电厂电除尘改造可研报告

除尘器改造工程可行性研究报告(沙洲电厂)

1.电除尘器改造的必要性

在新的、更严的环保排放标准要求和高灰分燃煤的使用等不利因素影响下，现有电除尘器无法达到2014年7月1日起实施的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中允许烟尘浓度≤20mg/Nm3的要求，必须进行全面科学改造。

2.电除尘器改造的可行性分析

2.1.电除尘器改造方案论证的设计资料

2.1.1设计资料依据

（1）原设计参数

（2）相关测试报告

（3）入炉煤质工业分析

2.1.2部分参数确定

（1）BMCR工况下单台除尘器处理烟气量：1746360Nm3/h（考虑今后煤质变化及锅炉漏风影响预留10%裕量，设计烟气量按1940400N m3/h取值）（2）进口烟尘浓度：10~20g/Nm3

（3）处理烟气温度：110~145℃

（4）燃煤含硫量：0.45%～1.2%

（5）烟尘排放浓度≤20mg/Nm3

（6）除尘效率≥99.93%

（7）漏风率≤2%

（8）本体阻力≤1200Pa（布袋除尘器、电袋复合除尘器）；或≤245Pa（电除尘器）

注：1. 处理烟气量和烟气温度参考试验实测数据。

2. 进口烟尘浓度参考实测值和目前燃煤分析估算。若临时出现高浓度烟尘，相对布袋除尘器、电袋复合除尘器来讲影响最小，略为增加吹灰次数就可；电除尘器

将可能因为进口浓度的增高而增大烟尘排放浓度，对阻力没有影响。

3. 燃煤含硫量参考近2年的燃煤分析数据，其中在选型电除尘器时需按不利除尘的低硫煤考虑；选型电袋复合除尘器和布袋除尘器时需考虑高硫煤对滤袋的影响。

4.除尘器本体阻力是按不同除尘器的特点和系统阻力要求确定的。

5.其它燃煤、飞灰、和烟气参数参考相关内容。

2.2. 对电除尘器进行扩容改造

2.2.1电除尘器工作原理和特点

电除尘器是依靠气体电离，烟尘粒子荷电，带电粒子在电场力的作用移动到收尘极板，从而被收集在收尘板上，在合理的振打周期、振打力作用下，被收集在收尘板上的烟尘成片状掉入收灰斗（见图2-1）。

图2-1 电除尘工作原理

因此，电除尘器对于处理高硫、高水分煤，比电阻在1011Ω·㎝以下的烟尘时，以其阻力低，适应烟气变化能力强，维护工作量少等特点，得到了广泛应用。但是电除尘器的最大缺点是对煤种变化较敏感，除尘效率受烟尘比电阻影响大、不稳定。处理低硫，高比电阻烟尘高时除尘效率低；特别是灰中的Al 2O 3和SiO 2的含量较高，而K 2O 和Na 2O 含量低，电除尘器几乎很难收集。

电除尘器效率计算公式（Deutsch 公式）：

η=1-e –ωf (1)

式中：ω—驱进速度（带电粒子在电场力作用下流向极板的速度），cm/s ； f —比集尘面积（单位烟气量对应收尘极板的面积），m 2/m 3/s ；

f=

Q A

(2)

式中：A —收尘板面积，m 2； Q —烟气量，m 3/s ；

Deutsch 修正公式如下：

k

Q A k e )/(1?--=ωη………………………（3） 式中：k 为常数。选择不同的k 值，)(ηωf k =曲线有不同的形态。

公式（1）表明：电除尘器效率与驱进速度、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。从公式（2）可看出在烟气量一定的条件下，要提高电除尘器的效率，必须增加收尘极板的面积以增大比集尘面积。驱进速度与烟尘的物理、化学特性、烟气特性及电场的供电特性等有关，不同的煤种及锅炉具有不同的取值范围。

因此，电除尘器自身的工作原理决定了其除尘效率易受到煤种和烟尘理化性质的影响，特别是在烟尘排放标准提高到≤30mg/Nm 3的背景下，烟尘理化性质对除尘效率的影响显得更为突出。

