电除尘系统能耗分析修复的文档格式.docx
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高低压设备联动断电振打功能使高压供电设备
和振打清灰装置有机地联系起来。
当某电场振打达到设定的断电振打的关联次数
时,K型高压硅整流设备接受对应低压设备发来的断电振打信号,自动降低该电
场的运行参数或改变运行方式,对应的振打器开始振打。
增强型定时断电振打功
能由IPC控制,在IPC上设定的断电时间开始断电振打,达到设定的断电时间
后,高压设备自动恢复运行参数振打方式采用可编程控制器(
PLC)时序间歇振
打,振打间隔时间由人为根据运行工况设置。
控制系统设计有火花跟踪控制、间
歇供电运行方式、峰值跟踪控制等。
电除尘器主要设计参数及技术性能见下表
1
所示。
表1
电除尘主要设计参数与技术性能
序号
项目
单位
数据与技术性能
机组额定发电量
MW
600
2
锅炉额定蒸发量
t/h
2028
3
电除尘器有效通流面积
m2
443
4
电场数
个
5
同极间距
mm
410
6
收尘极形式
/
480C
7
阳极板总有效面积(每台炉)
77760
8
电场通道数
2×
36
9
电场同极距
10
每个电场的有效长度
m
4.5
11
四个电场的总有效长度
18
12
电场的有效宽度
14.76
14
电场的有效高度
15
总集尘面积(每台炉)
有效断面积
16
阳极板型式
17
阴极线型式
前二电场为RSB线
后二电场为螺旋线
阳极板振打形式
侧传侧打
19
阴极框架振打形式
顶传侧打
20
比集尘面积
m2/m3/s
82.03
21
驱进速度
cm/s
7.65
22
烟气流速
m/s
1.07
23
进口含尘浓度
g/m3
24
本体阻力
Pa
≤200
25
本体漏风率
%
≤2
26
除尘效率
≥99.6
而根据国家环保总局颁布、实施的GB13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》第三时段标准要求烟尘排放值小于50mg/Nm3。
2014年7月起对除尘系统控制、监测的烟气污染物含量参数的控制标准如下:
烟气污染物国家环保控制标准本厂控制范围最高允许排放浓度。
烟气含尘量<30mg/Nm3脱硫系统入口<30mg/Nm3浊度在线监测值<30mg/Nm3
因此对于王曲电厂以往的电除尘器(烟尘排放值小于100mg/Nm3)就需要改
进,以达到环保要求。
可以往以下两个主要方面进行优化和改进:
使用电袋复合除尘器或者使用更高电压的高压整流装置。
目前每台炉采用两台双室四电场的电除尘器。
电耗主要是高压硅整流电源,
每个电场高压供电设备的额定输出电压为72kV,额定输出电流为1.8A,所以额
定输出功率为:
Pr=72×
103×
1.8=电除尘器运行时,二次电压约为分布取电压值为48kV,电流值为
129.6(kW)(8-1)
40~55kV,二次电流为1~1.2A,根据概率
1.2A为计算的平均值,则运行时的平均功率
为:
P=48×
1.2=
57.6(kW)
(8-2)
两台电除尘器16台高压供电设备的功率为921.6kW。
电除尘器运行时由于受多种因素的影响,实际值可能比这一数值偏大或偏小。
一年按运行5000小时计算,则耗电量为460.8万kWh/年。
电除尘器的运行特点是,锅炉负荷越低,除尘效率越高,电耗也越高;
锅炉满负荷运行时,电耗反而较低。
由于机组常处于低负荷运行,电除尘系统有较大优化空间。
(1)充分利用适合处理大烟气量和第一电场收尘绝对量大的特点,最大限度发挥电除尘器的特长,在新型除尘器中前级布置为电除尘器。
