2300MW号机组EP改造电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告.docx
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2300MW号机组EP改造电除尘器增效节能改造工程可行性研究报告
编号：
大唐渭河电厂
2X300MW机组电除尘器增效节能改造工程
可行性研究报告
北京市中环博业环境工程技术有限公司
2013年12月
摘要
大唐渭河电厂2X300MW机组，烟尘排放浓度44mg/Nm3，排放总量约310t/年。
为响应国家节能减排号召，满足国家《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）的要求，减少烟尘排放浓度，改善当地的大气环境质量，电厂特委托中环博业所就2台机组电除尘器增效改造工程进行可行性研究。
中环博业通过资料收集和现场踏勘的方式，对大唐渭河电厂2X300MW机组的烟尘排放现状以及改造基础条件进行了深入评估。
并针对本工程特点，对通用的烟尘减排技术进行了技术论证。
最终得出了适应环保发展要求，且具备工程实施条件的可行性方案，可行性研究结果总结如下：
1、方案选择：
本工程以30g/Nm3的除尘器入口烟尘浓度作为除尘器改造设计基准，根据烟气参数与现场场地条件以及大唐集团的电除尘技改指导意见，经筛选后拟定两套方案：
方案一：
软稳电源及其电控系统+低低温省煤器
方案二：
软稳电源及其电控系统
2、方案一：
软稳电源改造可先行也可与低低温省煤器加装可同步进行。
移除原有的常规供电电源—硅整流变压器+高、低压微机控制柜，在原位置更换成软稳电源，同时把原电除尘的低压部分，包括低压振打，输灰，加热等兼容到新系统中，方便管理。
在锅炉和发电设备正常运行期间就可以完成更换软稳电源改造。
改造期间不需要停电，逐台切换施工，即停一台电源，改造一台电源，改造后的电源马上恢复供电，以此类推，直至完成全部电源改造。
完成电源改造后再进行DCS系统集成和兼容，最后提供完整优化运行系统。
该方案不改造输灰系统。
将原电除尘器前部入口烟道上增设低温省煤器，将烟气温度从130℃降至100℃，减少工况烟气量、降低电场风速，降低粉尘比电阻。
3.方案二：
根据软稳电源的特点和环保功效，更换软稳电源后除尘效能在常规电源的基础上提高50%，即现在出口排放44.4mg/Nm³，通过换装软稳电源后可使除尘器出口粉尘排放降低至22.4mg/Nm³左右。
经过改造后的除尘效率可达99.937%以上，除尘器出口粉尘排放值为27mg/Nm³，洗尘后为18.9mg/Nm³。
4.工程概算：
软稳电源及其电控系统：
静态投资投资额约为805.68万元。
保证提高除尘效率50%以上，节能50%以上。
5.改造效果：
除尘器入口浓度不超过设计之上限的30g/Nm3的工况下，方案一和方案二，都能使除尘器出口浓度保持在30mg/Nm3以下，满足稳定达标；单台机组每年可减少烟尘排放量29t以上，环境与社会效益显著。
关键词：
电除尘器改造可行性研究电袋除尘器布袋除尘器电控系统高频电源脉冲电源软稳电源低低温省煤器本体小分区横向阳极板投资估算
1.工程概述
1.1工程实施的必要性
1.1.1电厂概况
大唐渭河热电厂位于陕西省咸阳市渭城区正阳镇，始建于1966年，系当年在“靠山、分散、隐蔽”的战略方针指导下，建设的地下战备电厂，安装2×50MW原东德产燃煤汽轮机组，分别于1970和1971年建成投产。
原有机组已于2007年拆除。
热电联产技改后规模为2×300MW等级国产亚临界抽汽供热燃煤机组，1#、2#机组分别于2009年4月和5月投产，同步配套建设烟气脱硫、脱硝设施。
机组采用东方锅炉有限公司生产的DG1025/18.2-6亚临界自然循环锅炉，汽轮机采用哈尔滨汽轮机厂有限公司的N300/C250-16.67/537/537型亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、单抽、凝汽式汽轮机。
电除尘器采用兰州电力修造厂制造生产每台炉尾部设置2台双室四电场静电除尘器。
限于当时国家环保标准计技术水平，原设计标准和要求较低，设计效率99.86%，除尘器出口排放浓度低于50mg/Nm3。
1.1.2除尘器运行现状
电除尘器基本参数
制造厂：
兰州电力修造厂
型式：
