电除尘

传统的电除尘器普遍采用工频可控硅电源供电，其电路结构是两相工频电源经过可控硅移相控制幅度后，送整流变压器升压整流，形成100赫兹的脉冲电流送除尘器。新型节能高频高压供电及控制技术则先将三相工频电整流形成直流电，通过逆变电路形成高频交流电，再经升压整流后，形成高频脉动电流供给除尘器，工作频率可达到 20~50 千赫兹，除尘效率可达 99.99%，同时，通过IGBT器件和逆变电路动 态补偿无功功率、消除谐波，可将电网功率因数提升到 0.98 以上，大幅降低现有电源能耗。

本项目成果的原理主要可以概括为以下几个方面：（1）“流动分区、粒径分级、旋流匹配”的高效除雾器的创新设计思路为深入研究旋流除尘除雾原理，提炼高效除雾器关键设计准则，本项目建设了单级/多级除雾器可视化模型实验台（如图2-1），通过实验研究，项目组提出了“流动分区、粒径分级、旋流匹配”的高效除雾器的创新设计思路。具体而言，采用双筒结构来确保满足自旋流液膜的形成条件，增强对小液滴的捕获能力，提高除雾器的抗结垢性能；采用两级/三级弯曲叶片，合理分配每一级的旋流强度，在第一级主要脱除大粒径颗粒并同时保证大颗粒/大液滴不发生大量破裂；对上下游叶片的进出口参数进行协调设计，确保旋流满足匹配条件，实现低压损下的高效可靠脱除。 本项目的创新点如下：①开发了流动分区、粒径分级、旋流匹配的高效除尘除雾器，并开发了高效除雾器的精益化设计系统；②形成了基于多变量自适应的除雾器冲洗水系统控制技术。本项目根本解决了现有除雾器部分负荷脱除效率低、雾滴逃逸高、对上游电除尘器性能要求严格等问题，为烟尘一体化脱除提供了高效可靠的关键设备。

煤电机组实现超低排放后，Hg和SO等非常规污染物成为燃煤电厂下一步烟气污染物治理工作的重点。烟气Hg和SO，污染对环境危害大，严重威胁人体健康，而且超低排放后SO浓度升高，给煤电机组带来空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等一系列问题。北京市地方标准要求燃煤锅炉承排放浓度限值为0.5Hg/Nm，杭州市地方标准已将燃煤机组SO，排放浓度限值列入征求意见稿。 现有环保设备对Hg和SO的协同脱除能力无法应对未来更严格的环保标准要求。燃煤电厂脱除烟气中Hg和SO主要采用单一污染物控制技术，即采用改性活性炭/改性飞灰吸附技术和湿式电除尘技术来分别脱除烟气中Hg和SO。然而，随着污染物控制种美不断增加，烟气净化设备数量逐渐增多，不仅提高了设备投资和运行费用，还使整个末端污染物治理系统更加庞大复杂，占地大、能耗高、运行风险大、副产物二次污染问题十分突出。同时，湿式电除尘设备安装在烟道尾部，在一定程度上能解决燃煤机组SO减排问题，但不能改善上游设备的工作条件，解决不了空预器堵塞、烟道腐蚀等影响机组安全可靠性的问题。利用一套设备实现多污染物协同脱除，已成为当前燃煤电厂可持续发展的必然选择。

燃煤电厂烟尘超低排放主要选用低低温电除尘技术、电袋/袋式除尘技术、脱硫除尘一体化技术和湿式电除尘技术，此类技术改造需要额外増加一套装置，系统复杂，维护工作量大，改造工期长，占地面积大，投资与运行维护费用高。电除尘是烟尘超低排放工艺的首个环节，其出口烟尘质量浓度普遍在30 ~100 mg/m3甚至更高，针对电除尘实施深度提效，使烟尘在源头上实现深度脱除将成为下一步烟尘治理的重点。本项目研发了“电除尘多场耦合深度提效技术”，可实现电除尘出口烟尘质量浓度低至10 mg/m3以下，显著提高了烟尘超低排放的安全性和可靠性，为烟尘超低排放提供了一种新的技术思路。

