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1、火力发电厂除尘器改造方案的合理优化Rational Optimization of Precipitator RetrofittingScheme of Thermal Power Plant何 文 榜【摘要】介绍了火力发电厂除尘器改造工程的设计方案，论述了工程改造前及改造中如何做到合理优化的方法及依据。结合长春热电二厂 200 MW机组 670 t/h锅炉水膜除尘器改造的实践，进行了概要总结与分析，因地制宜地解决了除尘器改造工程中场地与除尘器总体布置、施工与机组运行的矛盾，获得了较大的经济效益和社会效益。【关键词】发电厂除尘器改造方案优化AbstractThis paper introduc
2、es the design scheme of precipitator retrofit project of thermal power plant, discusses the methods and bases of rational optimization before and during retrofit. Integrating the centrifugal scrubber retrofitting practice of 670 t/h boiler in Changchun No.2 Cogeneration Power Plant, this paper brief
3、ly sums up and analyzes precipitator retrofitting scheme, so as to solve the site and precipitator general layout in the retrofitting project, and the contradiction between construction and unit operation in light of the local conditions, with better economical and social benefit obtained. Key words
4、power plantprecipitatorretrofittingschemeoptimization将水膜除尘器改为高效静电除尘器是使火力发电厂降低烟尘排放量、提高环境保护水平的重要举措，对已投产运行的电厂来说，投资和施工难度都很大，改造又势在必行。因此，改造方案的合理优化对发电厂和社会的效益关系重大。本文结合长春热电二厂除尘器改造的实践，对火力发电厂除尘器改造方案的优化简化如下。1除尘器效率与投资的合理优化已投产运行的火电厂将水膜除尘器改造为静电除尘器的难题之一就是投资问题，而投资的额度又与静电除尘器设计效率密切相关(在其它条件可比的情况下)。进行效率与投资分析比较时，首要的条件是设计
5、的静电除尘器，出口烟尘排放浓度必须满足国家新的环保准确；其次是用发展的观点预测设备剩余寿命在使用年限内，对环保排放标准的提高有何影响，以及一次投资与长远利益的关系。此项工作即要考虑到全地域的环境保护，又要考虑到符合当前乃至久远的国家环保政策。因此效率综合分析与投资，确定最佳点是很重要的。长春热电二厂除尘器改造工程，在确定设计效率和投资时进行了反复论证与比较，一种是已被许多家运行火电厂采用的单室 3电场，另一种是根据改造现场实际和长远利益设计的单室 4电场，其主要参数与投资比较如下：表 1除尘器改造工程主要数据方案 /% p/mg*m-3 n Q1/万元 Q2/万元 Q3/万元 99.2 348
6、 3 1 478 1 037.5 2 535.5 99.6 185 4 1 700 1 121.5 2 821.5差值 0.4 163 1 202 84 286百分比 0.4 46.8 13.48 8.09 11.67注：设计除尘器效率；p出口含尘质量浓度；n电场数；Q 1设备投资；Q 2辅助工程师；Q 3总投资 1.1除尘效率方案单室 3电场(下同)的设计效率 99.2%，出口烟尘排放浓度348 mg/Nm3，因长春热电二厂属于第时段建设投产，符合 GB132231996要求。但作为除尘器改造是 1995年立项，1997 年开工的，属第时段，且长春热电二厂是省会城市电厂，电厂剩余寿命还有 2
7、0多年，根据 GB132231996的要求和提高环保水平重要性综合比较，应选用方案单室 4电场(下同)，即设计效率 99.6%，出口烟尘排放浓度：每标准 m3185 mg，在设备使用年限内基本满足发展的要求。(GB132231996 规定第时段标准：每标准 m3200 mg)1.2投资分析从投资和投资成分比较，方案投资 2 535.5万元。就数量比较，方案投资 2 821.5万元，方案比方案总投资增加 11.28%(其中辅助工程投资增加 8.09%)，但是由于改造的辅助工程费用占总投资总额的 39.7%或更多一些，而方案较方案效率由 99.2%提到到 99.6%，结构由 3个电场增加到 4个电
8、场，出口烟尘排放量减少了 46.8%，投资增加的 11.67%，相当于只增加设备投资。在方案设计、施工组织计划和机械搬运等工作量都是相当的情况下，从长远发展预测，可防止今后重复改造投资，所以从投资综合比较来分析选用方案是合理的。1.3运行可靠性方案为单室 4电场，方案为单室 3电场，当某电场故障停运时，运行中除尘效率的可靠性方案显然高于方案。综上分述，在设计除尘器改造时应从除尘器效率、投资、可靠性 3方面入手。在效率确定后，应首先考虑运行可靠性，尽可能缩小单一电场面积，增加电场数量。从可靠性和投资比例比较，选用单室 4电场，在 4个电场中再缩小供电区域，实行分区供电是除尘效率、可靠性、投资合理
