600MW级湿式电除尘器工程调试与运行调整研究

600MW级湿式电除尘器工程调试与运行调整研究 杨群发,侯剑雄,陈灌明 (广东珠海金湾发电有限公司，广东 珠海 519050) 摘  要：为研究广东省首台投产的600MW级湿式电除尘器在调试及运行调整中存在的问题，实现工程顺利投产。通过主导并参与广东珠海金湾发电有限公司3号机组湿式电除尘器工程建设后期调试与投产后的运行调整，分析在存在的问题及其原因，并提出相应的技术改造及运行调措施。使湿式电除尘器顺利投产，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度达到或低于燃气轮机组的现行排放限值，即：烟尘≤5mg/m3、二氧化硫≤35mg/m3、氮氧化物≤50mg/m3。实现大气污染物“超低排放”。 关键词：湿式电除尘器；环保；节能减排；工程调试；运行调整； 600MW wet electrostatic precipitator project commissioning and operation adjustment research Yang Qunfa Hou Jianxiong  Chen Guanming (Gongdong Zhuhai Jinwan Power Company CO.,LTD.Guangdong Zhuhai 519050) ABSTRACT:For the study of existing in the debugging and operation adjustment in Guangdong Province the first production of the 600MW wet electrostatic precipitator problem, the realization of the project put into production smoothly. Through leading and participating in Guangdong Zhuhai Jinwan Power Generation Co. Ltd. unit 3 wet electric dust collector construction debugging and put into operation after the operation adjustment, the analysis on the existing problems and their causes, and puts forward the corresponding technical transformation and operation measures. The wet electrostatic precipitator dust, smooth operation, sulfur dioxide, nitrogen oxides emission concentration at or below the gas turbine's current emission limits, namely: smoke is less than or equal to 5mg/m3 less than or equal to 35mg/m3, sulfur dioxide, nitrogen oxides is less than or equal to 50mg/m3. To achieve near zero emissions of atmospheric pollutants "" KEY WORDS: Wet electrostatic precipitator; environmental protection; energy saving; commissioning; operation adjustment; 0 引言 为满足国家最新环保政策要求[1][2]，实现燃煤发电机组大气污染物排放浓度达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50g/m3)”。广东珠海金湾发电有限公司（以下简称“金湾公司”）3号机组新增湿式电除尘器(以下简称“湿电”)。2014年6月，国家能源局批复同意该机组为2014年煤电机组环保改造示范项目。