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低低温电除尘器结构与应用江苏紫光吉地达环境科技有限公司2015年12月主要内容技术背景1低低温对电除尘的提效分析2低低温电除尘器应用的主要问题3应用业绩4节能经济效益分析5一、技术背景1.基本情况GB13223-2011明确，新建火电厂锅炉2012.1.1起、在役火电厂锅炉2014.7.1组执行30mg/m3标准；《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》要求东部11省和中部8省参照执行烟尘、二氧化硫、氮氧化物10、35、50mg/m3;部分地区提出要求烟尘排放≤5mg/m3。一、技术背景2.燃煤机组的烟气特点（1）煤种的多样性导致烟气中的烟尘特性差异大，煤质不确定性，造成电除尘、脱硫设施不达排放标准；（2）排烟温度较高120-160℃，热损失大，引起脱硫工艺水损失量增加，余热回收利用价值较高（3）烟气成分复杂、除含有大量一次可怜物外，大部分是构成雾霾微粒的前驱物；一、技术背景3.排烟温度较高的危害（1）锅炉效率的下降；（2）除尘效率的下降；（3）脱硫效率的下降；（4）脱硫耗水量的增加。因此降低烟温是非常必要的一、技术背景4.常规电除尘的特点（1）电除尘除尘器效率受煤种和工况影响较大，排放浓度≤20-30mg/m3较为困难；（2）电除尘收集粗颗粒粉尘效率高能耗低，选用电除尘投资省，运行费用经济；（3）收集微细粉尘效率低能耗高；一、技术背景（4）电除尘器对煤种变化比较敏感，除尘效率受粉尘比电阻影响大、不稳定.电除尘高比电阻、微细粉尘（PM10和PM2.5荷电极其困难、易产生二次扬尘）时除尘效率低，投资高，能耗高一、技术背景右表为对国内84台电除尘出口烟尘浓度实测结构出口排放浓度（mg/m3）数量（台）占总数比分别30以下0030-601720.2460-1003238.10100-120910.71120-15044.76150以上2226.19二、低低温电除尘的提效分析1.低低温电除尘器概述加装低低温换热器使电除尘器的入口烟温由140℃降至90℃左右，可有效降低飞灰比电阻，降低除尘器烟气流速，延长烟尘流经电场时间，提高除尘器效率除尘器烟气0.00烟气二、低低温电除尘的提效分析2.低低温电除尘器几个概念（1）入口烟气温度的选择；（2）SO3的去除机理（3）低压省煤器布置位置；二、低低温电除尘的提效分析2.1入口烟气温度的选择目前国内火电厂运行的燃煤机组设计排烟温度一般为120℃～130℃，燃用褐煤时为140℃～160℃。排烟温度偏高，造成了锅炉效率下降、电除尘器除尘效率下降、脱硫耗水量增加等危害。低低温电除尘技术是能大幅提高除尘效率、节约煤耗的一种有效新技术。相关研究表明，80℃～90℃的低低温电除尘系统除硫酸雾或SO3效率明显高于130℃～150℃的常规电除尘系统，是SO3去除率最高的烟气处理设备。二、低低温电除尘的提效分析低低温电除尘器的烟气温度一般控制在80℃～95℃之间，低于烟气酸露点温度，使烟气中的大部分SO３在烟气冷却器或烟气换热系统中冷凝成硫酸雾，粘附在粉尘上并被碱性物质吸收、中和，从而使烟气粉尘的比电阻下降、击穿电压上升、烟气处理量减少，从而大幅提高除尘效率，同时脱除烟气中大部分的SO3。二、低低温电除尘的提效分析2.2对SO3的去除机理两个不同的出发点：（1）过去为了防止发生低温腐蚀，烟气温度要高于酸露点以上20-30℃。（使SO3保持在气态）（2）现在要去除SO3，烟气温度要低于酸露点。（使SO3保持在液态）二、低低温电除尘的提效分析SO3转变为硫酸蒸汽的份额与温度的关系1001401802202060100X*%T*℃二、低低温电除尘的提效分析从图得到以下结论：（1）220℃以上，SO3和H2O都是气态，而且不化合成H2SO4蒸汽。（2）从220℃到110℃，SO3和H2O才逐渐化合成H2SO4蒸汽。（3）到110℃，SO3和H2O全部化合成H2SO4蒸汽。二、低低温电除尘的提效分析因此：（1）110℃是个临界温度点，是低低温电除尘器烟气温度的上限点。（2）而低低温电除尘器烟气温度的下限点，一般选90℃左右，原因其一是和湿法脱硫的入口温度一致，其二是若温度再低，会影响电除尘器内灰的流动性。二、低低温电除尘的提效分析2.3低压省煤器布置的位置（1）低压省煤器布置在电除尘后或引风机后；（2）换热器分为两部分（串联），分别布置在电除尘前后；（3）低压省煤器布置在电除尘器前二、低低温电除尘的提效分析（1）低压省煤器布置在电除尘后或引风机后；优点：两处的灰量很少，磨损问题小。