随着燃煤电厂“节能减排”的“减排”效果的初步完成， “节能”要求即将被重新明确， 国家强制性能耗标准“除尘器能效限定值及能效等级”已进入报批阶段， 燃煤电厂节能优化势在必行。
以下为本篇论文正文：
摘 要：低低温电除尘技术可实现燃煤电厂粉尘10 mg/m3以下的超低排放要求， 但存在电耗高， 无法满足即将颁布的国家强制性能耗标准的问题， 分析了低低温电除尘器的能耗特点， 提出了蒸汽换热系统应用于瓷套的热风吹扫、灰斗保温加热、灰斗气化风加热的设计方法和问题解决措施， 可实现低低温电除尘器降耗20%以上的节能效果。
关键词：燃煤电厂； 超低排放； 低低温电除尘； 节能； 蒸汽换热；
Abstract: The low-low temperature electrostatic precipitator （ LLT-ESP） can meet the ultra-low emission requirements of below 10 mg/m3 in China. But it also has the defects of high power consumption and can't meet the standard of energy consumption which will be published in the near future. In this paper, the characteristic of system energy consumption in LLT-ESP is analyzed. The study on the steam heat exchange for insulator hot air sweeping, ash hopper heating and gasifying air heating is carried out with the problems solving measures. And it can reduce energy consumption by more than 20%.
Keyword:coal-fired power plant; ultra-low emission; LLT-ESP; energy conservation; steam heat exchange;
一、 引言
随着燃煤电厂“节能减排”的“减排”效果的初步完成， “节能”要求即将被重新明确， 国家强制性能耗标准“除尘器能效限定值及能效等级”已进入报批阶段， 燃煤电厂节能优化势在必行。
低低温电除尘技术已经得到燃煤电厂的广泛认可[1-2], 是燃煤电厂“超低排放”的主流技术， 但能耗问题也引起行业广泛重视[3], 亟需开发和推广有效的节能技术和措施。
二、低低温电除尘器能耗分析
以1台600 MW机组配套的2台双室五电场低低温电除尘器为例， 其中1台电除尘器电耗组成如图1所示。电除尘器电耗由以下组成： （1） 高压供电电源电耗约500 k W, 用于电除尘器内部阴极放电使粉尘荷电； （2） 电除尘器压力降约250 Pa, 折算引风机电耗300 k W; （3） 灰斗保温加热， 约为200 k W, 防止灰的温度降低导致流动性降低， 从而避免灰斗堵塞； （4） 灰斗气化风电加热及增压风机为50 k W; （5） 绝缘瓷套电加热、热风吹扫电加热及风机80 k W; （6） 其他电耗80 k W, 包括照明30 k W、振打电机45 k W, 低压控制系统等。
灰斗保温电加热200 k W, 灰斗气化风的电加热45 k W, 热风吹扫电加热70 k W, 可通过蒸汽换热替代， 可节省能耗约300 k W, 占电除尘器总电耗的20%以上， 存在较大的节能空间。
三、 灰斗蒸汽盘管加热系统设计
1、 灰斗加热
常规电除尘器灰斗加热一般采用板式电加热或管式电加热[4-6], 对小灰斗进行加热， 加热面积小， 一般每只灰斗只需10 k W加热功率。低低温电除尘器由于灰斗内部温度低， 而管式电加热功率小， 无法满足需求， 因此， 一般采用板式电加热， 如图2所示。
在低低温工况下， 烟气温度约90℃， 进入灰斗的灰的温度比常规电除尘器的低， 流动性差， 灰斗需足够加热面积以保证灰的流动性及防腐[7-8], 需更大的加热面积和加热功率， 当采用板式电加热时， 每只灰斗需20 k W~25 k W的加热功率， 能耗较大。
图1 电除尘器电耗分布
图2 板式电加热结构方案
2、 低低温电除尘器灰斗蒸汽加热设计
在灰斗的4面外壁上设置盘管， 如图3所示， 通过向盘管内输送有一定压力和温度的蒸气， 达到加热保温的目的。
图3 灰斗盘管蒸汽加热
加热盘管与灰斗保温通过钢板网隔开， 盘管加热空气层从而形成一层保温空气层， 如图4所示。
3、 灰斗蒸汽加热与电加热比较
电加热可方便启停， 适用于烟气温度工况120℃的常规电除尘器[9], 但由于低低温电除尘器要求更大的加热面积和加热功率， 而蒸汽加热只需消耗燃煤电厂的过热蒸汽， 相对于电加热每年可节约100万元以上加热成本， 约2~4年之内可收回改造投资[10], 经济性优势明显。
图4 灰斗蒸汽加热保温层
4、 灰斗蒸汽加热性能保障措施
为解决蒸汽盘管泄漏问题， 输送流体管采用无缝钢管GB/T 8163, 安装后现场进行水压试验， 汽源压力通过自力式减压阀控制在0.6 MPa~1.2 MPa, 温度在260℃~380℃， 在满足加热要求的同时， 避免压力过大或温度过大引起泄露问题。另外， 可安装自力式降压阀， 以防汽源压力波动过大， 并且设置膨胀节以消除热膨胀。
5、 灰斗蒸汽加热运行效果
为检验加热保温效果， 某600 MW机组低低温电除尘器灰斗现场局部去除保温后， 对出汽管路进行温度测试， 温度最低为122.6℃。因此， 灰斗外壁温度可保证在90℃以上。
四、 瓷套及灰斗气化风蒸汽加热设计
为防止低于酸露点温度的烟气进入电除尘器的绝缘套管内[11], 绝缘子可采用独立小室结构[12], 如图5所示。瓷套设置在小室内， 并且每个小室设置1.5 k W的电加热， 可保证较高运行温度。
图5 绝缘系统示意
当电除尘器在低低温烟气工况下运行时， 由于绝缘瓷套导热性能差， 内壁面温度与烟气温度几乎相同的， 在酸露点温度以下， 存在结露风险， 并且粉尘的粘附可导致瓷套绝缘下降， 甚至出现放电短路现象。为避免绝缘瓷套结露， 通过将加热空气吹入绝缘子室， 在瓷套顶板上设置2个腰孔， 在热风的压力和电除尘器内部负压引力的中心， 将绝缘子室内的热空气吸入瓷套内部， 形成热气回路吹扫瓷套， 避免瓷套积灰和结露。
低低温电除尘器一般设置电加热热风吹扫系统。将加热的空气吹入瓷套内， 以增加热风吹扫速度， 保证足够的表面温度。
低低温电除尘器采用电加热热风发生器时， 加热功率一般为70 k W, 灰斗气化风电加热功率一般为45 k W, 能耗大、加热元件易损坏。为解决以上问题， 设计了蒸汽加热系统， 如图6所示。
图6 蒸汽换热系统
在电除尘器下设置蒸汽换热器， 在风机房设置空气加压风机， 蒸汽换热器利用过热蒸汽将风机引入的加压空气加热， 输送至绝缘室和灰斗气化板， 分别吹扫瓷套表面和气化灰斗内的粉尘， 替代原大功率的电加热器， 达到节能的目的。
湖北某300 MW机组和浙江某1000 MW机组等多台机组低低温电除尘器成功应用了蒸汽换热系统， 电除尘器能耗明显降低。
五、 结语
针对低低温电除尘器提效的同时能耗有所增加的问题， 提出了蒸汽换热系统应用于瓷套热风吹扫、灰斗保温加热、灰斗气化风加热的设计方法和问题解决措施， 工程应用表明， 蒸汽换热系统可降低电除尘器能耗20%以上， 节能效果明显。
参考文献：
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