(2)在大量粉尘被前级电除尘器捕集后,后级采用拦截式的高效布袋除尘器,此时滤袋的粉尘负荷大大降低,阻力减少,清灰周期延长,布袋除尘器的缺点被弥补,而布袋除尘高效率、对粉尘特性要求低等一系列优点得到发挥。
(3)新型除尘器的布置方式、占地位置应与常规除尘方式相当,设备的性能价格比应当得到提高。
(4)新型除尘器的除尘效率等性能指标有明显的优势,并保证做到长期稳定、高效运行,检修维护工作量小,运行费用低。
(5)在锅炉在满负荷状态下,除尘排放浓度一般在15~25mg/Nm3之间,设备阻力通常保持在500~600Pa,在去掉二三电场后,大大降低了除尘器的运行电耗。
(6)经济分析:
改造前,每台炉电除尘器年运行电费大约为460.8万
*0.35=161.28万元,也就大约每台除尘器运行电费
80
万,年维修费用约
35
万元,
改造后,每台炉的电布除尘器的年运行电费为28.4
万元,电场维修费约
12万元,按
每4年更换一次布袋需250万元计,每年需增加维护费为
62.5万元,则每年可减少
成本为12.1万。
如考虑改造后,每年每台炉减少停运一次,可增加效益
30
万元。
改造后,每年每炉可减少粉尘排放费用14万元。
综合考虑:
每年每台炉可节省费用
为56.1万元(不考虑设备投资)
(1)由电除尘收集粉尘总量的
80%~90%,由布袋除尘器收集剩下
10%~20%
的粉尘。
(2)烟气中荷电粉尘的作用
a、扩散作用:
带相同电荷的粉尘相互排斥,迅速在后级空间扩散,形
成均匀分布的气溶胶悬浮状态,使得后级布袋各室浓度均匀,流速均匀。
b、吸附和排斥作用:
带异性电荷的粉尘相互吸附,产生电凝并作用,使细颗粒粉尘凝并成较大颗粒粉尘利于捕集;
相同极性粉尘相互排斥,使得沉积到滤袋表面的粉尘颗粒排列有序,形成的粉尘层透气性好,孔隙率高,剥离性好。
(1)根据烟气工况特点解决长寿命滤料的选用问题;
(2)根据锅炉点火燃油工况,要解决滤袋防粘油问题;
(3)根据电厂运行特点,保证前级电场高效投运,解决电场的结构问题和高压电气的控制问题,保证前级电场的高效稳定可靠运行,前级电场的收尘效率对后级布袋的粉尘负荷有很大影响,前级电场收集下越多的粉尘,流到后级布袋的粉尘越少,同时,粉尘荷电越充分,越有利于整台除尘器的性能改善,并且前级电场高效稳定可靠的运行特性至关重要。
(4)解决好电场与布袋之间的气路联接和气流分布问题,确定电除尘和布袋除尘的除尘负荷的合理分担,实现在同一除尘器内同时满足电除尘和布袋除尘的运行条件,以保障电袋复合除尘器的高效稳定经济运行。
(5)解决燃烧煤种变化引起烟气工况变化的滤袋阻力控制问题,有效地降低电袋复合除尘器的系统阻力,研究电袋除尘的高效稳定经济运行的关键技术,包括清灰和温控等问题。
(6)解决锅炉出现各种异常故障时的滤袋保护问题。
(1)粉尘特性的影响
粉尘特性有粒径分布、真密度、粘附性、比电阻等,其中粘附性大到一定值后会阻碍滤袋的清灰性能,增加滤袋初始阻力。
(2)烟气性质的影响
烟气主要有温度、压力、成分、湿度、流速、含尘浓度等特性,其中温度和烟气成分对滤袋的使用寿命影响大,温度越高、不利滤袋纤维的成分含量越高加快滤袋老化速度,缩短滤袋使用寿命,当超过滤袋耐受温度时会毁坏滤袋。
同时
温度升高加大烟气体积,提高滤袋过滤风速会增加阻力。
PPS滤袋长期运行的适合温度在160℃以下,烟气含氧量在8%以下。
烟气湿度大时烟尘表面附着力加大,不利于滤袋清灰。
湿度大并要避免除尘器在露点温度以下运行,以防止结露糊袋。
流速、含尘浓度增大时将会增加滤袋阻力。
(3)结构的影响
电极几何因素影响电区的效率,合理的袋区结构可以避免滤袋的不均匀破损,合理的气路结构可以降低本体的压损。
电袋两区之间的气流分布结构更是影响滤袋的稳定性和阻力特性。