卧式双室四电场（单机配两台）
处理烟气量：
1598976m3/h
设计效率：
99.86%
本体漏风：
≤3.0%
本体阻力：
≤245Pa
入口烟尘浓度：
24.5g/Nm3
陕西电力科学研究院#1机组2010年10月19日至2010年11月29日/#2机组2010年12月29日至2011年3月31日测试表明：
#1机组：
．1号炉出力为在895t/h稳定运行时，A台和B台电除尘器进口工况烟气量分别为964687m3/h和917963m3/h，总烟气量为1882650m3/h，折合标准状态为1070285m3/h。
1号炉A、B两电除尘器各电场均正常投入运行时，A台电除尘器的除尘效率为99.90%；B电除尘器的除尘效率为99.85%。
总平均除尘效率为99.87%。
．1号A炉电除尘器漏风率为0.90%，1号炉B电除尘器漏风率为0.53%。
.1号炉电除尘器A1、A2、B1和B2四个除尘室的阻力分别为132Pa、216Pa、232Pa和186Pa。
.1号炉出力在861t/h、燃煤灰份在34.53%稳定运行时，脱硫系统出口烟尘质量流量为42.660kg/h。
干烟气标准状态（6%O2）下烟尘排放浓度为40mg/Nm3。
#2机组：
.2号炉出力在861t/h稳定运行时，A台和B台电除尘器进口工况烟气量分别为815858m3/h和895385m3/h，总烟气量为1711243m3/h，折合标准状态为1022562m3/h。
2号炉A、B两电除尘器各电场均正常投入运行时，A台电除尘器的除尘效率为99.88%，B电除尘器的除尘效率为99.84%，总平均除尘效率为99.86%。
.2号炉A电除尘器漏风率为1.42%，2号炉B电除尘器漏风率为1.23%。
.2号炉电除尘器A1、A2、B1和B2四个除尘室的阻力分别为147Pa、144Pa、159Pa和136Pa。
.2号炉出力在861t/h、燃煤灰份在26.67%稳定运行时，烟囱入口处烟尘质量流量为18.543kg/h，干烟气标准状态（6%O2）下烟尘排放浓度为18mg/Nm3
以上数据显示投产初期，除尘器本体运行良好，达到了设计要求。
为了真正摸清当前的除尘器运行状况配合除尘器提效改造，渭河电厂邀请中环博业技术人员在机组满负荷运行时进行了在线除尘器参数采集，采集的数据表明，燃煤煤质有恶化的趋势，但电除尘仍然能够良好运行，排放浓度符合设计规定的限值，除尘效率虽有降低，但幅度不大。
主要体现除尘器本体特征的主要参数符合（除漏风率外）设计要求。
采集结果如下表：
#1机组
#2机组
机组负荷
MW
300
300
机组负荷
MW
300
300
烟道截面
㎡
9.6
9.6
烟道截面
㎡
9.6
9.6
含湿量
%
7.8
7.4
含湿量
%
7.4
7.40
平均全压
KPA
-3.15
-2.93
平均全压
KPA
-3.31
-3.13
流速
m/s
13.7
14.3
流速
m/s
12.9
13.4
烟温
℃
130
129
烟温
℃
130
129.0
烟气流量
m3/h
472895.7
493823
烟气流量
m3/h
445563.5
463886.1667
采样体积
L
70.4
273.7
采样体积
L
57.8
287.1
标况体积
L
46.5
161.6
标况体积
L
5.1
5.6
含氧量
%
4.7
5.6
含氧量
%
1.32
1.37
过量空气系数
1.29
1.36
过量空气系数
1.32
1.37
折算系数6%O2
%
0.78
0.93
折算系数6%O2
%
0.85
0.93
折算系数
1.8
1.8
折算系数
1.8
1.8
烟尘重量
mg
14419.3
92.7
烟尘重量
mg
13237.3
100.8
烟尘实测浓度
mg/m3
31002
48.9
烟尘实测浓度
mg/m3
33938.3
51.9
烟尘排放速率
Kg/h
8874.3
14.4
烟尘排放速率
Kg/h
9451.2
14.6
折算浓度系数6%O2
mg/m3
24181
45.5
折算浓度系数6%O2
mg/m3
28847.3
48.3
烟尘折算排放浓度
mg/m3
22244.67
40.1
烟尘折算排放浓度
mg/m3
24860.5
44.4
除尘器效率
%
99.82
除尘器效率
%
99.82
设备阻力
Pa
220
设备阻力
Pa
180
漏风率
%
4.2
漏风率
%
3.9