12月，3号湿电投产，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度达到或低于燃气轮机组的现行排放限值。[3] 此为广东省首台投产的600MW级湿电。目前在全国范围内投运的湿电不多，调试及运行调整均没有成熟经验。本文对此进行研究，并在实际工程中实施，找出其中存的问题并提出相应的技术改造及运行调整措施，确保湿电顺利投产。本研究成果可为同类型电厂湿电改造提供技术借鉴。 1 湿电工艺概况 金湾公司3、4号机组600MW超临界锅炉为上海锅炉厂制造。新增湿电为浙江南源环境技术工程有限公司生产，采用日本日立技术，除尘器卧式布置、板式结构[4]，采用阳极板连续喷淋、阴极线间歇式喷淋系统、特殊防腐(壳体采用Q235B普通钢加t2鳞片衬里,喷嘴、内部配管、极板、极线和支撑件均采用SUS316L耐蚀不锈钢，满足30年使用寿命)，具有较高可靠性。[5]湿电主要参数见表1。 表1 湿电主要参数表 项目 单位 数据 项目 单位 数据 型号   2NYW120 烟气量(湿)/台炉 (Nkm3˙h-1) 2310 除尘器/台炉 台 2 烟气流速 (m˙s-1) 3.21 室数/台除尘器   2 烟温 ℃ 50～55 电场数/室   1 入口粉尘(干基) (mg˙Nm3)-1) 30 极板材质   SUS316L 入口SO3(干基) (mg˙Nm3)-1) 40 极间间距 m 0.3 入口雾滴(干基) (mg˙Nm3)-1) 50 连续水膜量/台炉 (t˙h-1) 95.1 极板型式   板式 压损/台炉 Pa 200 极线型式   带针刺框型 整流变数/台炉   4 电场宽深高 m 30.9*5.8*21 输入电压 V 380 板宽长厚 m*m*mm 4.19*10*1.0 输出电压 kV 55 设计温度 ℃ 80 输出电流 mA 1600 设计压力 kPa +5.0 排水量/台炉 (t˙h-1) 27.2 工作压力 kPa 1.8 补水量/台炉 (t˙h-1) 27.2 集尘极/室 枚 84 NaOH(32%)耗量/台炉 (t˙h-1) 0.15 放电框/室 框 160 极间间距 m 0.3 放电极/框 刺 2432 截面积/台除尘器 m2 120 集尘面积/台炉 m2 6704 板电流密度为 (mA˙(m2)-1) 0.955 比集尘面积 (m2˙(m3˙s-1)-1) 10.448             湿电电场冲洗前部集尘板的水流到排水箱中，冲洗后部集尘板的水流到循环水箱中。排水箱中一部分水外排至除尘废水处理装置，处理后用作脱硫系统除雾器冲洗水，另外一部分水溢流到循环水箱中循环使用，再次用于冲洗集尘板。另用工艺水冲洗末端集尘板，通过控制补给水量和外排水量，保证整个水系统水量达到平衡。定期进行除尘器内部整体清洗和进口气流均布板清洗。湿电系统简图和电场图如图1和图2所示。[6] 图1 湿电系统简图 图2 湿电电场图 2 工程调试 2.1密封风系统 密封风机首次启动后，需对进入4个密封箱的分支管风量调节平衡，各分支风量偏差控制在±10%内，风机母管压力>1.3kPa。绝缘子加热器首次投入时，应就地确认加热正常。调试过程中曾出现密封风压力偏低，原因是绝缘子罩漏风偏大，加石棉绳及密封胶封堵后正常；密封风电机电流超标，在出口母管加节流孔板。 2.2 电场不通水空载升压 2.2.1 以二次电流为目标 电场通电前应满足：密封风机及绝缘子加热器运行>2小时；已对阴极线及阳极板清理，确保干净无杂物；电场绝缘值>100MΩ。初次升压以二次电流为控制目标，设定值从200mA开始，每次增加200mA，逐渐增至额定电流1600mA。试验数据见表2。 表2以二次电流为目标空升数据表 二次电流 A1电场 A2电场 B1电场 B2电场   一次 二次 一次 二次 一次 二次 一次 二次 mA V A kV V A kV V A kV V A kV 800 245 59 30 266 69 31 263 64 30 279 62 31 1200 286 92 36 312 110 36 309 102 36 325 97 36 1600 318 129 40 352 152 41 348 140 40 359 135 41                           2.2.2 以二次电压为目标 由表2数据可知，二次电压最高只有42kV，远低于额定值56kV。