂项目概况

现以Anpara C一期电厂为例(项目概况图如图1所示)，该项目为两套600 MW燃煤机组，锅炉为中国东方锅炉(集团)股份有限公司设计制造的亚临界自然循环、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣的煤粉锅炉,配三分仓回转式空气预热器；然后接分体式电袋除尘器.1#炉的除尘器在2012年1月投入运行，2#炉的除尘器在2012年3月投入运行.该电厂的电袋除尘器运行过程中出现了一些普遍存在于印度市场的电袋除尘器的问题，影响到电袋除尘器的正常运行和使用寿命.

2 运行过程主要问题及可能导致的后果

2.1电袋除尘器部件损坏较多

各类仪表损坏，导致运行的各种参数无法记录，给设备运行带来隐患；脉冲阀破损漏气，导致清灰效果差；进出口风门气缸故障，导致风门开关不正常，影响整个滤室正常工作；灰斗挡风板脱落，造成灰斗堵灰，影响除尘器正常运行.

2.2运行阻力偏高

电袋除尘器运行阻力长期处于1 500 Pa以上，一般电袋除尘器的正常运行阻力在1 200～1 400 Pa之间[4]，长期运行于高阻力下，将导致滤袋寿命缩短，增加了维护成本.

2.3烟气流量分布不均匀

该电厂每台锅炉配四台电袋除尘器，每台电袋除尘器的入口烟气量不均匀，从测试结果图2看，印度ANPARA C 2×600 MW机组燃煤电站#2炉电袋除尘器，A、B侧烟道流量均没有达到要求.正常情况下，气流偏差在±5%范围内属于正常运行[5]，由图可知其气流偏差并未达到要求.

图2 A、B两侧不同负荷时各烟道气流偏差图

2.4电袋除尘器本体存在多处漏风点

一般电袋除尘器漏风率需保证小于3%，电袋除尘器为负压设备，而就现场情况发现本项目除尘器多处漏风，具有高于3%的漏风率，导致烟道中烟气流速变大，使设备内部元件磨损增大，影响设备寿命及除尘效率.

2.5灰斗下灰不畅

对现场灰斗的测量发现，灰斗下灰口温度只有80 ℃，低于设计要求的160 ℃，气化风系统管道输送距离太大，最长的距离为250 m，造成灰斗内壁结块.从而引发一系列问题，比如灰斗高料位、灰斗挡风变形，严重的甚至导致电场停运.现场测试部分灰斗气化板温度数据由表2所示.

2.6电除尘区电气控制参数设置不合理

对现场勘查发现有电气控制参数设置不合理引起的主要表现为：电源控制模式选择不合理、充电比和导通角设置不合理，导致前端电除尘区收尘效果差，增加布袋区的除尘负荷.直接影响了最后的除尘效果.

在对现场实地考察过程中，发现上述的几大问题不仅仅是发生在Anpara C一期电厂，而是普遍存在于多个其他配套电袋除尘器的印度燃煤电站中.

表2 炉灰斗气化板入口处气化风温度

3 电袋除尘工艺技术创新及改进措施的分析

3.1针对部件损坏较多的情况

优先加强运行维护，更换破损的零部件，并安排检修人员及时修复，尽量减少由于部件损坏带来的隐患，保证了除尘器运行过程的完整性，更好的监控全过程中除尘器的除尘情况.

3.2针对运行阻力居高不下的情况

1)在烟气中含有大量水分时，会使电袋除尘器中的布袋产生糊袋现象，严重影响除尘器的除尘效率.而按运行规范，出口风门会自动打开，出口风门的安全插销，只在检修进入烟道内时，插入固定风门位置；

采用干湿球法[6]测试烟气中水气含量的体积百分数，

其中：Xaw为烟气中水蒸气含量的体积百分比(%)，pbv为温度为tb时的饱和水蒸气压力(GB/T 13931-2000附录A)，Pa；tc为干球温度，℃；tb为湿球温度，℃；pb为通过湿球温度计表面的烟气压力，Pa；Ba为当地大气压力，Pa；ps为烟气静压，Pa；C为系数(取决于通过湿球温度计球部的空气流速，当流速高于2.5 m/s时，可认为接近一常数，约等于0.000 66).

公式中，根据现场测定的部分数据值，可确定烟气中与1 kg干空气共存的的水汽量体积百分数理论值为5%～8%.

当投运1#炉的第一电场，经实际测量出灰口烟气水蒸气含量体积百分数为6.6.相应地，当投运第二、第三等电场时，烟气量增加，其烟气中水蒸气含量体积百分数为7.9%和6.4%，且持续稳定在理论值范围内，可以满足排放要求.

