燃煤电厂电除尘器能效评测.docx

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1、燃煤电厂电除尘器能效评测能源发展“十三五”规划中提到“全面实施燃煤机组超低排放与节能改造，推广应用清洁高效煤电技术，严格执行能效环保标准，强化发电厂污染物排放监测:自20*年国家层面出台燃煤电厂烟气超低排放政策以来，全国燃煤电厂超低排放改造如火如荼，且技术种类、流派繁多，鱼龙混杂，虽然均可到达超低排放甚至更低的排放要求，但却忽略了节能要求,未能综合考量设备投资及运行成本。据不完全统计，截至20*年年底，中国超低排放改造已完成约60%,约4.5亿kW,20*20*年煤电新增机组容量约1.6亿kW,且中国已具备一定的超低排放改造及运行经验。为响应“严格执行能效环保标准”的要求，有必要开展电除尘器能

2、效评测研究，挖掘电除尘器的节能潜力，同时进一步规范和完善电除尘行业市场，实现超低改造向节能、减排并重的方向发展。1国内电除尘器电耗及比电耗统计分析常规理解的电除尘器电耗仅指电除尘器高压电耗，这里规定电除尘器电耗为电除尘器高低压供电电耗和电除尘器阻力引起的引风机电耗总和。其中电除尘器高压电耗主要指高压供电电源的电耗，低压电耗包括电除尘器灰斗加热、振打电机、绝缘子加热等设备的电耗。不同电厂电除尘器阻力差异不大，这里均按250Pa计算。电除尘器阻力引起的引风机电耗按式（1）计算。式中：WP为电除尘器阻力引起的引风机单位时间的电耗,(kWh)/h；Q为进入电除尘器入口的工况烟气量，3h;P为电除尘器本

3、体阻力，Pa。烟气量应按实际测试数据为准。鉴于统计数据跨越年度较长，结合当时的平均烟气量情况,300MW、600MW和IOOOMW级机组的电除尘器工况烟气量分别按200X1043h360104m3h,500X104m3h计算。按照式(1)计算电除尘器阻力引起的引风机电耗，并统计电除尘器本体、电源厂家供货的197台电除尘器电耗，其中300MW级电除尘器76台，600MW级电除尘器99台，1000MW级电除尘器22台。统计结果如图1所示,30OMW级电除尘器电耗的最大值、平均值和最小值分别为1637.7kWhh.932kWh/h和482.5kWhh,600MW级电除尘器电耗的最大值、平均值和最小值

4、分别为2828kWh/h、1392kWh/h和536.2kWh/h,IOOOMW级电除尘器电耗的最大值、平均值和最小值分别为4215.6kWh/h、2173kWh/h和1131.8kWhho图1：197台电除尘器电耗统计根据图1的统计结果,计算各除尘器的比电耗值,按式(2)计算。C=WQ(2)式中：C为电除尘器比电耗,kWh/m3；W为电除尘器单位时间的电耗,kWh/h；Q为进入电除尘器入口的工况烟气量,m3/h。国内197台电除尘器比电耗统计结果如图2所示,300MW级电除尘器比电耗的最大值、平均值和最小值分别为0.819Whm3.O.466Whm3和O.241Whm3,600MW级电除尘器

5、比电耗的最大值、平均值和最小值分别为0.786Whm3.0.387Whm3和0.149Whm3,IOOOMW级电除尘器比电耗的最大值、平均值和最小值分别为0.843Whm30.435Whm3和0.263Whm3o600MW级电除尘器比电耗平均值明显小于300MW级电除尘器，而IOOOMW级电除尘器比电耗平均值之所以大于600MW级电除尘器，一方面是因为IOOOMW级电除尘器统计数量有限，且有2台数据较大，拉高了平均值。图2：197台电除尘器比电耗统计2电除尘器能效等级划分及评价根据国家标准编制的相关规定，电除尘器能效等级分为3级,其中1级能效最高，旨在为能效领跑者做支撑,满足要求的产品占比约为