为提高电场电压验证绝缘水平，将湿电同一侧两台整流变输出端并联后供同一个电场。提高二次电压后，电场仍运行良好。试验数据见表3(以A1、B1电场为例)。 表3以二次电压为目标空升数据 电场 导通角 一次电压 一次电流 二次电压 二次电流 -- ° V A kV mA A1 148 385 148 50 0 148 361 125 52 0 B1 147 396 132 51 0 144 381 137 51 0             2.2.3 空载升压过程中的问题 初次升压时4个电场均升不起压。原因为湿电内部防腐材料中具有导电性的碳玻璃纤维丝封边不牢，电场通电后部分纤维丝被电磁力吸引至电场造成短路。对封边加固粘牢后升压正常。 2.3 本体及水系统冲洗 2.3.1 冲洗前准备及人工冲洗 将电场灰斗回排水箱、灰斗回循环水箱、#1～#5配管回排水箱共3根回水管割开，接临时管排地沟不回收。循环水自清洗过滤器走旁路。首先对进出口烟道及其喇叭口、湿电本体四周用工艺水进行人工冲洗。为防止回水管堵塞及便于检查，灰斗疏水口放置滤网。冲洗合格标准为目测排放水清澈，滤网无杂物遗留。 2.3.2水膜配管冲洗 配管冲洗干净前，不得安装水膜喷嘴。 1) 循环水流量控制在35～40t/h。依次开启A、B侧#1～#5配管冲洗水电动阀逐根冲洗。 2) 补水泵流量控制在50t/h，依次开启A、B侧#6、#7配管及阴极线冲洗水电动阀逐根冲洗。 每根管冲洗时间5至10分钟不等，由检修人员在内部检查喷嘴支管是否畅通而定，同时目测排放水清澈、无杂物遗留。水膜配管冲洗如图3所示。 图3 水膜配管冲洗图 3) 配管冲洗完成后对循环水箱、排水箱彻底放空，清理后重新注水。 4) 用循环水对自清洗过滤器冲洗6小时。冲洗完毕可安装A、B、C类喷嘴。 2.3.3 冲洗注意点 除水膜配管外，对本体四周及连接烟道的冲洗亦应引起重视，应确保干净，防止风烟系统启动后垃圾飘至电场造成短路或或杂物进入水循环系统喷嘴堵塞。 2.4 喷嘴调试 2.4.1水膜检查要点 通水对每只喷嘴的水膜状态进行检查并微调。检查要点：喷嘴喷出的水膜呈良好对称扇形面，无水花分离下滴，水喷到极板后无反溅。各喷嘴喷射力均匀，流量大小基本一致。水膜扇面刚好覆盖阳极板长度范围。配管各焊接点无滴漏。同时将循环水及补水压力调至最高，对各焊接点查漏。喷嘴合格水膜效果如图4所示。 图4喷嘴合格水膜图 2.4.2 最佳流量确定 通过观察水膜，#1～#5配管均投入且AB侧均运行时，最佳流量为70t/h ；#6、#7配管均投入，单侧运行时，最佳流量为13.5t/h。将循环水量分别调到60t/h、80t/h进行水膜检查，良好。 2.4.3 调试问题及小结 喷嘴与其连接支管因螺纹加工精度不一致导致无法紧固，改为焊接；分支管安装角度不准，对分支管热弯曲调整；分支管焊接不良漏水，补焊；部分喷嘴角度不良，调整角度。 喷嘴的精准安装与流量调试非常重要，关系到湿电能否正常带水升压、集尘效果以及阳极板工作寿命，是湿电现场调试的重点。尤以喷嘴安装角度至关重要。 2.5 通水升压 先对电场不带水空升一次后停运，然后启动电场正常喷淋。第一次以二次电压为目标，逐步升至30kV，观察火花率为0。第二次以二次电流为目标，逐步升至1600mA，观察火花率为0。试验一次成功，测定伏安特性曲线正常[7]。通水升压数据见表4。 表4通水升压数据表 二次电流 A1电场 A2电场 B1电场 B2电场   一次 二次 一次 二次 一次 二次 一次 二次 mA V A kV V A kV V A kV V A kV 800 254 60 30 271 70 31 269 64 31 282 62 31 1200 286 92 36 320 109 36 316 101 36 328 97 37 1600 324 129 41 357 152 41 359 144 42 372 137 42                           将循环水量分别调到60t/h、80t/h，#6、#7配管流量保持15t/h，电场运行良好，火花率为0。 2.6 通风试验 投入干式电除尘2个电场、吸收塔2层喷淋运行。然后启动风烟系统，风量在30%～100%之间来回调节，30分钟后，保持100%风量1小时。停运风烟系统，检查电场、清理杂物。检查完毕后湿电通水升压。正常后将三根回水管接回正常方式。