郝进 刘丽 张民
内蒙古巴彦淖尔市乌拉特前旗乌拉特发电厂014407
摘要：随着社会经济发展的不断提升，现阶段对电力的需求也在不断地增大，保证电力的稳定安全运行是电厂工作的重要内容，同时也要注意到电厂运行对周围环境的影响。火电厂主要采用煤炭为主要的发电能源，煤炭在燃烧的过程中会产生硫化物和粉尘等环境污染，而在火电厂中采取脱硫及除尘措施可以在一定程度上减缓环境污染问题。
关键词：火电厂；脱硫；除尘
对火电厂运行的情况进行分析可以发现，火电厂在工作过程中会排放出大量的二氧化硫气体，该气体会对火电厂周围的环境产生破坏，严重影响到我国环境保护工作的有序开展。近年来，对火电厂脱硫环保设施的验收和监测问题逐渐引起人们的关注，火电厂在实际的生产过程中不断强化自身脱硫工艺的效果，同时政府相关部门也不断加强对火电厂脱硫设施的环保验收与监测。
一、电厂污染物治理和排放现状
目前国内外火力发电厂常规采用的烟气污染物治理技术方案，是对烟尘和 SO2 单独治理，即采用除尘器装置控制烟尘排放浓度，采用脱硫装置控制 SO2 排放浓度。这种常规方案可以满足目前污染物排放标准，从实际运行来看，指标上也取得了不错的效果。为了满足近来年提出的“超洁净”中烟尘 10 mg /m3 的排放要求，火电厂采用的策略大多是在脱硫装置后增加湿式除尘器装置，设备投资高，运行维护量也较大。另外，由于我国火电机组基本上都采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫( WFGD) 技术，吸收塔出口烟气温度在 45～60 ℃，因此烟囱排烟温度较低，属于湿饱和状态，且近年来新建机组大多不装GGH，在运机组得 GGH 也大多已经拆除，烟囱出口排放的烟气为饱和湿烟气，温度低，烟气无法有效抬升和扩散，烟气中的石膏浆液滴在烟囱出口附近聚集，落地形成“石膏雨”现象［2］。为了在不采用湿式除尘器这类设备投资较高的前提下，满足火电厂“超洁净”排放的要求。
二、静电除尘器的优化
1、静电除尘器技术原理。静电除尘器在国内外燃煤电厂中普遍采用，技术最为成熟，可以配套各种机组容量，目前配套最大机组容量为 1000 MW 级。对于燃煤电厂的烟气，粉尘特性、烟气流速、比集尘面积、电场参数自动控制水平等是影响除尘器收尘效率的几项主要因素。
电除尘器的除尘原理是利用静电力将气体中的粉尘或液滴分离出来。电极在烟气中放电，烟气中的粉尘荷上电荷，带电粉尘在电场力的驱动下向电极移动，烟尘被集尘极捕获并收集。
2、除尘器优化方案
（1）“低低温”除尘技术。大部分煤的飞灰比电阻有一个规律，在 130 ～ 180 ℃左右比电阻最高，在 100 ℃ 以下或 300 ℃ 以上比电阻又明显降低。较低的飞灰比电阻能提高静电除尘器的效率或者降低电除尘器能耗( 除尘效率不变) ，利用飞灰比电阻随温度变化的特性，可以控制除尘器入口温度，不需要添加调质剂就可以达到类似烟气调质的效果，实现节能降耗的目的。通常燃煤电 厂 的静电除尘器的工作温度为110 ～ 150 ℃，高于此温度范围的称为“高温型”，工作温度范围一般为 300 ～ 400 ℃，低于常规温度范围的称为“低温型”，工作温度约 90 ℃。燃煤电厂的静电除尘器工作温度大多与粉尘比电阻最高的温度区间接近，所以增加了荷电的困难，容易发生“反电晕”，粉尘在极板上的振打也困难。 “低温型”静电除尘器是将烟气换热器设置在除尘器入口，烟气被换热器吸收热量后温度降低到90 ～ 100 ℃，粉尘比电阻降低，有利于除尘效率的提高。
除尘器入口烟气温度降低后，容积相应减少，增加了粉尘在除尘器内的停留时间，除尘效率进一步提高，且达到节能降耗的目的。