(4)操作因素的影响
电区需要合理设定电压电流参数,前区需要更大的二次电流以保证预除尘效率,同时要设定合理的振打清灰周期,清灰过于频繁产生的二次扬尘增加袋区的阻力,并增加振打机构的故障发生率。
袋区需要合理设定清灰制度,满足运行的前提,清灰压力低、清灰周期长利于滤袋的使用寿命。
灰斗的及时排灰是保证除尘器稳定运行和安全的重要运行举措。
(1)原电除尘器为双室四电场结构,为节省改造周期和降低改造费用,方案中保留一电场和二电场第一分区,利用原有的电除尘器的外壳,在顶部进行适当的改造,在拆除二、三、四电场内的芒刺、极板、振打装置、高压硅整流装置和出口喇叭后,尾部增加部分壳体,采用布袋除尘器的复合结构,阳极振打器全部
更换。
滤袋采用了进口的防水、防油、防腐、防糊袋、抗氧化,耐高温190℃以
上的PPS+PTFE覆膜结构。
在出口集合烟道和原电除尘之间设置旁路烟道,设置必要的扶梯平台,对原有设备的钢结构进行适当的补强。
1.进气烟箱2.灰斗3.壳体4.收尘极5.振打装置6.导流装置7.滤袋
8.清灰系统9.净气室10.提升机构11.出气烟箱12.人孔门图1电袋复合型除尘器的结构形式
(2)电袋复合式除尘器的基本参数(参考相似电厂改造的电袋复合式除尘器,具体数据根据现场测定再做修改):
项
目
单
位
设计基本参数
除尘效率(设计烟气含尘量)
99.81(估计和之前对比)
除尘器出口烟尘排放保证值
mg/Nm3
≤30
设备总阻力(正常/最大)
850/1200
入口实际烟气体积(修正)
m3/h
2200000
≤2.5
噪声
dB
<
85
除尘器正常使用温度
℃
160
滤袋使用寿命
h
≥35000
外形尺寸
m×
见现场
除尘器总图(平、断面图)
292
壳体设计压力(负压,正压)
kPa
±
6kPa
瞬间压力
9.8kPa
每台除尘器灰斗数量
灰斗料位计型式
射频导纳
每台除尘器总重量
吨
主保温层厚度/数量
mm/m3
100/~700
外装饰护板重量
t
电除尘区技术参数
电场列数
列
电场室数
室
总流通面积
584
通道数
27
同极距
405
极板有效高度
13.315
阳极板总重量
阴极线总重量
电场有效长度
5.448
单室电场有效宽度
10.935
总集尘面积
15669
电场风速
≈1.0
比积尘面积
25.64
7.4
停留时间
s
5.19
87.5
高压设备数量
台
6套
阳极振打方式
电磁锤顶部振打
阴极振打方式
阳极板型式及总有效面积
/m2
BE板/15996
阴极线型式及总长度
/m
针刺线/32240
袋除尘区技术参数
处理最大烟气量
M3/h
布袋结构重量
总过滤面积
m2/台
30664
过滤速度
m/min
1.19
滤袋材质
PPS+PTFE覆膜
滤料克重
g/m2
550
滤袋规格
168×
8300
滤袋数量
6992
滤袋允许连续使用温度
190
滤袋允许最高使用温度
190瞬时200
袋笼材质
20#
电磁脉冲阀规格型号
3英寸(进口)
电磁脉冲阀保证使用寿命
150万
清灰压力
MPa
0.2~0.4
布袋清灰方式
在线/离线
可在线、离线
气源品质
无油水
耗气量
Nm3/min
13
(2)对改进后性能进行试验a、漏风率测定
锅炉额定负荷时A电袋除尘器漏风率为
A、B两台电袋除尘器漏风率实测值均小于设计保证值
b、本体阻力测定
,B
电袋除尘器漏风率为
2.5%。
;
试验所测出电袋除尘器测试断面阻力不但含有电袋除尘器本体阻力,而且还包括进口、出口烟道各两个90°
弯头的局部阻力,除去进、出口烟道的局部阻
力,才是电袋除尘器的本体阻力。
根据计算结果,A电袋除尘器实际阻力
为Pa,B电袋除尘器为Pa,电袋除尘器阻力均小于设计保证值
850Pa。