6、5%；2级为节能优秀的评价指标，旨在鼓励电除尘器到达的良好节能水平，满足要求的产品占比约为20%；3级为能效限定值，旨在淘汰或改造比电耗超过此值的高能耗现役电除尘器产品，满足要求的产品占比约为90%o根据机组容量、出口烟气含尘浓度、电除尘器对煤种除尘难易性比照电耗的修正系数，最终确定煤种除尘难易性为“一般”、电除尘器入口烟气含尘浓度不大于30gm3,电除尘器出口烟气含尘浓度为2030mgm3时，电除尘器1级3级能效对应的比电耗及电耗指标如下表1所示。表1电除尘器1级3级能效对应的比电耗及电耗指标当煤种除尘难易性为“较易”或“较难”时，比电耗值应分别乘以0.9或11的修正系数；当电除尘器入口烟气

7、含尘浓度大于30gm3时，比电耗值应乘以1I的修正系数；当电除尘器出口烟气含尘浓度大于15mgm3且不大于20mgm3时，比电耗值应乘以1.2的修正系数；当电除尘器出口烟气含尘浓度不大于15mgm3时，比电耗值应乘以1.4的修正系数。3电除尘器电耗实测手段及计算方法电除尘器电耗测定应在满足机组负荷设计要求且通过168h验收3个月后开展，而且机组应尽量保证是满负荷，不低于90%额定负荷。电除尘器阻力测试方法可参照GB/T13931规定的皮托管、微压计、U型压力计等测试仪器开展测定，电除尘器阻力引起的引风机电耗按式（1）计算。电除尘器高低压电耗可通过三相有功电能表直接测定，也可以根据一次侧电流、电

8、压及功率因数、表计读数计算得到。高压部分的单相电源及三相电源的计算方法分别如式（3）、（4）所示。值得注意的是目前市场上已有较成熟的便携式能效监测设备，如国家电网中国电力科学研究院研制的便携式能效信息集中交互仪，可在线抄读电源参数及烟气温度、压力、流量、湿度等现场数据，实现计量数据的存储、处理、传输等多种功能，且可开源编程运算，可采用GPRS、以太网、无线网络等多种方式与主站服务器开展数据交互。可实现电除尘能效的准确测定。4超低排放项目中电除尘器能效评测4.1低低温电除尘器运行电耗偏高低低温电除尘技术可在经济性较好的前提下实现烟尘超低排放，且兼具S03脱除效率高,是燃煤电厂烟尘超低排放改造的主

9、流技术之一。该技术降低烟气温度至酸露点以下，粉尘特性发生很大变化，包括其工况比电阻大幅降低，颗粒粒径增大等，且烟气击穿电压升高，表现在电源特性上，就是在二次电压变化不大的情况下，二次电流大幅增加，输入功率大幅提高，电除尘器运行电耗增加。采用上节中给出的测试及计算方法，选取某省某A电厂660MW机组、B电厂IOOOMW机组、C电厂IOOOMW机组配套低低温电除尘器为研究对象，分别评测其在满足超低排放要求及设计要求的前提下，电源最大出力及节能模式下的电除尘器电耗及比电耗值，分别如图35所示。图3：A电厂660MW机组低低温电除尘器电耗及比电耗图4：B电厂IOOOMW机组低低温电除尘器电耗及比电耗图

10、5：C电厂IoOOMW机组低低温电除尘器电耗及比电耗A电厂660MW机组配套低低温电除尘器电源最大出力电耗为2035kWhh,高于平均值，在保效节能模式下，电耗为850kWhh,低于平均水平。该机组燃用煤质较好，其飞灰表观驱进速度为396cms,按电除尘器对煤种的除尘难易性评价，属于一般煤种，设计入口烟尘浓度W30gm3,设计出口烟尘浓度W15mgm3,此时电除尘器3级能效分别为0.308Whm3.0.378Whm30.784Whm3,电源最大出力及节能模式条件下的比电耗分别为0.700Wh/m3、0.292Whm3,均低于3级能效值，无需被淘汰，且节能模式下，比电耗低于1级能效值，到达了领跑