首先燃煤中的S ar 、水分和灰分对电除尘器性能的影响较大，特别是S ar 影响非常大。含S ar 量较高的煤，改善烟尘的表面导电性，使烟尘比电阻降低，可增大ω，有利于烟尘的收集；反之则不利收尘。燃煤中S ar 对比电阻的影响见图2-2。

图2-2燃煤中S ar 对比电阻的影响

烟尘中的氧化钠（Na 2O ）和氧化钾（K 2O ）对烟尘的荷电起很大作用；特别是氧化钠（Na 2O ）可增加飞灰体积导电，使比电阻下降，有利于除尘。氧化钠对烟尘

排放浓度的影响参见图2-3。

图2-3烟尘中氧化钠对烟尘排放浓度的影响

而烟尘中的三氧化二铝（Al2O3）多数为粒径≤5μm的微细烟尘（也称飘尘），这种烟尘比电阻极高（>1013Ω-㎝），荷电困难，在电场内易产生反电晕，破坏了电场的正常工作；另外三氧化二铝极轻，在电场内极易造成二次飞扬，电除尘器很难收集。

有研究资料表明：对于粒径≥20μm的烟尘收集效率可达99.7%以上，对于粒径≤10μm的烟尘收集效率约94.5%，对于粒径≤5μm的烟尘收集效率仅为90%。除尘器烟尘粒径与除尘效率的关系见图2-4。

图2-4 除尘效率与烟尘粒径的关系

因此，在控制烟尘排放浓度100mg/Nm3左右时，选用电除尘器不但设备投资小、运行费用低，最为经济。而对收集微细烟尘效率很低且能耗较高。

目前欧美仍在大量使用电除尘器，一个关键的问题是：燃煤稳定，且燃煤的配烧中不仅考虑锅炉的效率，而且要考虑除尘和脱硫的要求。稳定的燃煤不仅可以使电除尘器设计有针对性、减少偏差；而且可以准确深入研究其特性，优化运行，并结合其各自特点综合应用各种有利的电除尘器新技术（如：高频电源、优化控制、预荷电、双区供电、烟气调质、转动电极等）。而目前在国内则因燃煤的多变导致电除尘器设计和实际除尘效果不能达到最佳状态，烟尘排放浓度不稳定；特别是新的排放标准执行后，很难长期稳定达到排放标准要求。

2.3电除尘器改造新技术应用分析

近几年来国内外在电除尘器的应用上采用了许多新技术，在一定的条件下可提高除尘效率、降低烟尘排放浓度。在此对其主要技术和特点进行介绍并结合本工程改造实际情况进行应用分析

2.3.1电除尘器优化供电

主要有新型电源（包含有：高频电源、三相电源、脉冲电源、中频电源和恒流源）、双区供电和优化控制，其主要作用是根据电除尘器特征和烟尘、烟气条件而有针对性的进行供电优化，尽可能的提高电除尘器的有效供电，以提高除尘效率。如：为提高电场平均电压以有效增加电场强度而采用的新型电源，将荷电和收尘过程完全分开而进行的优化供电和为有效供电及克服反电晕而进行的优化控制等。优化供电的技术完全可以在电除尘器和转动电极电除尘器上应用。其提效改善系数约为：1～1.2。

2.3.2预荷电（烟道凝聚器）

含尘气体进入除尘器前，先对其进行分列荷电处理，使相邻两列的烟气烟尘带上正、负不同极性的电荷，然后，通过扰流装置的扰流作用，使带异性电荷的不同粒径烟尘有效凝聚，形成大颗粒后进入除尘设备。因此在一定范围内可提高电除尘器效率；但是目前应用效果不稳定，尚没有大型机组成功应用的工程实例。

2.3.3烟气调质

借助飞灰表面毛细孔的孔壁场力、静电力等作用，加入调质剂被吸附并凝结在这些毛细孔内，继而扩展到整个飞灰表面，形成一层水膜；飞灰表层所含的可溶金属离子，将溶于形成的液膜中，而变得易于迁移；在电场力作用下，溶于膜中的离子以膜为媒介，快速迁移，传递电荷。可以提高烟尘荷电和电场力的效果，以提高除尘效率。