c、电袋除尘器效率试验
A电袋除尘器一电场停运一个供电分区、布袋区全投时,A电袋除尘器除尘
效率为%,B电袋除尘器除尘效率为%,均达到设计保证值99.81%的
要求。
d、烟尘浓度试验
从试验结果看出,在机组负荷350MW,电场在停运一个供电分区及布袋除尘
区全投时,A、B电袋除尘器出口烟尘最大排放浓度折算值分别为mg/Nm3
和mg/Nm3,说明该电袋除尘器出口烟尘排放浓度均小于锅炉最高
允许烟尘排放浓度30mg/Nm3,符合技术协议的要求。
试验测出,A、B两台电袋
除尘器烟尘排放量平均为kg/h。
可根据以上几点试验,确定改造后的电袋复合式除尘器是否达标。
电除尘用高频高压供电技术是当今国际电除尘器供电的前沿技术,该产品与传统的可控硅控制工频电源相比性能优异,具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、成套设备集成一体化、转换效率与功率因数高、采用三相电源对电网影响小等多项显著优点。
特别是可以较大幅度地提高除尘效率,所以它是传统可控硅工频电源的革命性的更新换代产品,实现了电除尘器供电电源技术水平质的飞跃,极大地拓展了电除尘器的适应范围。
高频电源主要有三大优点,最主要的优点是能有效提高除尘效率,其次是能够
节能降耗,并且高频电源采用三相输入,属于绿色电源,对电网不会产生污染。
2008年3月,河南电力试验研究院对三门峡华阳发电有限责任公司#2炉电除尘
器性能进行性能测试,测试内容包括效率对比测试和高频电源的节能测试两个方面。
1、高频电源有效提高除尘效率
高频、源通常能有效降低排放30%以上,甚至高达70%。
高频电源提高除尘效率的主要因素如下四个方面:
(1)、增大电晕功率,提高除尘效率
由电除尘理论可知,电除尘器的效率与带电粒子在电场中的驱进速度ω成正比,
驱进速度与电场强度的平方成正比,电场强度与电场间施加的电压成正比,因此电除尘器的效率与电场的运行电压的平方成正比。
高频电源输出直流电压比工频电源平均电压要高约30%,因为工频电源峰值电压在电除尘器电场中触发火花,显著
的限制了加在电极上的平均电压。
而高频电源谐振频率为30~40KHz,同常规的工频电源相比,高频电源纹波系数小于5%,在直流供电时它的二次电压波形几乎为一条直线,高频电源提供了几乎无波动的直流输出,这使得静电除尘器能够以次火
花发生点电压运行,从而提高了电除尘器的供电电压和电流,增大了电晕功率的输入,提高了电除尘器的效率。
(2)、高频电源有助于后电场T/R运行
一电场安装高频电源能提高一电场的收尘效率,减轻后电场的负担,有助于后电场T/R运行。
采用高频电源后级电场输入功率提高,从电场运行数据看,锅炉电除尘器前电场采用高频电源不仅大幅度提高前电场输入功率,而且对未采用高频电源的后级电场输入功率均有不同程度提高,而且采用的炉电场闪络的火花率低,运行参数稳定;
未采用炉电除尘器对应采用炉每一电场输入功率都低,而且未采用炉闪络频繁,火花率较高,运行参数不稳定。
(3)、高频电源工况适应性强,有效对付高浓度和高比电阻粉尘
1)、高频电源安装于第一电场是解决电晕封闭最有效的手段。
当电除尘器入口粉尘浓度高于35g/Nm3,或者电除尘器高电场风速(大于1.1
米/秒)时,这时即使入口浓度低于35g/Nm3,在高电场下仍然意味着高浓度,即在单位时间内,除尘器单位断面上通过的粉尘量也将相应增加。
含尘浓度太大时,第一电场电流通常很小,提高电流十分困难,这种现象称为电晕闭塞。
高浓度区域离子迁移率很低,电场要求有较高的电场强度,供电电源的二次电压必须相应提高并且得到保持。
工频电源常常采用强行供电和高火花工作方式,但是效果仍然不佳。