重新启动风烟系统并将风量升至100%，如电场正常则通风试验完成。 2.7 点火调试 锅炉首次点火时要严密观察湿电运行情况。升温升压过程中燃料使用情况：轻油2.5t/h运行8.5小时，煤油混烧28小时，此过程中燃煤最高40t/h。整个过程湿电运行正常，火花率为0。点火过程电场通水带电运行数据见表5。 表5点火过程电场数据表 电场 一次电压 一次电流 二次电压 二次电流 油温 烟气量 烟温 V A kV mA ℃ (t˙h-1) ℃ A1 341 132 41 1598 43 760 40 A2 374 156 42 1592 46 B1 372 147 39 1600 47 B2 383 140 42 1600 44                 2.8带负荷后电场跳闸 带负荷后半月内，分别出现B1和B2电场“偏励磁”跳闸，A2电场一次侧“输入过流”跳闸。经查B1、B2电场跳闸原因是整流柜控制面板故障，以及整流柜与励磁变不在同一接地网，存在电位差，更换控制面板及对接地点处理；A2电场跳闸原因是测量仪表误差。 3 投产初期问题及措施 3.1系统水平衡问题 投产初期最大问题是湿电废水不能被有效消化，严重影响环保系统运行。湿电废水量为20t/h，设计排至脱硫系统。当机组负荷<400MW时，吸收塔耗水量减少，不足以消耗湿电废水。若两台机组均加装湿电，水不平衡问题将更加突出。采取以下措施后问题得以解决。 1) 对#6配管水源改造，其水源既可来自于补水，也可来自于循环水。运行方式调整为一般情况下用补水，低负荷吸收塔液位高且循环水固体悬浮物浓度<1000mg/L时切至循环水供，此措施可将废水量减至10t/h以下； 2) 湿电排水由冲洗吸收塔2层除雾器更改为可冲洗全部4层； 3) 湿电排水增加一路管道至灰渣水系统； 4) 当循环水固体悬浮物浓度<1000mg/L时，循环水箱不补工艺水； 5) 减少脱硫系统自身用水(吸收塔连续24小时出废水、减少转动设备机封水等)。 3.2 配管冲洗周期的改进 3.2.1 湿电投产后5个月冲洗情况及检查 实际冲洗情况如下： 1) #7配管冲洗周期为30分钟：360～480MW时，停4分钟，冲洗26分钟；300～360MW时，停10分钟，冲洗20分钟；＜300MW，停16分钟，冲洗14分钟。如机组负荷长时间低致使吸收塔液位高时，改为手动：每班冲洗3次。 2) #1～#5配管冲洗：前4个半月没有冲洗过，之后每天一次，逐管冲洗，时间2分钟。至检查前冲洗了15天。 3) 阴极线冲洗：每月一次，A、B侧分开冲洗，每侧冲洗10分钟。 对湿电进行内部检查，发现大约有10%的喷嘴已经堵塞，堵塞后阳极板上收集的污垢没有得到冲洗，已积存了厚厚一层，如图5所示。 图5 积有粉尘污垢的阳极板 3.2.2 冲洗周期的改进 喷嘴堵塞的原因为冲洗周期不合理，为避免喷嘴再次堵塞，对配管冲洗周期改进如下： 1) #7配管冲洗周期保持不变。 2) 加大阳极板冲洗，#1～#5配管冲洗周期为每天一次，逐管冲洗，时间2分钟。 3) 加大阴极线冲洗，冲洗周期为每周一次，A、B侧分开冲洗，每侧冲洗10分钟。 4) 控制循环水浊度不大于1000mg/L。 3.3水箱溢流 水箱没有设计水位控制逻辑，排水泵启停时，排水箱和循环水箱极易缺水或满水。采取如下控制方法，排水泵正常情况下跟踪#6、#7配管流量，使两者流量一致；循环水箱低至2.0米时，排水泵略减少输出，增大排水箱至循环水箱溢流量；循环水箱水位高至2.6米时，排水泵略增加输出，减少排水箱溢流量。如此水箱水位基本稳定。 3.4其它问题 1) 除雾器冲洗系统问题：水泵无再循环管路，泵频繁启停；除雾器冲洗只能手动进行，需增加冲洗程序；母管应增加恒压阀以保护除雾器喷嘴； 2) 碱管堵塞。由于碱计量泵出口管径小，实践证明，当汽温低于15℃时容易堵塞。解决方法为对碱管加保温及伴热，并在水箱上加装备用碱罐。 3) 运行一个月后排水泵出力不足，原因为泵进口管有积灰。缩短泵切换周期，每次启停泵均反冲洗。 4 运行调整要点 4.1 电场及密封风 电场通电前密封风运行应>2小时，但若时间紧迫，测定电场绝缘电阻100MΩ以上(用1000V摇表)后也可启动。密封风机在引风机、脱硫喷淋及湿电喷淋停运前应保持运行。湿电如短期停运（2～3天）建议保持连续运行。运行中若密封风机停运要尽快停运电场。正常运行中如加热器故障，由于烟气温度高，绝缘子不会结露，电场可继续通电。