烟气调质主要有化学调质剂（常用的化学调质剂有SO3、NH3、氯化物、铵的化合物、有机胺、碱金属盐等）和水基调质剂。其中，SO3以其优良的调质效果，应用较广泛。

烟气调质能有效地降低烟尘比电阻，提高电除尘器对高比电阻烟尘的除尘效率。在燃煤稳定、比电阻较高，且经过理论分析和实际实验验证有效后，应用效果较好。但是它的应用仍有一定的局限性，不是所有的工况都适合使用，易会受烟气条件和烟尘性质的影响和制约；且投资较高、系统结构较复杂，运行不正常时，可能腐蚀设备，且会带来一定量的二次污染。因此在目前燃煤不稳定的情况下建议不采用。

2.3.4转动电极电除尘器

转动极板电除尘器的工作原理与传统电除尘器一样，仍然是依靠静电力来收集烟尘，属于高效电除尘技术的一种，见图2-5所示。一般是将末级电场的阳极板改造成可以回转的形式，将传统的振打清灰改造为旋转刷清灰，当极板旋转到电场下端的灰斗时，清灰刷在远离气流的位置把极板上的烟尘刷除，达到比常规电除尘器更好的清灰效果。当常规电除尘器的末级电场阳极板积灰较难清除、或电场内反电晕严重、烟尘二次飞扬严重等情况出现时，该技术能提高电除尘器的除尘效率，降低排放浓度，有资料介绍一个转动极板电场可以达到1.5到2个电场效果。该技术在国内已经有工程应用实例，但是该技术降低烟尘排放的能力有限，缺点仍然是对煤种适应性差，据对国内火电厂已投运的转动极板电除尘器了解和调研，实测除尘器出口烟尘排放浓度未达到≤30mg/m3排放要求。

图2-5转动极板电除尘器结构

2.3.5低温电除尘器

目前讲的低温电除尘器主要有两种，一种是日本的低低温电除尘器一种是国内刚开始试用的降温电除尘器。

（1）低低温电除尘器

低低温电除尘器工艺的核心是在电除尘器之前布置一套MGGH（热媒体烟气加热器），由于GGH进行热交换，电除尘器运行温度降低了90 ℃左右，低于以前的130 ℃～150 ℃，使烟尘的比电阻和烟气量降低，电除尘效率得到提高。但是该技术需对空预器后面的烟风系统进行全面改造调整，工程量大，国内没有应用实例。而除尘器内部的防结露问题、清灰问题以及二次扬尘（低温下易二次飞扬）等问题都有待解决。

（2）降温电除尘器

降温电除尘器是在燃煤锅炉汽机系统中，采用汽机冷凝水与热烟气通过换热装置进行气液热交换，烟气换热后进入电除尘器，运行温度由通常的低温（120℃～170℃）下降到低低温（90℃～120℃左右)，烟气流量也得以降低，烟尘比电阻也有所降低，使电除尘效率得到提高。目前该技术刚开始在135MW机组应用，其效果及换热装置的可靠运行还有待于考察验证。

2.3.6电除尘器综合改造效果结论

以上新技术尽管在一定条件下可以提高除尘效率、降低烟尘排放浓度。但是其提效均有限，按其提高的除尘效率可按增加的等效比集尘面积计算，目前还很难超过20 m2/m3/s。而目前改造需要增加的比集尘面积很大，不能满足要求。

2.4电除尘器改为布袋除尘器

2.4.1布袋除尘器特点

布袋除尘器实为过滤式除尘器，含尘气流均匀进入到布袋除尘器的各室，经滤袋过滤后，烟尘粘附在滤袋的外表面，随着灰尘粘附厚度的增加，滤袋内外差压达到预先设定值时，脉冲清灰系统启动，对滤袋逐行进行清灰，烟尘落入灰斗。被过滤后烟气由滤袋内部经净气室、引风机、烟囱排入大气，见图2-6所示。