（2）高频电源技术。电除尘器高频电源是一种逆变式电源，利用高频开关技术，其供电电流由一系列窄脉冲构成，可以提供各种电压波形，幅度范围从近似纯直流到很大脉动幅度。除尘器的部分或所有电场装设高频电源后，前电场的收尘效率大幅提高，对后电场的稳定运行也有一定帮助。与常规静电除尘器工频电源相比，高频电源可以做到无火花运行或者少火花运行，这也一定程度上保证了电场能量的无谓消耗，不仅保证电场稳定运行，还节约一定的电耗。高频电源作为节能型电源，其主要优点为效率高、损耗低、功率因数高，特别对于灰比电阻较高的烟气，其窄电流脉冲和宽调节范围的特性，可以显著提高除尘效率。据运行测试，采用高频电源后，节能效率可以达到 40% 以 上，最高 可以到90% ，是对于高比电阻煤种，节能效果显著，其节电原理主要体现为: 1) 功率因数和转换效率高。常规工频电源转换效率与功率因数仅为0. 70 ～ 0. 75，而高频电源设备能达到 0.9 以上，且由于采用三相电源，负载更平衡，电源的整体控制水平显著提高，适应范围更宽，相同除尘效率下，采用高频电源较工频电源能节省电耗 20% 以上，在低负荷工况下，其节能效果更加显著。
（3）平均电压高由静电除尘的原理可知，除尘效率与电场间运行电压值的平方成正比。若采用工频电源，电除尘器在峰值电压运行时电场中容易触发火花。为减少甚至避免触发火花，电极上的运行平均电压值有所限制。由于电压谷值和峰值相差较大，频率较低，因此平均电压值低。若采用高频电源，谐振频率约 3 ～ 4 万 Hz 波系数小于 3%，二次电压波形几乎为平直线，输出电压波动很小，除尘器运行电压值略低于火花发生点电压值即可，因此供电电压和电流平均值都较高，功率的输入增大，除尘效率得到提高。
（4）电压波形多。高频电源能提供各种电压波形，针对各种运行需求，选择最适宜的波形，提高了除尘效率。除尘器供电方式有纯直流供电和间歇供电，可以通过电源控制终端或上位机进行选择，且可手动切换。纯直流供电时，其输出电压近似水平直线，除尘器的运行平均电压值和电流值得到提高，因此适用于灰比电阻中等的烟气。间歇供电时，供电时间任意可调，其更窄的脉冲宽度、更宽的脉冲频率范围和更陡峭的电压上升率，可以减少甚至避免反电晕的发生，除尘效率得到提高。粉尘比电阻较高时，更具反电晕严重程度，设备自动选择间歇供电模式，并采用最佳脉冲宽度和频度，实现最佳除尘效 果，且可以大量节能。
3、优化后电除尘器的性能指标。一般燃煤中的灰分含量越大，则电除尘器的入口含尘浓度会越高。本工程拟燃用的 3 个煤种的灰分含量为: 设计煤种、校核煤种 1 和校核煤种 2 的灰分分别为 22. 31% 、8. 25% 和 25. 09% 。本工程采用电场低低温加高频电源高效干式静电除尘器，所有电场装设高频电源并配套智能型实时控制软件，显著提高除尘效率，并且大大扩展了静电除尘器对煤种的适应性。根据机组投运后的实测数据，除尘器效率可以达到 99. 97% ～99. 99% ，出口浓度设计值为不高于 30 mg /Nm3，运行实测值低于 15 mg /Nm3，且能降低电耗 40%以上。
结论
高效脱硫及除尘一体化超洁净技术后，采用电场低低温加高频电源高效干式静电除尘器、 MGGH 装置、高效脱硫塔及电除尘除雾装置，整套系统协同除尘和脱硫效率更高、对煤种适应性更强，采用该套方案在不设置湿式除尘器的条件下即可满足火力发电厂“超洁净”排放的要求，对节省电厂投资和运行成本，改善环境空气质量、防治酸雨污染、防治扬尘污染、除烟囱出口的“石膏雨”现象等将起到重大作用。
参考文献：
［1］谭学谦.超大型机组湿法脱硫吸收塔喷淋系统设计优化［J］． 南方能源建设，2019，2( 1) : 04．
［2］成明涛，林友新，肖志前． 火力发电厂高温蒸汽管道应力评估与调整［J］． 广东电力，2019( 11) :27．