2)首先检查并清理风门内部积灰，特别是转轴处的积灰情况；其次，由于现场灰尘太大，进口风门气缸建议用塑料薄膜包裹防尘；

3)加强灰斗料位计的维护工作，减小误报、漏报.一旦发现高料位及时检查输灰系统，及时排灰.

通过以上步骤的处理，当投运1#炉时，其除尘口风量明显减小，经现场勘测并计算，得到其运行阻力已由原来的1 670 Pa减至1 320 Pa.相应的，在开启2#炉后，其运行阻力为1 250 Pa，同样控制在要求范围1 200～1 400 Pa内，实现了针对运行阻力居高不下情况的改进.

3.3针对烟气流量分布不均匀的情况

关于电除尘器气流分布均匀性评定，我国采用相对均方根法[7].

在除尘器进口布置4个测孔，每个测孔布置5个测速点，共20个测点，即n=20.理论上要求电场区气流分布均匀性σr≤0.25，各封头的流量和理想分配流量之间相对误差不超过±5%.

建议电厂在停炉期间，对总烟道进行检查.一方面，检查并调整导流叶片的安装尺寸是否与图纸一致(导流叶片安装尺寸如图3所示)，另一方面清除烟道内的集灰.并调整进出口闸板门的开度一致，减少烟道上闸板门的限流的影响.

图3 部分导流叶片安装尺寸

实地测试过程中，当投运1#炉时，进行了烟道气流分配测试，测试结果如表3所示.试验结果表明，试验中1#炉在测试过程中，气流分布情况基本符合相应要求，实现了气流的均匀分配.相应的，开启2#炉时，气流分布大致均匀，满足要求.总体上满足了除尘器设计要求.

表3 1#炉烟道气流分配测试结果

3.4针对除尘器本体存在多处漏风的情况

对除尘器本体漏风率的计算方式，采用流量法.

其中：Δα为 除尘器漏风率，%；qvout为除尘器出口标况干烟气量，m3/h；qvin为 除尘器进口标况干烟气量，m3/h.

在每次点炉前必须消除积灰，防止冷灰结块；而电厂停炉时，需要确认导流叶片安装尺寸.优先加强运行维护保证所有的闸板门都应该开到位，不影响烟道断面尺寸；再对除尘器漏风点进行外围修补.

在完成优化后的现场试验过程中，当只投运1#炉时，进口干烟气量为1 470 904 m3/h，出口干烟气量为1 432 660 m3/h，经计算可得1#炉漏风率为2.6%.相应地，当投运2#炉时，测得2#炉漏风率为2.7%.符合设计要求，可以满足排放要求.

3.5针对灰斗下灰不畅的情况

对热风吹扫系统功率的计算，根据热力学公式计算.

Q总=(Q+Q损)×1.2

其中：Q为加热需要的能量，kw/h；C为介质比热，kJ/(kg·℃)；M为介质流量，kg/h；ΔT为出口温度与进口温度差，℃.

建议增加热风系统的电加热功率，使气化风出口温度达到160 ℃上，将现有的4台热风发生器分别安装在4台静电除尘器的设备下面，并加强管道保温，减小沿程温降，确保气化板入口烟温大于120 ℃.灰斗电加热情况如图4所示.

图4 灰斗下灰口气化装置、电加热示意图

从现场的试验来看，对热风系统功率的确定[7]，需要经过以下计算：功率损失(保温层厚度100 mm)按Hitz标准为0.07 kw/m2.容器内部的总面积约1 500 m2，整个设备热损失功率为110 kW.空气起始温度为15 ℃，出口要求温度120 ℃，流量为1 432 660 m3/h，介质密度：1.29 kg/m3，计算得加热所需热风系统总功率大于67 511.8 kW，取68 000 kW.理论计算后，确保气化板烟温大于120 ℃，达到排放要求.

3.6针对电除尘区电气控制参数设置不合理的情况

一级电场的的电流步长设置修改为15到5，火花率限制修改为10～30，其他设置不变(电火花频率控制情况如图5所示)；二级电场的电流脉冲限制修改为800～1 000，火化率限制修改为10～20，电流步长修改为15～10. 其他设置不变；三级电场的电流脉冲限制为800～1 000，火化率限制一直保持10不变，电流步长也一直保持15不变，其他设置不变.同时，所有电场的导通角修改为：20%～40%；所有电场的闪络灵敏度修改为：40.0～9.0 kV/rms.

