¿Evaluación del desempeño de la modificación de emisiones ultrabajas de equipos de eliminación de polvo en centrales eléctricas de carbón?
Para que las unidades alimentadas con carbón cumplan con los requisitos de emisiones ultralimpias de 5 mg/m3 o 10 mg/Nm3, los métodos de transformación actuales son principalmente la mejora de la eficiencia de los colectores de polvo existentes y la integración de la desulfuración y tecnología de eliminación de polvo o la adición de electricidad húmeda. Una solución que combina la modificación de los dispositivos recolectores de polvo.
Una central eléctrica alimentada por carbón en Heilongjiang llevó a cabo una transformación con emisiones ultrabajas en las Unidades 2 (1×350MW) y 3 (1×600MW). La caldera de la Unidad 2 es una caldera de carbón de circulación natural, subcrítica, de recalentamiento intermedio primario HG-1170/17.4-YM1. El colector de polvo original es un precipitador electrostático de cuatro campos y dos cámaras. Cada horno tiene dos colectores de polvo. La alimentación es trifásica. El colector de polvo y la fuente de alimentación son fuentes de alimentación de frecuencia industrial trifásicas, y el proceso de desulfuración adopta el proceso de desulfuración de piedra caliza-yeso, con un horno y una torre instalados.
La caldera de la Unidad 3 es una caldera de tambor tipo P subcrítica HG-2030/17.5-YM9, de recalentamiento único y totalmente suspendida. El colector de polvo original es un precipitador electrostático de dos cámaras y cuatro campos eléctricos, y la fuente de alimentación del colector de polvo es una fuente de alimentación de frecuencia variable trifásica. El sistema de desulfuración original adopta tecnología de desulfuración húmeda de piedra caliza y yeso, con un horno y. una torre.
La ruta de transformación de emisiones ultrabajas de la Unidad 2 adopta una ruta combinada de transformar la potencia del pulso del segundo, tercer y cuarto campo eléctrico del precipitador electrostático y agregar un precipitador electrostático húmedo después de la torre de desulfuración. -La ruta de transformación de bajas emisiones de la Unidad 3 adopta una ruta combinada que integra la transformación del suministro de energía de alta frecuencia del primer y segundo campo eléctrico, la transformación de potencia de pulso del tercer y cuarto campo eléctrico y la transformación de desulfuración del precipitador electrostático.
Las evaluaciones existentes de rutas de transformación de emisiones ultrabajas se analizan principalmente desde los aspectos de viabilidad, beneficios económicos y beneficios ambientales. Hay pocas verificaciones experimentales sobre la transformación de equipos de protección ambiental con emisiones ultrabajas, y la mayoría de ellas. son rutas únicas o para una sola unidad, mediante una introducción sistemática a diferentes rutas técnicas de transformación para unidades de 300 MW y 600 MW, pruebas de rendimiento del equipo de protección ambiental transformado y análisis de los datos de prueba verificaron completamente la viabilidad de la ruta de transformación. La viabilidad de la ruta de transformación ha sido plenamente verificada.
1 Ruta de transformación de emisiones ultrabajas de humo y polvo
La capacidad de la unidad de precipitador eléctrico existente representa aproximadamente el 79,9 % de la proporción de las centrales eléctricas de carbón en funcionamiento. La concentración en el diseño original de la salida del colector de polvo es generalmente de 50-50. Alrededor de 100 mg/Nm3, la modificación del precipitador electrostático incluye modificación de la fuente de alimentación de alta frecuencia, modificación de la fuente de alimentación de impulsos, modificación del electrodo móvil, modificación de la bolsa eléctrica, modificación de baja temperatura y gases de combustión. modificación del acondicionamiento, etc. Después de la modificación del colector de polvo, la concentración de emisión de polvo en la salida del colector de polvo generalmente se puede controlar en el rango de 20 ~ 30 mg/Nm3, por lo que solo se puede modificar el precipitador electrostático. ya no cumple con los requisitos de emisiones ultralimpias de 5 mg/Nm3 o 10 mg/Nm3. Es necesario actualizar y modificar el precipitador original para llevar a cabo medidas posteriores de protección ambiental. El método de transformación suele ser la transformación de la tecnología integrada de desulfuración y eliminación de polvo de la torre de desulfuración, o la instalación de un precipitador electrostático húmedo después del sistema de desulfuración.
1.1 Tecnología de mejora de la eficiencia del ESP
En la actualidad, la tecnología de mejora de la eficiencia del ESP más utilizada es la tecnología de transformación del suministro de energía. Se suele utilizar tecnología de transformación que combina el suministro de energía de alta frecuencia con el suministro de energía por impulsos. La fuente de alimentación de alta frecuencia utiliza la forma de "frecuencia de alimentación CA" - "CC" - "inversor CA" - "rectificador de refuerzo" - "CC de alta frecuencia" para la conversión de energía y finalmente obtiene una forma de onda CC pulsante de 4 ~ 40 kHz. .