1.1.3除尘器设计/实际燃煤煤质参数
.设计煤质：
煤工业分析（质量百分比）：
序号
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1.1
工业分析：
收到基水分
Mar
%
13.8
12.2
空气干燥基水分
Wad
%
4.93
4.55
收到基灰分
Aar
%
16.33
22.04
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
32.77
34.86
收到基低位发热量
Qnet,ar
MJ/kg
21.49
19.87
1.2
元素分析
收到基碳
Car
%
58.51
53.46
收到基氢
Har
%
3.15
2.94
收到基氧
Oar
%
7.27
8.06
收到基氮
Nar
%
0.53
0.57
收到基硫
Sar
%
0.41
0.73
1.3
可磨性系数
HGI
65
76
1.4
冲刷磨损指数
Ke
3.79
灰成分分析（质量百分比）：
序号
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
二氧化硅
SiO2
%
47.5
50.98
三氧化二铝
Al2O3
%
21.48
18.24
三氧化二铁
Fe2O3
%
6.5
8.77
氧化钙
CaO
%
14.3
12.51
氧化镁
MgO
%
2.0
3.86
氧化钠
Na2O
%
0.6
0.6
三氧化硫
SO3
%
5.12
2.24
二氧化钛
TiO2
%
0.76
1.01
五氧化二磷
P2O5
%
0.201
氧化钾
K2O
%
1.2
1.14
氧化锰
MnO2
0.016
0.008
.实际燃煤
渭河热电厂的常用煤种及煤质分析报告（2012年）：
项目名称
符号
单位
原设计煤种
目前燃煤
全水分
Mt
%
13.8
10.8（一年平均）
工业分析
空气干燥基水分
Mad
%
4.93
2.42（一年平均）
收到基灰分
Aar
%
16.33
28.59（一年平均）
收到基挥发分
Var
%
25.25
23.85（一年平均）
收到基固定碳
FCar
%
46.99
41.78（一年平均）
元素分析
收到基碳
Car
%
58.51
56.11
收到基氢
Har
%
3.15
3.10（一年平均）
收到基氮
Nar
%
0.53
0.8（校核1.1）
收到基氧
Oar
%
7.27
7.29
收到基全硫
St,ar
%
0.41
2.0
发热量
弹筒发热量
Qb,ad
J/g
24770
21830（一年平均）
空气干燥剂高位发热量
Qgr,ad
MJ/kg
24.70
21.7（一年平均）
收到基低位发热量
Qnet,ar
MJ/kg
21.49
19.00（一年平均）
灰熔融性
变形温度
DT
℃
1250
1290
软化温度
ST
℃
1270
1330
半球温度
HT
℃
1280
1340
流动温度
FT
℃
1290
1350
大唐渭河热电厂入炉煤质分析报告（12.5-12.7）（平均值指每天上下午的取样后的计算值，仅供参考）：
测试项目
单位
2013.12.5
2013.12.6
2013.12.7
5、6、7日平均值
全水分
Mt
%
12.4
12.3
12.4
9.37
内在水分
Mad
%
2.14
2.05
2.14
1.77
收到基灰分
Aar
%
33.43
32.16
33.43
32.87
空气干燥基灰份
Aad
%
37.35
35.92
37.35
35.66
收到基挥发份
Var
%
20.79
20.66
20.79
20.8
空气干燥基挥发份
Vad
%
23.23
23.08
23.23
22.56
空干基固定碳
FC,ad
%
37.28
38.95
37.28
39.68
收到基低位发热量
Qnet,ar
MJ/kg
16.59
17.13
16.59
17.61
收到基全硫
St,ar
%
1.21
1.28
1.21
1.41
1.1.4除尘器效率下降的原因分析
①.本体漏风率一定程度上影响了除尘效率。
注：
两次测试的关键数据变化（设计值为技术协议规定的最大值；第一次测试指#1炉2010年10-11月间的测、#2炉2010年12月-2011年1月间的测试；第二次测试为2013年11月时的测试值）