9、性比较合理的选择方法。2本体结构设计与现场布置的优化火电厂中除尘器改造现场的实际情况是很复杂的，平面布置、地下设施都有很多实际问题。所以在结构设计时如何与现场实际结合起来，实现设计结构合理、布局合理、施工方便，是一个值得认真分析但比较重要的问题。长春热电二厂除尘器改造的现场原安装 4台麻石水膜除尘器和 4台文丘里除尘器。通道为高架燃油及化学水等 14条管道，地下设有雨水、下水、冲洗水等管道，对除尘器的结构及布置影响很大。锅炉主厂房至水膜除尘器构架距离为 24.8 m，水膜除尘器直径为 5.4 m，因此在设计时，预留入口烟道走廊 6.3 m。按除尘效率确定每台炉安装 2台静电除尘器，每台除尘器收
10、尘面积为 15 623 m2，每台除尘器分为 4个电场，8 个供电区。13 电场布置在水膜除尘器之前，采用 35.41等距设计，有效截面积 210 m2，极间距 400 mm，阳极板全部采用 480 mm大 C型，共 2 338块，构成 304个阳极板排，第 4电场长度跨水膜除尘器设计，长度 6.91 m，极间距445 mm。12 电场为新型管状芒刺线，34 电场为加固型矩齿线。除尘器本体总长度为 35.41+16.91=23.14 m，入口烟箱至出口烟箱总长度为 30.14 m，宽度为 215.4+3=33.8 m。(其中 3 m为中间走梯)。除尘器高度设计为 30.76 m，其中灰斗底孔高
11、度为 9.5 m，原因是原烟道顶部高度为 9.2 m，这样可在原烟道运行时安装灰斗。13 电场各分为 2个供电区，通过 1台升压变压器的 2个分支隔离开关向电场供电，目的是缩小供电区，当某一电极故障时，停电范围比正常时减少 1/2。13 电场选用输出 72 kV、1 400 mA 高压整流变压器，第 4电场选用输出 80 kV、1 000 mA 2 台高压整流变压器向 2个区供电，这样可以提高运行可靠性和经济性。供电变压器采取高位布置，这样可节约占地，同时也缩短高压电缆供电距离，提高了供电可靠性，降低了电缆造价。高压电缆采用耐压 11 kV交联聚乙烯单芯电缆并护铁管保护，比空气间系绝缘提高了可
12、靠性和减少了占用面积。控制系统采用上位机自动控制，全部运行操作和抄表记录由计算机自动打印和司炉在单控室计算机操作，实现除尘器不设专人值班。除灰系统按水力除灰和干式除灰并存进行设计，在现场施工中留有接口，当煤粉灰综合利用达到一定规模时，装设自动取干灰系统。这样设计的结构，与现场实际合理，可有效地缩短停机时间、减少停机损失、提高除尘可靠性和解决整流变压器占地问题，为实施运行中完成 13 电场的安装创造了条件，取得了很好的效果。3施工安装与机组运行方式的优化水膜除尘器改造为静电除尘器难题之二就是施工与机组运行的矛盾，安排不好，不但影响施工进度与质量，而且要延长机组停运时间。长春热电二厂在除尘器改造工
13、程的总体布置及结构设计时就把安装与机组运行的矛盾进行综合分析，统筹考虑：(1)在结构设计上坚持了满足机组运行中完成 13 电场安装的基础条件。(2)除尘器改造的前期准备和本体安装，施工安排上实现了不停机。在前期过渡工程中各系统(包括化学除盐水、发电机内冷水、燃油管路、油库供热管路、压缩空气等需要过渡改造的管道)工作量都是经过详细计算，机组运行工况计算，在安全可靠的条件下实现了在不停机组的情况下将管路全部由高架过渡到地下，减少了一次机组停机。(3)除尘器 13 电场的支架安装时，利用年度常规的机组小修停机期间将需要穿过水膜除尘器入口烟道的支架进行提前安装，然后封闭，不影响机组的正常运行。(4)1
14、3 电场的安装过程中，机组正常运行，安装工期约 150 d，待 13 电场安装调试合格，停机安装第 4电场。(5)结合机组大修进行第 4电场安装及除灰系统、出、入口烟道安装工作。这一阶段工作很重要，安排合理，可以在大修工期内完成。机组停运进行大修期间，除尘器施工首先是拆除麻石水膜除尘器，同时拆除原烟道及烟道支架。安装入口烟道和除灰设备。在水膜除尘器拆除完结(1720 d)，立即进行第 4电场安装，第 4电场安装(45 d)结束，冷态试验后，除尘器随大修的机组整套启动投入运行。这样安排施工与机组运行方式，每台炉除尘器改造需停炉运行的工作在锅炉大修期间就完成了，按全部停炉进行安装比较可少停炉 11
15、8 d，少损失电量 4.5 312亿 kW*h(按平均 80%负荷计算)，2 台机组可少损失发电量 9.624亿 kW*h，按 0.25元/(kW*h)计算，可减少 2.26亿元的产值损失，对发电厂和社会来说效益是巨大的。目前，国内除尘器改造的安装方法一是停止机组运行，全部拆除后重新安装除尘器，一般需要停机 150180 d(单室 3电场)，这对集资和供热的长春热电二厂来说是困难的，经济损失巨大，特别是东北的气候，供热是非常重要的，这种方法是不可行的。另一种方法就是边运行边安装，这种方法成功地解决了安装与机组运行的矛盾，可有效地缓解安装工期，即减少了经济损失，又可保护按时供热，对改造电除尘器是
16、适用的，是施工工艺和机组运行方式的合理优化。4施工组织与管理的优化除尘器改造工程的施工组织和管理是能否把改造方案的设计思想落到实处，能否使安装质量和进度受控、最终实现整个工程设计目标的关键。因此，在施工组织与管理过程中应重点把握好以下 4个环节：4.1前期准备工作包括设计施工方案、施工计划、施工队伍组织和施工工具落实。前期工作应有技术水平较高，决策能力较强的人主管并负责。在制定方案时要对各种因素进行充分分析和比较，制定出切实可行的最佳方案。这是决定除尘器改造设计水平，投资是否合理的基础。4.2施工安全质量管理包括安全技术组织措施，质检及验收标准，施工作业指导书的编制与实施，这一阶段应在方案确定的基础上对施工作业人员分层次进行安全、技术交底，同时要制定出切合实际的管理制度和奖惩制度，质量验收标准要详细具体，可操作性强。这一环节是对除尘器制造安装质量的全过程检验，是施工管理的核心环节，是除尘器投