在这种情况下,选择高频电源安装于第一电场,可以很轻松将电晕电流提高一倍,有效地解决电晕闭塞的问题。
2)、针对高中低比电阻粉尘选择供电方式
高频电源给除尘器提供接近纯直流到脉动幅度很大的各种电压波形,针对各种特定的工况,可以提供最合适的电压波形,从而提高除尘效率。
通过高频电源控制终端或上位机系统均可对供电方式进行选择。
供电方式分为纯直流供电和间歇供电,可随时手动切换。
纯直流供电输出近似一条直线的输出电压,提高电除尘运行的平均电压和平均电流,适用于中等比电阻的烟气工况。
间歇供电Pon、Poff时间任意可调,具有更窄的脉冲宽度、更宽的脉冲频率选择范围、更陡峭的电压上升率,其目的是减轻反电晕的发生,从而提高收尘效率。
在高比电阻工况条件下,当激发反电晕控制功能后,设备间根据反电晕严重程度自动进入间歇脉冲供电状态并寻找、跟踪最佳的脉冲宽度和脉冲频度,以获得最佳的除尘效果。
毫无疑问,应用间歇脉冲供电可大量节能。
(4)、先进的控制理念
火花检测与控制采用全新硬件检测,对各种火花检测特别可靠,对微弱火花也捕捉无疑。
采用串并联混和谐振拓扑结构的逆变器具有恒流特性,可以有效抑制电场火花的电流冲击,30us内迅速熄灭火花,并且快速恢复电场能量,适应负载的大范围变化。
断电振打与减功率振打功能进一步提高了高频电源的除尘效率。
高频电源设备与上位机构成智能控制系统,具有远程软启动、软停机功能,实现远程监控管理。
设备保护功能完善,具有短路、开路、过流、超温保护等,可在工况恶劣的现场环境使用。
2、高频电源有助于节能降耗
(1)、高频电源一体化结构不占用控制室空间,节省控制电缆成本
高频电源为控制柜和变压器一体化的结构,安装于电除尘器的顶部,因此不占用控制室空间,节约土建成本。
常规工频电源的控制柜与变压器之间需要连接变压器电压电流取样和油温检测的控制电流,高频电源一体化的结构则不需要再连接。
(2)、高频电源高频电源功率因数与效率高有利于节省干式变、电源进线柜和动力电缆成本高频电源功率因数与效率高,因此输入电流、输入功率小,能够降低电除尘器的总负荷,因此能有效降低除尘干式变和电源进线柜的费用,当用户要求自己提供电缆时,动力电缆费用的节省也是相当可观的。
(3)、高频电源输入功率小,能有效节省运行费用
根据试验计算,在额定输出的情况下,单台0.8A/80kV高频电源比工频电源每小时节电5.49kWh,每年节电39.528kWh,按每度电0.485元计算,可节省电费
约2万元。
电除尘供电电源通常都未满负荷输出,这种情况下,高频电源效率基
本保持0.9,而工频电源则下降很快,低至0.7左右,在这种情况下,高频电源节电将更加明显,约可达5万元左右。
3、高频电源为绿色电源
工频电源采用单相输入,对电网有直接污染;
高频电源采用三相输入,且对电网无污染,无缺相损耗,为绿色环保电源。
高频电源为多级变换,电磁兼容好。
高频电源应用,归纳起来目前有三类典型应用情况,一种是与本体改造项目配套,第二种是用于旧电除尘器纯高频电源提效改造,第三种是作为电袋除尘器配套用电源。
上述三种典型应用从现场实际运行及除尘器测试情况看,目前都是成功的。
电袋复合式除尘器在前面有介绍,在此不作赘述,仅介绍前两种应用情况。
1、与本体改造项目配套
与本体改造项目配套,经常是采用“黄金组合”方式,即高频电源用于第一电场,最后一个电场采用机电多复式双区结构电除尘器,有效提高电除尘性能,实现达标排放,是电除尘技术的重大创新。
1)、典型案例1——广东湛江电力有限公司#1炉电除尘器改造前电除尘器情况:
原电除尘器型号:
RWD-KFH/ZHJ229.6-×
32(兰州电力修造厂)
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