布袋除尘器的最大优点是：除尘效率不受烟气成份、烟尘浓度、颗粒分散度及烟尘比电阻等烟气烟尘性质的影响，对微细烟尘捕集率一般可达99.9%以上，安装运行良好的设备排放浓度<20mg/Nm3甚至更低。特别是用于收集高比电阻烟尘及微细烟尘，对于电除尘器来说难以收集去除的烟尘时，布袋除尘器具有明显的技术优势。

2.4.2布袋除尘器改造方案

布袋除尘器设计参数见表2-1

表2-1 布袋除尘器设计参数表（一台炉）

2.4.3具体改造内容：

（1）保留原电除尘器钢支架、壳体、灰斗、进口喇叭，对出口喇叭进行改造。

（2）拆除除尘器内极板、极线、振打装置、除尘器顶盖，安装布袋除尘器。

（3）在原除尘器壳体上水平布置滤袋，分为四室，单室两侧布置8个气包，每个气包安装22个脉冲阀，一个脉冲阀喷吹10或者11条滤袋，共布置14784条滤袋。

（4）新增布袋除尘器净气室、出口烟道、脉冲清灰系统，PLC控制系统等。

（5）除尘器入口重新设置气流分布装置。

（6）除尘器进口烟道加装预涂灰系统。

布袋除尘器方案见图2-7

图2-7

2.5电除尘改造为电袋复合除尘器

2.5.1电袋复合除尘器型式

将电除尘器改造为电袋复合除尘可以保证烟尘排放小于20 mg/Nm3，技术上是可行的。本报告将着重阐述已经广泛应用于50～660MW机组电除尘器改造工程中的垂直布置圆袋固定行喷吹电袋复合除尘器改造方案，目前在国内新建和改造机组中已有应用业绩近二百余台，技术成熟，改造效果显著。

2.5.2垂直布置圆袋固定行喷吹电袋复合除尘器工作过程

电袋复合除尘器在电场是依靠气体电离，烟尘粒子荷电，带电粒子在电场力的作用移动到收尘极板，从而被收集在收尘板上，在合理的振打周期、振打力作用下，被收集在收尘板上的烟尘成片状落入收灰斗。

电袋复合除尘器的工作过程是（见图2-8），烟尘烟气进入除尘器后，烟气中的烟尘大约70～80%在电场内荷电被收集下来，剩余20%～30%的细烟尘随烟气经过布袋除尘器前的均流装置，一部分烟气水平流进入布袋收尘区，大部分烟气折向电场下部，然后从下向上运动，进入布袋收尘区收尘室。含尘烟气通过滤袋外表面，烟尘被阻留在滤袋的外部，净化后烟气从滤袋的内腔流出，进入上部净气室，然后汇入排风烟道，流经出口喇叭、风机从烟囱排出。

图2-8 电袋复合除尘器工作过程

2.5.3电袋复合除尘器改造方案

电袋复合除尘器技术参数见表2-2和表2-3。

表2-2 电袋复合除尘器设计参数表（一台炉）

表2-3 电袋复合除尘器布袋除尘区设计参数表

2.5.4具体改造内容：

（1）保留原除尘器第一电场和供电装置并对其进行维修。

（2）保留原钢支架、壳体、灰斗、进出口喇叭和第一电场。

（3）拆除原第二、三、四电场阴阳极、振打系统和高压设备，其空间布置布袋区。

（4）原电除尘的第一电场为电除尘单元；布袋除尘单元布置在原电除尘器的第二、三、四电场的壳体内。在宽度方向分为四列，共864个三寸脉冲阀，每个脉冲阀吹13或14条滤袋，共11664条滤袋。布袋除尘采用外滤式，喷吹系统选用固定行喷吹清灰技术。

