CN106269250B - 一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，属于火力发电技术领域。现有技术的低低温技术对不同煤种的适应性有差异，存在因为烟气温度降低加剧低温腐蚀风险的可能性，缺少一种可操作的量化风险评估办法以及降低相关风险的可操作手段来保证电除尘器的安全运行。本发明基于燃煤电厂的煤质分析参数，根据具体燃用煤种计算关于低低温除尘器运行的低温腐蚀风险因子，并且给出了利用混煤技术有效提升高风险因子煤种运行安全性的解决方案，增加设备长期运行的安全可靠性。同时，本发明还根据“酸露点计算”与“亚微米颗粒物控制机理”提出了低低温除尘器最佳运行温度范围，可实现全粒径颗粒物更高效脱除的环保效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，属于火力发电技术领域。
背景技术
随着环境污染问题的日益突出，国家对火电机组各主要污染物排放指标提出了更高要求。现有的常规干式静电除尘器对于新环保标准尤其是超低排放标准(烟尘浓度为5mg/Nm3)适应性较差，需要提升低低温电除尘技术等新工艺技术的性能。
低低温电除尘技术可以扩大传统干式电除尘器的适用范围，使其满足最新环保标准要求，是超低排放要求下实现燃煤电厂高效除尘和稳定排放的有效技术之一。由于当前国内低低温电除尘技术的实用案例数量仍然偏少，且应用时间普遍较短，对于低低温除尘设备的最优化运行方法、基于不同燃煤特性指导入口烟温的控制策略、煤质参数与低温腐蚀关系等方面均缺少系统性研究，现有技术存在以下一些问题。
低低温技术对不同煤种的适应性有差异，厂家的给定运行参数(如低低温除尘器入口烟气温度值等)只有对设计煤种和校核煤种的计算评估；在燃用其他煤种时，存在因为烟气温度降低加剧低温腐蚀风险的可能性，缺少一种可操作的量化风险评估办法以及降低相关风险的可操作手段来保证电除尘器的安全运行。
除尘设备入口烟气温度的设置直接与除尘效率相关，控制烟温在特定范围内有提升除尘性能的效果；而设计单位只给出了一个大致的运行温度建议值，缺少匹配具体燃用煤种的一种运行烟温指导方法；随着机组燃用煤种的变化，设计值并不是最佳运行值，需要有一种方法根据燃用煤种的煤质参数确定最优运行烟气温度，来实现低低温除尘器的高效运行。
针对目前现有技术中存在的上述缺陷，实有必要进行研发，解决现有技术中存在的缺陷。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过低低温电除尘煤质适应性风险评估，避免燃用不同煤种可能带来的低温腐蚀风险增加问题，并结合混煤技术，降低发生低温腐蚀的可能性；解决低低温除尘设备运行烟温固定，无法匹配燃用煤种特性进行优化调整的问题；基于酸露点计算法与亚微米颗粒物控制机理的最佳运行烟温计算方法，得到最佳入口烟气温度值，指导低低温除尘器运行，实现除尘效果的提升的基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，步骤如下：
第一步，结合电厂实际运行情况，检测燃用煤种，根据煤质分析报告获得燃煤特性参数；
第二步，根据除尘设备入口位置烟道内烟尘浓度和硫酸雾浓度的值，计算除尘器发生低温腐蚀的风险因子，确定是否需要进行混煤，以提升安全性；
第三步，根据烟气中酸露点计算法公式，结合煤质分析报告中的燃煤特性参数计算得到低低温除尘器最佳运行温度上限；
第四步，根据亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的试验结果，即亚微米颗粒物控制机理设置优化控制温度，获得低低温除尘器最佳运行温度下限；
第五步，根据第二步的评判与措施，保证低低温除尘器的安全运行，根据第三步、第四步的计算结果，设计低低温除尘器的温度控制策略，实现全粒径范围颗粒物的高效脱除效果。