我们从以上关联图可以看出，随着本体漏风率的增大，除尘效率降低，在一定程度上影响了除尘器出口浓度的关联变化。
②.燃用煤种品质降低，灰份升高。
图1-1：
设计值、2012年平均值、2013年12月5/6/7日数据对比
实际燃烧煤种偏离设计煤种，灰份含量变化明显。
1.1.5除尘器改造的必要性
①.满足国家新的环保排放标准的要求。
随着电力的发展和大气恶化，针对火电厂污染物排放的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）业已出台。
按照新的标准，2014年7月1日起，大唐渭河电厂2X300MW机组烟尘排放浓度限值为30mg/Nm3，有可能进一步限制排放至30mg/Nm3。
从统计数据来看，目前机组实际烟尘排放值均小于设计值，满足设计要求，但由于新标准的实施，排放浓度限值进一步降低至20mg/Nm3时，#1、2炉均不能满足排放达标限值，必须进行电除尘技术改造，方能满足或达到新的排放标准。
②.适应主要燃用煤种变化的要求。
从2012年及2013年近期（2013.12.5-12.7日）的统计来看：
实际燃烧煤种煤源发热量逐渐降低，灰分上升较快，烟尘浓度的恶化不可避免。
由此可能引起，除尘器本体部件磨损且长期处于超负荷运行状态，效率下降不可逆转。
③.烟气脱硫工艺的要求。
烟气脱硫工艺对烟气中的粉尘浓度有较为严格的要求，除尘器出口的排烟粉尘浓度高，将对脱硫工艺产生不良影响，进入吸收塔的烟气含尘浓度对脱硫效率影响较大,这是因为烟尘在一定程度上阻碍了SO2与脱硫剂的接触降低了石灰石中Ca2+的溶解速率。
同时，烟尘中不断溶出的重金属会抑制Ca2+与HSO-3反应。
此外,烟尘中的Al3+会与液相中的F-反应生成对石灰石有包裹作用的氟化铝络合物,使脱硫效率降低。
大量研究证明燃煤含硫量越低,对脱硫效率的影响越大,这主要是通常以钙硫摩尔比来计算石灰石用量,燃煤含硫量低,相应所用石灰石量就少，当进入吸收塔前烟尘浓度一定的情况下,烟尘与石灰石比例发生变化,烟尘所占份额越大,对脱硫效率的影响也越大。
另外,烟尘浓度高还会造成塔内积灰以及除雾器堵塞等。
浓度高粒径小的烟尘不但直接影响脱硫效率,还会降低石膏脱水效果,并造成喷头、管道甚至脱水“皮带”塞。
④.节能降耗的要求。
电除尘器是极为重要的环保设备，通常也是火力发电厂的高能耗设备。
常规工频可控硅电源系统在一般情况下的耗电量约占机组容量的4‰。
电除尘器系统的提效节能既可以提升电厂节能降耗建设，同时也降低了运行费用。
陕西电科院2010年11-12月的一次实时记录显示（见下表），电除尘运行二次电压44KV左右，4电场为70KV左右（注：
1,2,3电场极间距为400mm，4电场为450mm），运行电流为：
1电场为590mA；2、3电场约950mA；4电场为900mA。
表1-2:
2010年3约1日#1炉A1电除尘运行电压、电流
#1炉A1室
二次电压（kV）
43
43
43
43
56
二次电流（mA）
588
557
596
600
612
二次电压（kV）
51
53
53
55
55
二次电流（mA）
961
964
966
956
981
二次电压（kV）
44
44
44
45
45
二次电流（mA）
950
955
948
952
949
二次电压（kV）
70
68
71
72
73
二次电流（mA）
759
902
904
906
896
当前渭河电厂采用大连电子研究所的常规电源，电源转化率差，电场平均供电电压不高，采用任何一种新式电源即可提高供电电压，降低二次电流，从而达到节能降耗的目的。
鉴于以上原因，对2台机组静电除尘器进行全面改造是目前国家标准变化的必然选择，通过更换新一代电源技术或结合其它减排方案，即可达到《燃煤电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》中允许烟尘浓度排放≤20mg/Nm3的最新要求，同时实现大幅度节能。
1.2编制依据
①.渭河热电厂提供的电除尘技术协议。
②.国家颁发的有关规程、规定及相应的技术标准。
.热力测试数据。
1.3可行性研究范围和内容深度
依据《火力发电厂可行性研究报告内容深度规定》（DL/T5375-2008），本工程由我所完成的研究范围及深度如下：
——论证本工程建设的必要性；
——落实改造条件；
——就除尘器改造工程建设条件、布置方案进行比较；
——就改造方案及工程内容提出工程设想；