（5）新增袋区PLC控制系统。

（6）净气室出口烟道与原喇叭口贯通连接。检查原有壳体密封焊接、检查壳体构件焊接，并修复，对进口喇叭内部磨损构件更换或修复（如需要）。

（7）除尘器进口烟道加装予涂灰系统。

电袋复合除尘器在实际使用中应特别注意：

1、实际使用过程中，由于电袋复合式除尘器一级电除尘器电晕放电要对气体电离，在此过程中将产生O3，O3还将和烟气中的NO和SO2发生化学反应进一步生成NO2和SO3，O3、NO2和SO3都是强氧化性物质，将大大缩短PPS滤袋的实际使用寿命，因此滤袋材质应考虑采用PPS+PTFE混纺+ PTFE基布复合滤料，才能满足滤袋的使用寿命达到30000小时（4年）的要求。

2、正常工作过程中，布袋除尘器借助滤袋表面形成的粉饼层对烟气中的粉尘

实现过滤，滤袋只起到载体作用。由粗细灰混搭形成的粉饼层最有利于实现粉尘的过滤，而电袋除尘器由于电场去除了绝大部分粗颗粒粉尘，导致滤袋表面的粉尘层主要以微细粉尘为主，容易导致微细粉尘浸透到滤袋纤维夹层中，造成滤袋堵塞现象发生，除尘器滤袋固有阻力会增大；同时对微细粉尘进行清灰，容易产生二次扬尘，导致清灰相对不彻底。

表2-4 布袋除尘器与电袋复合除尘器性能对比表

2.6改造方案的技术经济性比较

2.6.1电袋复合除尘器、布袋除尘器性能对比见表2-4

2.6.2 电袋复合除尘器、布袋除尘器投资比较见表2-5

表2-5 除尘器投资估算对比表（单台）

注：喷吹气源为压缩空气，气源品质达到GB/T 13277.1-2008压缩空气净化等级(3，3，5)，布袋喷吹气源压力为0.2~0.3MPa。须配两台空压机及组合式干燥机一备一用。

2.6.3一台炉电袋除尘器电耗比较见表2-6

表2-6 除尘器电耗对比表

注：电袋复合除尘器按一电场三袋区（电场分区改造）平均阻力按照900Pa计算；布袋除尘

器平均阻力按照900Pa计算。

2.6.4电袋复合除尘器、布袋除尘器年运行维护费用比较见表2-7

表2-7 电袋复合除尘器、布袋除尘器年运行维护费用对比表

注：年运行时间按5500小时计算，电费按0.45元/度计算，费用按人民币计算。

2.6.5电袋复合除尘器、布袋除尘器施工工期比较见表2-8

表2-8 电袋复合除尘器、布袋除尘器施工工期对比表

3.关于滤袋选用问题

3.1 常用滤袋特性

布袋除尘器的布袋材料主要有PPS和PTFE。每种滤袋材质具有特定的物理、化学性能，行业中通常使用抗温、抗酸、抗碱、抗氧化、抗水解5项指标来评测滤材物理、化学性能的优劣。工业应用中布袋类除尘常用几种滤材性能见表3-1。从表中可以看出，除PTFE材质具有全面最优的综合性能外，其它均有1-3项不足之处。因此，在布袋类除尘器应用过程中，了解滤材特性，了解烟气成份和运行温度对滤袋特性的影响，将有利于滤袋的正确选用与维护。

表3-1 工业常用滤材物理化学特性

3.2 燃煤锅炉烟气成份和运行温度对滤袋影响分析

燃煤锅炉烟气成份中主要由COx、H2O、SO X、NO X、O2等组成，能直接破坏PPS材料的成分主要为SO3、NO2和O2。一定条件下当SO3、NO2与H2O化合形成硫酸和硝酸，对PPS具有发生强烈的腐蚀，高浓度酸液还具有强氧化性。O2对PPS 滤材具有氧化破坏性。这些有害气体在不同温度下对PPS破坏的规律如下：随温度的上升，化学物质对滤材的氧化速度加快，烟气发生酸结露概率减小，氧化成为破坏滤袋的主导因素。随温度的下降，化学物质对滤材的氧化速度减缓，发生酸结露概率增加。当温度下降至烟气露点温度以下时，酸液腐蚀成为破坏滤袋的主导因素。