本发明基于燃煤电厂的煤质分析参数，根据具体燃用煤种计算关于低低温除尘器运行的低温腐蚀风险因子，并且给出了利用混煤技术有效提升高风险因子煤种运行安全性的解决方案，增加设备长期运行的安全可靠性。同时，本发明还根据“酸露点计算”与“亚微米颗粒物控制机理”提出了低低温除尘器最佳运行温度范围，可实现全粒径颗粒物更高效脱除的环保效果。
进一步地，第二步，通过实测获得烟尘浓度和硫酸雾浓度数据或根据燃煤特性参数计算烟尘浓度和硫酸雾浓度的值。
进一步地，计算低低温除尘器低温腐蚀风险因子F，其包括以下步骤：
S301，获取除尘器入口烟道烟尘浓度值A，可通过实测或计算得到，本发明计算过程如下：
B20＝0.1116×Har+0.012×Mt+0.0161×(α-1)×B18
B18＝0.0889×(Car+0.375×Sar)+0.265×Har-0.0333×Oar
其中q4为机械未完全燃烧损失(％)，af为飞灰份额，α为过量空气系数，Aar为收到基灰水(％)，Qar，net为收到基低位发热量(千焦/千克)，Har为收到基氢(％)，Mt为全水分(％)，Sar为全硫(％)，Car为收到基碳(％)，Oar为收到基氧(％)
S302，获取除尘器入口烟道硫酸雾浓度值B，也可通过实测或计算得到，本发明计算过程如下：
η’为转化系数；
S303，腐蚀风险因子计算公式：F＝B/A×1000。
进一步地，根据风险因子计算值，当F≤5时除尘器低温腐蚀风险较小，无需混煤可直接燃用。
本发明计算出腐蚀风险因子，无需复杂的低低温电除尘煤质适应性风险评估，利用煤质分析获得的参数计算风险评价指标，指导运行；并结合混煤技术，降低发生低温腐蚀的可能性。
进一步地，第三步，根据酸露点计算法，计算最佳运行温度上限，即计算烟气酸露点温度T1上限，过程如下：
T1＝Tld，w+ΔT
其中，Pw为烟气中水蒸气分压，单位kPa，k为和催化剂层数相关的转化系数，af为飞灰份额，Aar为收到基灰水，Qar，net为收到基低位发热量，Sar为全硫。
进一步地，k的取值范围1.0～1.3。
进一步地，计算最佳运行温度下限，根据亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的试验结果，即亚微米颗粒物控制机理设置优化控制温度T’，低低温除尘器最佳运行温度下限的计算公式为：T2＝T1-T’。
本发明的最佳运行温度根据具体燃用煤种确定，能够解决低低温除尘设备运行烟温固定(设计值)，无法匹配燃用煤种特性进行优化调整的问题；基于酸露点计算法与亚微米颗粒物控制机理的最佳运行烟温计算方法，得到最佳入口烟气温度值，指导低低温除尘器运行，实现除尘效果的提升。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明基于燃煤电厂的煤质分析参数，根据具体燃用煤种计算关于低低温除尘器运行的低温腐蚀风险因子，并且给出了利用混煤技术有效提升高风险因子煤种运行安全性的解决方案，增加设备长期运行的安全可靠性。同时，本发明还根据“酸露点计算法”与“亚微米颗粒物控制机理”提出了低低温除尘器最佳运行温度范围，可实现全粒径颗粒物更高效脱除的环保效果。
本发明可以应用于具有低低温除尘器的大型火电机组上，减小燃用不同煤种带来(低低温)除尘设备低温腐蚀的风险，给出最佳的入口烟温值，提升设备除尘效率；既能够增加设备运行的安全稳定性，同时还可以实现全粒径范围颗粒物更好的环保脱除效果。
附图说明
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明低低温电除尘技术除尘效率提升效果示意图；
图3为本发明低低温电除尘技术微细颗粒物捕集性能增效示意图；
图4为本发明低低温电除尘最优化运行策略提效效果示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，步骤如下：
第一步，结合电厂实际运行情况，检测燃用煤种，根据煤质分析报告获得燃煤特性参数；