生产工艺创新，在金属管内、外壁采用自主研发的专用刀具进行刻切加工，使其肋面成为一个曲面与平面的结合体，即“三维”肋化技术，这既是一种新型加工技术，又是强化换热的技术，实现了换热工质从二元流动向三元流动的转变，换热能力、抗积灰能力更强。相较光管、 H型鳍片管、螺旋肋片管，三维内外肋片管在管内、外同时强化换热，使换热器更加高效和紧凑，是一种换热性能优异的高效传热元件。 设计创新，设计三维内外肋片管式GGH系统取代现有脱硫回转式GGH换热器系统，利用脱硫入口高温原烟气直接加热湿式电除尘器出口低温净烟气，将脱硫入口烟温降至85℃以下并将净烟气从47℃升高到80℃以上经烟囱排放，以满足机组超低排放的要求。 三维内外肋片管强化换热技术，对燃煤发电厂应用甚广，不仅适用于回转式GGH、MGGH的改造，同时也可用于空预器、光管换热器、低温省煤器等，基于三维肋片管换热效率高、抗积灰、耐磨损的特性，可广泛应用于各类管式换热器中。 该项目实施后，达到了节能减排的双重效益，比原回转式GGH污染物年排放量降低5%，电耗节省85%。

本项目旨在研究京及周边地区环境空气中重金属污染现状及趋势，建立一套具有自主知识产权的燃煤电厂气态重金属Pb、cd、cr、As、Hg等重金属污染物的测试方法。基于此测试方法，通过现场测试和样品采集，结合实验室分析数据，得出三河电厂烟气重金属含量，计算不同点位的相关重金属排放浓度。计算得出电除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置对烟气中不同形态重金属的去除效率，分析不同大气污染控制设施对烟气重金属排放特征的影响。基于现场测试和实验室分析结果，计算烟气重金属排放量及其排放因子，得出火电厂烟气重金属排放特征。三河电厂自2009年以来开展的汞排放特征测试和控制技术研究为今后进一步开展烟气重金属污染物排放特征研究积累数据、奠定了雄厚的研究基础，通过开展大气汞测试和控制研究，与中国环科院等国内知名科研院所和高等院校建立了以产学研结合为特色的环保新技术研发合作模式，为进一步提升国华集团公司绿色环保形象、增强企业综合竞争力、满足首都圈越来越严格的环保要求、实现可持续发展，在三河电厂继续深入开展烟气重金属排放特征等相关研究具有重要意义和良好的发展趋势。三河电厂烟气重金属排放特征研究的开展，得出了三河电厂超净排放机组的烟气及颗粒物重金属的排放特征和排放规律，分析了脱硫，除尘和湿式电除尘对烟气中重金属含量的影响，进而得出各类重金属在超净排放机组的赋存规律，为今后开展重金属污染控制，改善排放水平，提高空气质量打下了基础，打开了超低排放燃煤电厂烟气重金属测试的先河，为超低排放机组环保性能的研究提供了基础材料。

项目燃用越南本地无烟煤，具有挥发分低、着火难、稳燃难、燃尽难等特点；W火焰锅炉存在因水冷壁壁温偏差过大而导致的鳍片拉裂甚至爆管风险。项目针对无烟煤“三难”特点选用W火焰锅炉技术，并在基本设计阶段将亚临界优化为超临界，开展多项专题优化，比如气泡雾化油枪，针对无烟煤的煤仓旋转清堵技术，电除尘器配用高频电源降低厂用电并提高除尘效率等，都是首次在越南得到应用。项目以境外BOT电厂开发建设运营为载体，充分发挥股东方集团公司优势，完成国际能源产业价值链资源整合，理论结合实际应用先进管理工具和技术、设计理念、施工安装及调试技术等完成项目建设并转入运营。 项目完整的开发、建设和初期运营管理经验，打通了越南BOT燃煤电厂整个产业价值链，对于今后境外大型BOT燃煤电厂项目开发、建设和运营，无论是从技术层面，还是从管理层面，都具有很强的复制推广应用价值。在深入调研国内同类型机组的基础上，率先在越南成功应用很多先进技术，提高了机组可靠性，创举性一次成功完成双机168小时可靠性试运行，2019年机组年利用小时数达7390小时，上网电量达83.65亿kWh。项目“先进、可靠、绿色”示范性电厂已成为镶嵌在“一带一路”上的电力项目“丝路明珠”，也体现了中越两国人民的友谊和两国政府的务实合作，对于进一步推动两国经贸合作和文化交流，构建人类命运共同体具有积极意义。