La fuente de alimentación de alta frecuencia tiene una alta frecuencia de funcionamiento, pequeña ondulación de salida, alto voltaje y corriente promedio, alta eficiencia de conversión y factor de potencia. La fuente de alimentación de alta frecuencia puede garantizar un efecto de ahorro de energía al mismo tiempo que garantiza la calidad. intensidad de carga y es adecuado para procesar aplicaciones de alto voltaje, polvo concentrado, la resistencia específica de la fuente de alimentación de alta frecuencia es difícil de eliminar partículas ultrafinas de humo y polvo, por lo que la fuente de alimentación de alta frecuencia es más adecuada para la transformación. del primer y segundo campos eléctricos. La unidad 3 del primer y segundo campos eléctricos utiliza este método de suministro de energía. Este tipo de transformación.
La transformación de la fuente de alimentación de pulso del precipitador electrostático a menudo adopta la forma de pulso superpuesto de CC, que superpone pulsos de alto voltaje sobre la base de la fuente de alimentación de CC que proporciona alto voltaje de CC. La tasa de aumento de voltaje de la fuente de alimentación de pulso superpuesto de CC es grande (nivel μs), la duración del voltaje del pulso es corta, no es fácil causar una descarga eléctrica, la intensidad máxima del campo eléctrico es alta, la eficiencia de eliminación de polvo es alta y Puede suprimir mejor el fenómeno de la corona trasera. Esta fuente de alimentación de pulso es más cara y más adecuada para la transformación del campo eléctrico final.
Los campos eléctricos de segundo, tercer y cuarto nivel de la unidad 2 y el. Los campos eléctricos de tercer y cuarto nivel de la unidad 3 se transforman de esta manera.
1.2 Tecnología integrada de desulfuración de gases de combustión
La mayoría de las torres de desulfuración en las centrales eléctricas alimentadas con carbón adoptan la forma de torres de pulverización inversa que pueden capturar el polvo fino de los gases de combustión. la zona de absorción. En los gases de combustión en la zona de absorción, el polvo entra en contacto con las gotas de líquido y se captura principalmente mediante tres efectos: colisión inercial, retención y difusión browniana.
Los factores que afectan la eficiencia de eliminación de polvo en la zona de absorción incluyen principalmente el campo de flujo en la torre, la densidad de pulverización y la relación líquido-gas, la atomización de las gotas, etc. En la actualidad, los principales métodos para mejorar la eficiencia de eliminación de polvo del área de absorción incluyen agregar una capa de rociado, modificar la capa de rociado original, agregar una placa de aleación, agregar u optimizar la placa guía, reemplazar boquillas o aumentar el número de boquillas, etc. . La instalación de bandejas de aleación o la instalación de deflectores en la entrada de desulfuración puede optimizar el campo de flujo en la torre, principalmente mejorando la densidad de pulverización y la relación líquido-gas transformando la capa de pulverización original o añadiendo una nueva.
Reemplazar las boquillas o aumentar el número de boquillas puede mejorar el efecto de atomización. La zona de desempañamiento depende principalmente de la gravedad y el impacto inercial para separar las gotas de los gases de combustión. Los eliminadores de niebla se pueden dividir en tres tipos: tipo de placa plana, tipo de cresta y tipo de haz de tubos. La mayoría de las etapas utilizadas en los desempañadores son de 1 a 4. En términos generales, cuanto más grande es la etapa, mayor es la eficiencia de desempañamiento, pero la tasa de aumento es cada vez menor y la pérdida de presión y el costo también aumentan en consecuencia.
El eliminador de niebla del haz de tubos se compone principalmente de un cilindro del haz de tubos, un aumentador de velocidad, un separador, un anillo convergente, un anillo guía y otros componentes estructurales. Las gotas y partículas finas se condensan y se agregan en condiciones de movimiento de alta velocidad para lograr la separación de la fase gaseosa. El eliminador de niebla del haz de tubos se usa generalmente como eliminador de niebla de primera etapa.