通常情况下锅炉MFT后电场仍可保持通电，但当锅炉未充分燃烧，可燃性挥发气体进入湿电时，会有爆炸可能，故应禁止通电。电场通电时会产生臭氧，进入本体时要先自然通风，充分换气。 4.2极板水膜 如循环水喷淋停运，短期内(一周内)没有问题，但如长期持续，阳极板会由于烟气附着而被腐蚀、变薄，所以一旦水膜故障应尽早修复，并尽量避免此类情况。对于#6、#7配管水膜。若不进行频繁的低负荷运行，点火升温、升压时允许暂停水膜，但如频繁低负荷运行而又没有水膜，阳极板被腐蚀的可能性会变高。高负荷时允许短时停运，但最长不能超过两天。图6为日本福岛电厂湿式电除尘由于喷嘴堵塞，运行不到1年阳极板腐蚀变薄的图片。 图6日本福岛316L材质阳极板腐蚀图 4.3 PH值及水处理 厂家推荐PH值为4～5，实际循环水箱4.4～4.8，排水箱4.8～5.2。若PH值短时超限，不必立即停电场，但应尽快调回正常值。PH测量计是敏感元件，传感部位可能被煤中的锰析出物附着而影响测量。故除在点火初期外，更换煤种时也应确认PH值测量正常。水箱搅拌器不能长期停运。随着运行时间加长，溶解物会析出堵住配管，此时应加强冲洗。自清洗过滤器必须保持连续运行。 5性能试验结果及电场运行参数分析 5.1 性能试验结果 投产后主要性能指标均达到设计要求，采用湿电来实现烟气“近零排放”的决策是成功的。性能试验时电场平均烟气平均烟速为2.97m/s，烟温49.7℃，烟气量约为2200kNm3/h（标态，实际O2），试验结果见表6、7、8。 表6 试验时电场进出口浓度表 电场 粉尘 PM2.5 雾滴 SO3   (mg˙(Nm3)-1) mg (mg˙(Nm3)-1) (mg˙(Nm3)-1) A侧进口 18.63 0.21 24.26 0.555 A侧出口 3.33 0.05 3.56 0.216 B侧进口 20.57 0.26 24.02 0.662 B侧出口 3.53 0.04 2.98 0.229           表7 试验时电场电气数据表 电场 一次电压 一次电流 二次电压 二次电流   V A kV mA A1 352 127 42 1600 A2 372 134 42 1600 B1 336 120 41 1596 B2 351 126 40 1600           表8 去除率数据表 项目 粉尘去除率（含石膏） PM2.5去除率 雾滴去除率 SO3去除率 本体阻力 烟道阻力 % % % % Pa Pa 保证值 70 70 70 60 200 500 试验值 82.5 80.4 85.46 63.2 79 435 测试法 网格法 Dekati颗粒物取样系统 镁离子示踪法 冷凝控制法                   5.2 电场运行参数分析 对比表2、表4、表5和表7中的数据，可看出湿电从空载升压到投入运行，电源电压，电流没有大的变化。根据厂家以往的运行考察，烟气温度升至60℃时，二次电压会下降2kv左右，但与此同时，由于湿电入口粉尘上升，二次电压会上升。因此，相互抵消后电压基本不会出现变化。同时，烟气中的粉尘在进入湿电之前，已经过干式电除尘(除尘率99.6%)、吸收塔(除尘率约20%)两道设备除尘，在进入湿电之前，烟气中的粉尘浓度已降至20mg/Nm3以下，粉尘量已非常少，烟气中的成份对湿电的影响不会像干式电除尘那样明显。从性能测试结果表8中的数据来看，湿电运行没有问题。 6 结束语 通过对广东省首台600MW级湿电现场调试和运行调整的研究，发现了存在的问题，提出了相应的技术改造和运行调整措施，使湿电顺利投产。3号湿电完成改造后，烟尘、PM2.5、重金属等污染物排放在原有基础上再下降70%，烟尘达到燃气轮机组的排放标准≤5mg/m3，促进广东省燃煤发电机组实现绿色低碳发展，实现“超低排放”。目前全国范围内投运的湿电不多，湿电的调试及运行仍需进行大量的探索实践。本研究成果可为同类型电厂湿电改造提供技术借鉴。 参考文献： [1] GB 13223-2011,火电厂大气污染物排放标准[S]． [2] 广东省人民政府.广东省排污许可证[Z]．广州：广东省人民政府令第199号，2014． [3] 陈晓雷．火电厂PM25治理技术探讨[J]．中国环保产业，2012，18(7)：26-29． [4] 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