换热器的风速可选择的较高（11m/s）,换热器体积相对较小，用氟塑料换热器可以深度节能（温度可降低至70℃）。缺点：a.不能去除SO3，金属换热器以及尾部设备仍会发生低温腐蚀。b.不能使电除尘器提效，不能克服电除尘对高比电阻粉尘产生反电晕的问题。因此不能解决超低排放的问题。二、低低温电除尘的提效分析（2）换热器分为两部分（串联），分别布置在电除尘前后；优点：a.前一级降温到110℃以上，后一级降温到90℃或更低。对部分煤种有电除尘提效作用，也能去除部分SO3。b.后一级换热器风速可选的较高（11m/s）,换热器体积相对较小。缺点：a.不能对所有煤种使电除尘器提效。b.对SO3去除不完全，后级换热器及尾部设备有腐蚀风险。c.换热器管道较长。前后级串联运行，相互控制有干扰。二、低低温电除尘的提效分析（3）低压省煤器布置在电除尘器前；优点：a.能对所有煤种使电除尘器提效，能解决超低排放问题。b.SO3去除率达95%，低低温电除尘器是锅炉尾部所有环保设备中SO3去除率最高的设备。c能保护下游设备不发生低温腐蚀。缺点：虽然除尘器前的高浓度灰是去除SO3的充分条件，但高浓度灰也会带来换热器的磨损。因此风速选择较大（8-10m/s），换热器体积也较大。二、低低温电除尘的提效分析综上所述，对于解决超低排放这一目标而言，还是将低压省煤器布置在电除尘器前为好三、低低温电除尘器应用的主要问题1.低温腐蚀（1）影响低温腐蚀的是壁温，而不是烟温；（2）要考虑机组燃煤多变，进水温度选70℃以上。（3）对低压省煤器进水侧材质ND钢（耐腐蚀），烟气侧采用20g（耐磨损）。采用声波吹灰器，停炉时采用水清洗。三、低低温电除尘器应用的主要问题2.防磨损问题低压省煤器受热面布置在电除尘之后的尾部烟道，烟气中含灰量少，对管束的磨损很轻，但布置在电除尘前的低压省煤器的磨损比较严重，为了防止长时间运行可能出现的磨损，本工程采取了以下有利于降低磨损的措施：四、低低温电除尘器应用的主要问题2.防磨损问题1）对烟气流场进行数值模拟CFD，设计上避免出现烟气走廊、烟气偏流及产生烟气涡流；2）采用合适的烟气流速，使烟气流具有自清灰功能的同时又不至因烟气流速过高而产生不可控的磨损。根据低压省煤器运行经验，电除尘前低压省煤器一般控制其烟气流速在10m/s左右，烟气粉尘对管束的磨损较小，同时烟气清灰性较好；四、低低温电除尘器应用的主要问题3）考虑到电除尘器出现状况，低压省煤器进风侧安装假管；4）采用厚壁管、加大翅片厚度，使受热面具有一定的磨蚀裕度；5）在烟气迎风面加装两排防磨假管，根据实际使用情况，定期更换；四、低低温电除尘器应用业绩1.粤嘉电力6#135MW余热利用性能测试结果烟尘排放：由100mg/Nm3下降到20mg/Nm3每度电省煤约2.6g经统计引风机每小时节约电耗约25度电四、低低温电除尘器应用业绩四、低低温电除尘器应用业绩序号电厂名称机组容量数量(台套)合同交货时间1广东梅县粤嘉电力有限公司#61×135MW12010年投产2广东梅县粤嘉电力有限公司#51×135MW12011年投产3龙岩坑口电厂#41×135MW12011年投产4大唐宁德电厂#41×600MW12012年投产5大唐宁德电厂#31×600MW12013年投产6江西新昌电厂余热回收利用及除尘提效改造#1炉1×700MW12013年投产7内蒙古通辽第二电厂余热回收利用及除尘提效改造#5炉1×600MW12013年投产8广东大唐国际潮州发电厂提效改造EPC项目#21×600MW12013年投产9广东大唐国际潮州发电厂提效改造EPC项目#11×600MW12014年投产10广东河源电厂一期2×600MW工程1#机组改造1×600MW12013年投产11东莞东糖三联热电#1炉配套电除尘器改造1×135MW12014年投产四、节能经济效益分析1.在运行期间，按节约煤耗1.0g/KWh,年发电小时数5800h(100%THA、75%、50%三种工况下进行比较运行)，标煤价按900元/吨进行计算，每年可降低电煤费用：66*5800*1.9/106*≈655万元；2.由于烟温下降，引风机处理风量下降，克服新增换热增加烟气流速阻力，每年还可以节省40万元的风机电耗；3.由于电除尘效率提高，包效节能模式，还可节省30%电除尘电场运行功耗，每年可节约40万元；五、节能经济效益分析4.脱硫吸收塔入口烟温降至95℃，可节约脱硫系统的用水量损耗，按每小时节约36吨水（没降10℃可节约8吨水），全年可节省水耗：36*5800/10000≈26万吨/年以上合计每年平均可节省运行成本约655+40+40=735万元（不含节水），可实现较为显著的经济、环境效益谢谢！