La tecnología actual de transformación de emisiones ultrabajas consiste en desmantelar el desempañador original y construir un nuevo desempañador de 3 a 4 etapas. El desempañador de la primera etapa utiliza un desempañador de haz de tubos, y del segundo al cuarto. Se utilizan desempañadores de etapa. El desempañador utiliza un desempañador tipo cresta, y el nivel 57 puede garantizar que la concentración de gotas en la salida sea inferior a 30 mg/Nm3. El sistema de tecnología de transformación integrada de desulfuración y desnitrificación tiene un sistema simple, operación y mantenimiento diarios convenientes, un período de transformación corto y el costo de inversión operativa es menor que el de un precipitador electrostático húmedo. Unidad 3
La torre de desulfuración de gases de combustión de la Unidad 3 se renovó utilizando tecnología integrada de desulfuración de gases de combustión. Después de la renovación, se agregó una capa de pulverización, se instaló un dispositivo de equilibrio del volumen de aire y todas las boquillas de la capa de pulverización. Se reemplazaron y se instaló una capa de tuberías Eliminadores de niebla y Eliminadores de niebla de alta eficiencia tipo cresta de tres etapas.
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1.3 Tecnología de precipitador electrostático húmedo
El precipitador electrostático húmedo se instala entre la instalación de desulfuración y la chimenea para eliminar el humo húmedo saturado después de la desulfuración. Partículas finas como humo, piedra caliza y pegamento de yeso en el aire. Su principio de eliminación de polvo es el mismo que el de la tecnología de precipitador electrostático seco. El precipitador electrostático húmedo forma una película de agua continua en el poste de recolección de polvo, y el agua que fluye precipita el polvo recolectado hacia la tolva de cenizas y lo descarga con el agua. La resistencia de funcionamiento es pequeña, el efecto de eliminación de partículas finas y de metales pesados es bueno y se ve menos afectado por los cambios en los tipos de carbón.
La tecnología del precipitador electrostático húmedo es la misma que la del precipitador electrostático húmedo. Precipitador electrostático húmedo, los cuales forman una corriente continua en la varilla de eliminación de polvo de película de agua.
El precipitador electrostático húmedo puede eliminar el polvo y las gotas de niebla al mismo tiempo. Dado que no hay un dispositivo de golpeteo, no se generará polvo secundario. Según la forma en que fluyen los gases de combustión, los precipitadores electrostáticos húmedos se pueden dividir en tipos de flujo transversal y de flujo radial. Las placas anódicas del precipitador electrostático húmedo de flujo transversal están dispuestas paralelas a la dirección del flujo de aire y las placas anódicas. del precipitador electrostático húmedo de flujo radial están dispuestos perpendicularmente a la dirección del flujo de aire.
El precipitador electrostático húmedo funciona de manera confiable y estable y puede garantizar que la concentración de emisión de polvo sea inferior a 5 mg/Nm3.
Pero es necesario agregar un conjunto de dispositivos a las instalaciones de protección ambiental originales. complejo, la carga de trabajo de mantenimiento es grande y la transformación El ciclo es más largo, el área es más grande y los costos de inversión y operación son mayores.
Se renovó la unidad 2 y se agregó un precipitador electrostático húmedo.
2 Prueba de rendimiento
2.1 Método de prueba
Realizar prueba de rendimiento de las instalaciones de protección ambiental de transformación de emisiones ultrabajas para las Unidades 2 y 3. La Unidad 2 realizará pruebas de rendimiento del precipitador electrostático y del precipitador electrostático húmedo, y la Unidad 3 realizará pruebas de rendimiento del precipitador electrostático y de la torre de desulfuración. Las condiciones de prueba son cuando la carga de la unidad es ≥90. DL/T414-2012 "Especificaciones técnicas para el monitoreo ambiental de centrales térmicas", GB/T16157-1996 "Determinación de partículas en gases de escape de fuentes estacionarias de contaminación y métodos de muestreo de contaminantes gaseosos", GB/T13931-2002 "Rendimiento del precipitador electrostático Método de prueba", GB/T21931-2002 "Método de prueba de rendimiento del precipitador eléctrico", GB/T21931-2002 "Método de prueba de rendimiento del precipitador eléctrico y torre de desulfuración", GB/T21508-2008 "Método de prueba de rendimiento del equipo de desulfuración de gases de combustión alimentados con carbón" y GB /T15187-2017 "Método de medición del rendimiento del precipitador electrostático húmedo". Las ubicaciones de prueba se seleccionan en la entrada y salida del colector de polvo, la entrada y salida de la torre de desulfuración y las secciones de entrada y salida del conducto de humos del precipitador electrostático húmedo. Hay 4 conductos de entrada y salida del colector de polvo, 1 conducto de entrada y salida de la torre de desulfuración y 1 conducto de entrada y salida del precipitador electrostático húmedo. En las Figuras 1 y 2 se muestra un diagrama esquemático de la ubicación de la prueba.