3.3针对不同工况条件布袋除尘器的滤袋选择

3.3.1当烟气成份与运行温度满足以下条件时，可以选用PPS滤料

（1）烟气成份：

a）烟气SO X浓度：＜3000mg/Nm3；

b）NO X浓度：＜400mg/Nm3；

c）烟气氧含量：温度≤160℃时，O2＜8%；

（2）烟气温度

a）下限温度：高于酸露点20℃以上；

b）上限温度：≤160℃；

c）上限温度极限：瞬时为180℃，每次不超过10分钟，1年累积不超过10小时。

3.3.2燃用高硫煤种且NO x浓度较高时的滤料选用

（1）采用以PTFE为主材的滤袋，以提高滤袋耐温、抗酸腐蚀、抗氧化性能。

（2）采用炉内脱钙控制SO X浓度至PPS滤袋适用范围。

（3）采用配煤方式或增加脱销装置，控制NO X浓度至PPS滤袋适用范围。

3.3.3运行温度长期在160℃以上时的滤料选用

（4）采用以PTFE为基布，配以PPS+PTFE混纺的混合滤料。滤布克重大于650g/m2，允许烟气温度90-170℃，170℃以上每次不超过1小时，年累计不超过50小时，瞬间温度220℃.。

（5）采用纯PTFE滤料或P84+PTFE混纺+PTFE基布。

4.投资概算

4.1.项目资金来源及融资方案

本项目为技改项目，资金从银行贷款。

4.2.投资估算编制依据

4.2.1采用标准

根据国家发改委2007年发布的《火力发电工程建设预算编制与计算标准》。4.2.2项目及费用划分

按照国家发改委2007年发布的《火力发电工程建设预算编制与计算标准》进行项目及费用性质划分。

4.2.3工程量

按同类机组同类工程实际情况。

4.2.4定额选用

执行中国电力企业联合会2007年11月9日发布实施的《电力建设工程概算定额》（2006年版）：《建筑工程》、《热力设备安装工程》、《电气设备安装工程》。分系统调试费和整套启动调试费执行中国电力企业联合会2007年中电联技经[2007]15号发布的《电力建设工程预算定额第六册调试工程》（2006年版）。

4.2.5设备价格

询价或参照近期同类型机组订货价。

4.2.6材料价格

装置性材料：采用中国电力企业联合会颁发的《电力工程建设装置性材料综合预算价格（2006年版），按电力规划设计总院编制的《火电工程限额设计参考造价指标》（2009年水平）中主要装置性材料价格与该价格进行比较并计算价差，价差只计取税金，列入总估算表。

4.2.7人工工资

执行电力行业定额中的规定。

4.2.8费用标准

按照国家发改委2007年发布的《火力发电工程建设预算编制与计算标准》及相关文件。

4.2.9其他说明

（1）基本预备费：按照电厂文件要求的规定为建筑工程费、安装工程费、设备购置费及其他费用（不包括基本预备费）之和的3%计取。

（2）价差预备费：根据国家计委计投资（1999）1340 号文规定，物价上涨指数为零。因此，未计取价差预备费。

（3）建设期贷款利率：本工程资金来源于银行贷款，100%技改费用。周期为半年，贷款利率6.1%计算。

4.2.10工程概算及投资计列范围

主要由设备费、建筑工程费、安装工程费和其他费用等构成。

（1）设备购置主要内容：

布袋除尘器：具体改造设备内容由钢结构件、清灰喷吹系统、布袋、笼骨、脉冲阀、各类阀门、空压机系统、电气控制部分、保温等组成。

（2）安装工程主要内容：

布袋除尘器：不改变原除尘器纵横跨距、利用原有电除尘器的基础和结构（无建筑工程量），保留原电除尘器外壳不动，拆除一、二、三、四电场阴、阳极系统和振打装置及高低压设备，在其外壳内重新布置成为布袋除尘区，不增加钢支柱，布置布袋，高净气室等，增加清灰系统、空压机、就地储气罐系统等。

4.3.附表

布除尘器方案总估算表（表一）

设备分项价格表（表二）

其他费用明细表（表三）

表一布袋除尘器方案总估算表（2×630MW机组）

金额单位: 万元

表二布袋除尘器设备费分项价格（1×630MW）