——工程投资估算。
1.4主要技术原则及目标
①.本工程为环保工程改造及节能降耗项目。
②.在锅炉检修停炉期间，电除尘器主体改造完成，具备通烟条件。
③.为节约资金和缩短工期，并在满足技术要求的前提下，尽可能利用现有电除尘器的材料和电除尘器基础。
④.采用先进的除尘器控制系统，除尘器的运行实行自动控制。
⑤.环境保护、职业安全和工业卫生、防火和消防均应符合国家标准。
在满足技术要求的前提下，外形尺寸尽量不变。
1.5除尘器改造设计目标
根据目前国家环保形势及未来发展需要，本工程以30g/Nm3的除尘器入口烟尘浓度作为除尘器改造设计基准，将除尘器出口烟尘排放浓度按30mg/Nm3设计，烟囱入口烟尘排放浓度按20mg/Nm3（α=1.4）考虑。
2.设计原始资料
2.1厂址气象和地理条件：
大唐渭河热电厂位于陕西省咸阳市渭城区正阳镇境内，肖家村车站西北方约1.8km处。
大唐渭河热电厂地处历史文化名城陕西西安市西北三十公里处的咸阳市渭城区正阳镇，行政区划属咸阳管辖，距西安市中心区约30km。
咸阳市渭城区位于陕西省咸阳市南部，关中盆地中部，秦都区以东，渭河以北。
气象资料：
地势北高南低，地形分为平原和台塬两部分。
城区大部分为平原区。
气候：
属暖温带。
年均气温13.1℃，1月平均气温—1.5℃，7月平均气温26.8℃。
年降水量545毫米，无霜期219天。
全年多东北风，冬季多为西北风。
河流：
渭河为区内最大河流，咸阳市渭城区位于陕西省咸阳市南部，关中盆地中部，秦都区以东，渭河以北。
主要气象资料
项目
统计值
出现日期
累年平均气温
3.8℃
累年平均最高气温
11.1℃
累年平均最低气温
-1.5℃
累年极端最高气温
37.4℃
累年极端最低气温
-36.2℃
累年最大积雪深度
22cm
1973年11月4天
多年平均雷暴日数
22.6天
年最多雷暴日数
47天
1957年
多年平均降水量
432.5mm
年最大降水量
664.3mm
1957年
年最少降水量
242.6mm
2000年
日最大降水量
115.2mm
1971年8月15日
一小时最大降水量
79.0mm
1971年7月15日
10分钟最大降水量
21.6mm
1971年6月30日
2.2锅炉燃煤资料
国电环科院脱硫提效可研提供的煤质：
序号
项目
单位
数值
1
燃煤量
t/h
160
2
低位发热量
KJ/kg
17700
3
收到基硫份
%
2.0
4
收到基氧
%
7.27
5
收到基氢
%
3.00
6
收到基氮
%
0.80
7
收到基水份
%
11.00
8
收到基灰份
%
29.63
9
收到基碳
%
46.30
渭河电厂近期取样煤质的煤质：
测试项目
单位
2013.12.5
2013.12.6
2013.12.7
平均值
1
全水分
Mt
%
12.4
12.3
12.4
12.366667
2
内在水分
Mad
%
2.14
2.05
2.14
2.11
3
收到基灰分
Aar
%
33.43
32.16
33.43
33.006667
4
空气干燥基灰份
Aad
%
37.35
35.92
37.35
36.873333
5
收到基挥发份
Var
%
20.79
20.66
20.79
20.746667
6
空气干燥基挥发份
Vad
%
23.23
23.08
23.23
23.18
7
干燥无灰基挥发分
Vdaf
%
38.29
37.21
38.29
37.93
8
空干基固定碳
FC,ad
%
37.28
38.95
37.28
37.836667
9
空干基弹筒发热量
Qb,ad
MJ/kg
19.52
20.13
19.52
19.723333
10
空干基高位发热量
Qgr,ad
MJ/kg
19.37
19.97
19.37
19.57
11
收到基低位发热量
Qnet,ar
MJ/kg
16.59
17.13
16.59
16.77
12
收到基全硫
St,ar
%
1.21
1.28
1.21
1.2333333
2.3灰分分析（原始设计数据）：
序号
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
二氧化硅
SiO2
%
47.5
50.98
三氧化二铝
Al
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