Figura 2 Ubicación de prueba de la Unidad 3
Cuando la carga de la caldera, el colector de polvo y la torre de desulfuración están funcionando de manera estable, se utiliza el método de distribución de red en cada sección para medir simultáneamente los gases de combustión. volumen, temperatura, oxígeno y humedad, y convertir el volumen de gases de combustión medido en volumen de gases de combustión en condiciones estándar, base seca y 6O2. Las muestras de polvo se recolectan utilizando el método de muestreo isocinético. Los cartuchos de filtro se utilizan para el muestreo en la entrada del colector de polvo y las salidas y entradas del precipitador electrostático húmedo. Los cartuchos y las membranas filtrantes se secan antes y después del muestreo y el pesaje, y se calcula la concentración de polvo en función del aumento de peso del cartucho filtrante antes y después del muestreo y el volumen de muestreo en condiciones estándar. Calcule la resistencia del cuerpo y la eficiencia de eliminación de polvo. Los elementos, instrumentos y métodos de prueba detallados se muestran en la Tabla 1, y las fórmulas de cálculo se muestran en las fórmulas (1) a (4).
Tabla 1 Elementos, instrumentos y métodos de prueba
Fórmula de cálculo de la concentración de humo:
En la fórmula. C es la concentración de gases de combustión convertidos, mg/Nm3; g2 es el peso final del elemento filtrante y la membrana filtrante, g1 es el peso inicial del elemento filtrante y la membrana filtrante, g; ; α es el coeficiente de exceso de aire medido; 1,4 es el coeficiente de exceso de aire de 6O2.
Fórmula de cálculo de la eficiencia de eliminación de polvo:
2.2 Resultados de la prueba
La resistencia del precipitador electrostático de la Unidad 2 cumple con el valor de rendimiento garantizado y la eficiencia de eliminación de polvo cumple con el valor de rendimiento garantizado, pero la concentración de salida de humo no cumplió con el valor de rendimiento garantizado del equipo. La razón principal fue que la concentración de humo en la entrada del precipitador electrostático era mayor que la concentración de humo de entrada diseñada. La resistencia, la eficiencia de eliminación de polvo y la concentración de humo de salida del precipitador electrostático húmedo de la unidad alcanzan el valor de rendimiento garantizado del equipo, y la concentración de humo de salida alcanza el valor de rendimiento garantizado. La concentración de humo a la entrada del precipitador electrostático húmedo es menor que la concentración de humo a la salida del precipitador electrostático
17,85 mg/Nm3. Esta parte del polvo se elimina principalmente mediante la torre de desulfuración. Los resultados de las pruebas específicas se muestran en la Tabla 2 y la Tabla 3. La prueba muestra que la Unidad 2 puede cumplir con los requisitos de emisiones ultrabajas de concentración de emisiones de humo y polvo ≤5 mg/Nm3 después de la transformación de emisiones ultrabajas. La ruta de transformación es factible y el efecto es bueno.
La resistencia del cuerpo del precipitador electrostático, la eficiencia de eliminación de polvo y la concentración de polvo de salida de la Unidad 3 pueden cumplir con los requisitos de valor de garantía de rendimiento del equipo. La resistencia de la torre de absorción y la concentración de polvo de salida de la Unidad 3 pueden cumplir con los requisitos de rendimiento. requisitos de valor de garantía. Los resultados de las pruebas específicas se muestran en la Tabla 4 y la Tabla 5, que muestran que la Unidad 3 puede cumplir con los requisitos de emisiones ultrabajas de ≤5 mg/Nm3 después de la modificación de emisiones ultrabajas, y que la ruta de modificación es factible y efectiva.
Tabla 2 Resultados de la prueba de rendimiento del precipitador electrostático de la Unidad 2
Tabla 3 Resultados de la prueba de rendimiento del precipitador electrostático húmedo de la Unidad 2
Tabla 4 Precipitador electrostático de la Unidad 3 Resultados de la prueba de rendimiento del colector de polvo
Tabla 5 Resultados de la prueba de rendimiento del sistema de desulfuración de la Unidad 3
3 Conclusión
Para lograr una concentración de emisión de gases de combustión inferior a 10 mg/ Nm3 o 5 mg /Nm3 o requisitos de emisión inferiores, el equipo de eliminación de polvo de la unidad existente debe actualizarse y transformarse integralmente, y la torre de desulfuración debe integrarse con la desulfuración y eliminación de polvo o se debe agregar un dispositivo precipitador electrostático húmedo a través de emisiones ultrabajas. Transformación de una central eléctrica de carbón en Heilongjiang, el estudio de prueba de rendimiento de las Unidades 2 y 3 muestra que la combinación de aumentar la potencia de pulso del precipitador electrostático y la transformación del precipitador electrostático húmedo se combina con la transformación del precipitador electrostático. enfoque combinado.
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