第二步，通过实测获得烟尘浓度和硫酸雾浓度数据或根据燃煤特性参数计算烟尘浓度和硫酸雾浓度的值，进而根据除尘设备入口位置烟道内烟尘浓度和硫酸雾浓度的值，计算除尘器发生低温腐蚀的风险因子，确定是否需要进行混煤，以提升安全性；
第三步，根据烟气中酸露点计算法公式，结合煤质分析报告中的燃煤特性参数计算得到低低温除尘器最佳运行温度上限；
第四步，根据亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的试验结果，即亚微米颗粒物控制机理设置优化控制温度，获得低低温除尘器最佳运行温度下限；
第五步，根据第二步的评判与措施，保证低低温除尘器的安全运行，根据第三步、第四步的计算结果，设计低低温除尘器的温度控制策略，实现全粒径范围颗粒物的高效脱除效果。
如图1所示具体实施例：
S01，检测对应机组燃用煤种，根据煤质分析报告可获取以下数据(见表1)：
表1机组燃用煤种煤质分析数据
S02，计算低低温除尘器低温腐蚀风险因子(F)：
S021，获取除尘器入口烟道烟尘浓度值A，可通过实测或计算得到，本发明中使用计算法，过程如下：
B20＝0.1116×Har+0.012×Mt+0.0161×(α-1)×B18
B18＝0.0889×(Car+0.375×Sar)+0.265×Har-0.0333×Oar
其中q4为机械未完全燃烧损失，根据煤质情况和燃烧方式不同取值范围在0.5％～8％间，通常液态排渣煤粉炉对应值最低、链条炉最高，固态排渣煤粉炉取值在两者间；根据机组及燃煤情况，本发明中取为：1.31％。af为飞灰份额，取值范围0.8～0.9，煤粉炉可统一取0.9；本发明中炉型为煤粉炉，取0.9。α为过量空气系数，煤粉炉除尘器前位置可统一取1.4，故本发明取1.4。其余参数根据表1数据，计算可得A＝17319mg/m3。
S022，获取除尘器入口烟道硫酸雾浓度值B，也可通过实测或计算得到，本发明中使用计算法，过程如下：
本发明中转化系数η′为烟气中二氧化硫转化为硫酸雾的转化率，对于Sar≤0.7％的煤种可取3.5％，对于0.7％＜Sar≤1％的煤种可取3％，对于Sar＞1％的煤种可取2.5％～1.5％；本发明中取3.5％，计算可得B＝46.9mg/m3。
S023，根据腐蚀风险因子计算公式：F＝B/A×1000
可得F＝2.71。
根据风险因子计算值，有F≤5，故判断发生除尘器低温腐蚀风险较小，可以不经过混煤直接燃用。
S03，计算烟气酸露点温度T1(低低温除尘器最佳运行温度上限)，过程如下：
T1＝Tld，w+ΔT
其中，Pw为烟气中水蒸气分压，单位kPa；k为和催化剂层数及煤质情况相关的转化系数，取值范围1.0～1.3，常规煤种的2层催化剂布置可取1.1，3层催化剂布置可取1.2；本发明中取值为1.2；计算可得，T1＝96.5℃。
S04，根据亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的试验结果，即亚微米颗粒物控制机理设置优化控制温度T’，低低温除尘器最佳运行温度下限为T2＝T1-T′。
亚微米颗粒物控制机理为：当烟温低于酸露点(即T1)，烟气进入低低温状态，除尘设备的颗粒物脱除性能才能得到提升。但是，若烟温过低，不仅由于换热器端差问题、热回收器设计限制等情况，会增大投资幅度，使得经济性变差；而且，如果烟温再下降，有可能导致亚微米颗粒物的脱除效果变差。
事实上，在烟气温度降低的情况下，烟尘比电阻随之降低，颗粒物到达电极板后的静电黏附力有可能变小，会出现荷电颗粒物到达电极后被电极板弹回的情况；而相对而言，亚微米颗粒物本身被荷电捕集的效果最差，且重力作用的影响较小，如果从电极上扬起更容易被带回气流当中去。所以，从优化细颗粒物捕集的角度，最优运行烟温不能低于酸露点太多。
根据低低温电除尘器亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的一系列试验结果，可知T’∈[2，5]，Aar＜10时T’取2；10≤Aar≤30时T’取3到4；Aar＞30时T’取5。