通过以上程序的校准，当1#炉投运时，电控系统精确的控制整体除尘器的运行，静电除尘器中电火花控制到位，且后期布袋除尘器中布袋未产生糊袋现象.可以满足运行要求，该优化设计实现既定目标.

图5 火花频率控制原理

4 成果及推广应用分析

4.1试验后运行状况分析

Anpara C一期电厂在改进后进行投运一段时间后，测得排放由原来的50 mg/m3减少到了接近15 mg/m3，与排放前能够明显观察到排放有较大差异.经实际检测，各仪表运行正常；电袋除尘器阻力维持在1 250～1 320 Pa之间，未产生糊袋，同时下灰顺畅稳定；除尘器A侧烟道烟气平均量为388 549.8 m3/h，与B侧烟道烟气平均量为429 474.6 m3/h，其气流偏差稳定在±5%之间，属于达标状态；除尘器整体漏风率大约2.6%，为除尘器正常工作提供保障；加热装置气化板入口烟温大于120 ℃，未出现积灰现象.总的来说，针对其现场测算及数据信息反馈，计算得到其除尘效率达到99.9%，达到既定除尘要求，且延长了电袋除尘器使用寿命，根据试验验证该优化方案可行.

4.2推广应用

随着印度电力行业的发展，环保设备的需求也必将随之增大，为了维持客户对使用电袋除尘器的信心，巩固未来市场的份额.解决上述存在的各种问题，提高电袋除尘器在印度燃煤电站运行的可靠性是非常重要的.感谢菲达环保科技股份有限公司对本项目的支持，而其成果将优先在菲达环保项目Anpara C一期电厂得到应用，对其他印度电袋除尘器的维护和发展有很好的借鉴作用，将来也有可能对诸如孟加拉国、菲律宾、土耳其、巴基斯坦等发展中国家的电袋除尘器技术应用有非常好的补充.

反观国内，中国电力运营中70%～80%源自煤电[8]，相较于其供电量，其庞大的大气污染排放更值得我们的关注.在雾霾横行、沙尘暴肆虐的今天，在大力提倡环境保护的大背景下，中国燃煤电站环保产业正吸收昔日电除尘器及布袋除尘器发展经验，综合国内外创新技术，稳步提高电袋除尘器除尘效率.对雾霾等大气问题形成有极大意义的解决方案.那么本项目也将对国内环保产业的发展提供相应的技术支持.

[1] 杜宇江. 电袋复合除尘器在印度燃煤电站600MW机组上的应用[C]//蚌埠: 第十五届中国电除尘学术会议, 2013.

[2] GB13223-2011, 火电厂大气污染物排放标准[S].

[3] 罗 凯. 电袋组合式除尘器的运行与调整[J]. 湖北: 湖北电力杂志社, 2015, 39(10): 69-70.

[4] 浙江菲达环保科技股份有限公司. 电除尘器[M]. 北京: 中国电力, 2011. 82-95.

[5] 齐志广. 印度火力发电厂除尘器的选择分析[J]. 北京: 节能与环保杂志社, 2010(6): 37-40.

[6] 周灵辉, 杨 凯, 谢 馨, 等. 干湿球法测量烟气湿度的准确性探讨[J]. 环境科学与管理, 2011(10): 125-134.

[7] 李国浩. 电除尘器整体流场结构优化研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2016.

[8] WU Q X, ZHENG L L, WU Q M,etal. The state of vietnam environmental equipment industry and the developmental cooperation strategy of Chinese company in vietnam [C]//电力工程与能源环境国际会议论文集. 上海: DEStech Publications, Inc, 2016. 186-192.

Researchonprocessplanningoflargescaleelectrostatic-fabricintegratedinIndiacoal-firedpowerplants

WU Qi-xue1, ZHENG Da-yu1, WU Quan-ming2, ZHENG Lin-lin1

(1. School of Honors, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China; 2. Zhejiang Feida Environmental Science & Technology Co. Ltd, Shaoxing 311800, China)

By discussing the problems in operation of more than 30 electrostatic-fabric integrated precipitators in India phase I 2×600 MW, Jhajjar 2×600 MW and Jharsuguda 4×600 MW, analyzing the adverse impact and feasibility, after field test and actual application, the problems of emission on dedust system have been solved. The carbon concentration of outlet of the precipitator has been reduced. A set goal and good social results have been achieved.

coal-fired power plants in India; electrostatic-fabric integrated precipitators; technical improvement

2017-04-23.

哈尔滨商业大学大学生创新创业训练计划项目(201610240010)

吴奇学(1994-)，男，研究方向：机械设计制造及自动化.

X773

A

1672-0946(2017)05-0588-05