11、条件。B电厂IOOOMW机组配套低低温电除尘器电源最大出力电耗为2500kWhh,高于平均值，在保效节能模式下，电耗为1200kWhh,低于平均水平。该机组燃用煤质较好，其飞灰表观驱进速度为51.3cms,按电除尘器对煤种的除尘难易性评价，属于较容易除尘煤种，设计入口烟尘浓度W30gm3,设计出口烟尘浓度W15mgm3,此时电除尘器3级能效分别为0.265Whm3.0.328Whm3.0.68Whm3,电源最大出力及节能模式下的比电耗分别为0.594W/m3、0.285Whm3,均低于3级能效值，无需被淘汰,且节能模式下，比电耗低于2级能效值，到达了被鼓励的条件。C电厂IOOOMW机组配套低低

12、温电除尘器电源最大出力电耗为2900kWhh,高于平均值，在保效节能模式下，电耗为1350kWhh,低于平均水平。该机组燃用煤质较好，其飞灰表观驱进速度为37.7cms,按电除尘器对煤种的除尘难易性评价，属于一般煤种，设计入口烟尘浓度W30gm3,设计出口烟尘浓度0.756Whm3,电源最大出力及节能模式条件下的比电耗分别为0.692Whm3.0.322Whm3,均低于3级能效值，无需被淘汰,且节能模式下，比电耗低于2级能效值，到达了被鼓励的条件。值得注意的是，鉴于超低改造项目运行时间不长，电厂运行人员经验缺陷，一般不敢在节能模式条件下运行，经现场实测,A、B、C三个电厂低低温电除尘器出口烟尘

13、浓度分别为12mgm39.98mgm36.27mgm3,远低于设计值。从机组的实际运行情况看，低低温电除尘器运行电耗偏高，存在较大的降耗空间。4.2湿式电除尘器运行能耗湿式电除尘器可稳定实现颗粒物超低排放，甚至可实现颗粒物低于1mgn3的极低排放,但需额外的投资及运行费用,且除了电耗之外还有水耗与碱耗等。基于金属极板湿式电除尘技术，估算入口烟气量分别为1200000m3h（300MW级机组）、2100000m3h（600MW级机组）和3200000m3h（IOOOMW级机组）在不同除尘效率时金属极板湿式电除尘器的水、电、碱耗量如下表2所示。表2不同机组配套金属极板WESP水、电、碱耗量估算4.

14、3低负荷时电除尘器运行电耗较高鉴于当前煤电产能过剩，煤电利用小时数持续下降，许多机组不得不在低负荷下持续运行，以某F电厂600MW机组为例，根据实测，在100%负荷、75%负荷、50%负荷条件下电除尘器的电耗及比电耗数据如图6所示。F电厂600MW机组在100%负荷、75%负荷、50%负荷条件下电除尘器电耗分别为2280kWh/h、1830kWh/h、1240kWhh,均处在平均值上下。该机组燃用煤质较好，属于一般煤种，设计入口烟尘浓度30gm3,设计出口烟尘浓度W15mgm3,此时电除尘器3级能效分别为0.308Whm3.0.378Whm3.0.784Whm3,均低于3级能效值，无需被淘汰。

15、但随着负荷降低，电除尘器比电耗升高，这主要是因为，一般电源参数通过手动调节，为保险起见，运行人员一般留有较大余量，也就是说，电除尘器在低负荷运行时,存在较大的降耗空间。图6F电厂600MW机组电除尘器电耗及比电耗5结论（1）统计了国内197台燃煤电厂的电除尘器电耗及比电耗数据，并结合机组容量、出口烟气含尘浓度、电除尘器对煤种除尘难易性等比照电耗的修正及反复试算，给出了电除尘器能效评价指标。（2）目前超低排放投运项目中电除尘器除尘性能较好,但普遍存在能耗偏高的现象：低低温电除尘技术提效幅度明显，但运行能耗偏高；湿式电除尘技术可稳定实现烟尘超低排放，但需额外增加一定的运行能耗；机组低负荷运行时，为保证排放达标，留有较大裕量，运行能耗偏高。（3）当前电除尘器运行能耗存在较大的节能空间，建议基于多电场的梯级除尘能力合理分配能效，建立机组负荷、煤质条件等动态响应机制，推出多电源及多类电源的智能化耦合调控技术,在保证除尘性能的前提下，科学合理节能。