根据本发明中煤质参数情况，可计算T’取值为3。
S05，确定低低温电除尘器最优安全高效运行烟温TM的范围为94-96℃，进而设计低低温除尘器的温度控制策略，实现全粒径范围颗粒物的高效脱除效果，根据本发明运行的效果如图2-4所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，其特征在于，步骤如下：
第一步，结合电厂实际运行情况，检测燃用煤种，根据煤质分析报告获得燃煤特性参数；
第二步，通过实测获得烟尘浓度和硫酸雾浓度数据或根据燃煤特性参数计算烟尘浓度和硫酸雾浓度的值，根据除尘设备入口位置烟道内烟尘浓度和硫酸雾浓度的值，计算除尘器发生低温腐蚀的风险因子，确定是否需要进行混煤，以提升安全性；
第三步，根据烟气中酸露点计算法公式，结合煤质分析报告中的燃煤特性参数计算得到低低温除尘器最佳运行温度上限；
第四步，根据亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的试验结果，即亚微米颗粒物控制机理设置优化控制温度，获得低低温除尘器最佳运行温度下限；
第五步，根据第二步的评判与措施，保证低低温除尘器的安全运行，根据第三步、第四步的计算结果，设计低低温除尘器的温度控制策略；计算低低温除尘器低温腐蚀风险因子F，其包括以下步骤：
S301，获取除尘器入口烟道烟尘浓度值A，可通过实测或计算得到，本发明计算过程如下：
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B20＝0.1116×Har+0.012×Mt+0.0161×(α-1)×B18
B18＝0.0889×(Car+0.375×Sar)+0.265×Har-0.0333×Oar
其中q4为机械未完全燃烧损失(％)，af为飞灰份额，α为过量空气系数，Aar为收到基灰水(％)，Qar，net为收到基低位发热量(千焦/千克)，Har为收到基氢(％)，Mt为全水分(％)，Sar为全硫(％)，Car为收到基碳(％)，Oar为收到基氧(％)；
S302，获取除尘器入口烟道硫酸雾浓度值B，也可通过实测或计算得到，本发明计算过程如下：
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η’为转化系数；
S303，腐蚀风险因子计算公式：F＝B/A×1000；实现全粒径范围颗粒物的高效脱除效果。
2.如权利要求1所述的一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，其特征在于，根据风险因子计算值，当F≤5时除尘器低温腐蚀风险较小，无需混煤可直接燃用。
3.如权利要求1-2任一所述的一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，其特征在于，第三步，根据酸露点计算法，计算最佳运行温度上限，即计算烟气酸露点温度T1上限，过程如下：
T1＝Tld，w+ΔT
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其中，Pw为烟气中水蒸气分压，单位kPa，k为和催化剂层数相关的转化系数，af为飞灰份额，Aar为收到基灰份，Qar，net为收到基低位发热量，Sar为全硫。
4.如权利要求3所述的一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，其特征在于，k的取值范围1.0～1.3。
5.如权利要求4所述的一种基于燃煤特性的低低温电除尘安全高效运行方法，其特征在于，计算最佳运行温度下限，根据亚微米颗粒物脱除效率与烟温关系的试验结果，即亚微米颗粒物控制机理设置优化控制温度T’，低低温除尘器最佳运行温度下限的计算公式为：T2＝T1-T’。
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