本發(fā)明涉及一種基于燃煤特性的低低溫電除塵安全高效運(yùn)行方法，屬于火力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著環(huán)境污染問題的日益突出，國家對火電機(jī)組各主要污染物排放指標(biāo)提出了更高要求?，F(xiàn)有的常規(guī)干式靜電除塵器對于新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)尤其是超低排放標(biāo)準(zhǔn)(煙塵濃度為5mg/Nm3)適應(yīng)性較差，需要提升低低溫電除塵技術(shù)等新工藝技術(shù)的性能。

低低溫電除塵技術(shù)可以擴(kuò)大傳統(tǒng)干式電除塵器的適用范圍，使其滿足最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，是超低排放要求下實(shí)現(xiàn)燃煤電廠高效除塵和穩(wěn)定排放的有效技術(shù)之一。由于當(dāng)前國內(nèi)低低溫電除塵技術(shù)的實(shí)用案例數(shù)量仍然偏少，且應(yīng)用時(shí)間普遍較短，對于低低溫除塵設(shè)備的最優(yōu)化運(yùn)行方法、基于不同燃煤特性指導(dǎo)入口煙溫的控制策略、煤質(zhì)參數(shù)與低溫腐蝕關(guān)系等方面均缺少系統(tǒng)性研究，現(xiàn)有技術(shù)存在以下一些問題。

低低溫技術(shù)對不同煤種的適應(yīng)性有差異，廠家的給定運(yùn)行參數(shù)(如低低溫除塵器入口煙氣溫度值等)只有對設(shè)計(jì)煤種和校核煤種的計(jì)算評估；在燃用其他煤種時(shí)，存在因?yàn)闊煔鉁囟冉档图觿〉蜏馗g風(fēng)險(xiǎn)的可能性，缺少一種可操作的量化風(fēng)險(xiǎn)評估辦法以及降低相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的可操作手段來保證電除塵器的安全運(yùn)行。

除塵設(shè)備入口煙氣溫度的設(shè)置直接與除塵效率相關(guān)，控制煙溫在特定范圍內(nèi)有提升除塵性能的效果；而設(shè)計(jì)單位只給出了一個(gè)大致的運(yùn)行溫度建議值，缺少匹配具體燃用煤種的一種運(yùn)行煙溫指導(dǎo)方法；隨著機(jī)組燃用煤種的變化，設(shè)計(jì)值并不是最佳運(yùn)行值，需要有一種方法根據(jù)燃用煤種的煤質(zhì)參數(shù)確定最優(yōu)運(yùn)行煙氣溫度，來實(shí)現(xiàn)低低溫除塵器的高效運(yùn)行。

針對目前現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，實(shí)有必要進(jìn)行研發(fā)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種通過低低溫電除塵煤質(zhì)適應(yīng)性風(fēng)險(xiǎn)評估，避免燃用不同煤種可能帶來的低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)增加問題，并結(jié)合混煤技術(shù)，降低發(fā)生低溫腐蝕的可能性；解決低低溫除塵設(shè)備運(yùn)行煙溫固定，無法匹配燃用煤種特性進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的問題；基于酸露點(diǎn)計(jì)算法與亞微米顆粒物控制機(jī)理的最佳運(yùn)行煙溫計(jì)算方法，得到最佳入口煙氣溫度值，指導(dǎo)低低溫除塵器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)除塵效果的提升的基于燃煤特性的低低溫電除塵安全高效運(yùn)行方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于燃煤特性的低低溫電除塵安全高效運(yùn)行方法，步驟如下：

第一步，結(jié)合電廠實(shí)際運(yùn)行情況，檢測燃用煤種，根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告獲得燃煤特性參數(shù)；

第二步，根據(jù)除塵設(shè)備入口位置煙道內(nèi)煙塵濃度和硫酸霧濃度的值，計(jì)算除塵器發(fā)生低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)因子，確定是否需要進(jìn)行混煤，以提升安全性；

第三步，根據(jù)煙氣中酸露點(diǎn)計(jì)算法公式，結(jié)合煤質(zhì)分析報(bào)告中的燃煤特性參數(shù)計(jì)算得到低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度上限；

第四步，根據(jù)亞微米顆粒物脫除效率與煙溫關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果，即亞微米顆粒物控制機(jī)理設(shè)置優(yōu)化控制溫度，獲得低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度下限；

第五步，根據(jù)第二步的評判與措施，保證低低溫除塵器的安全運(yùn)行，根據(jù)第三步、第四步的計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)低低溫除塵器的溫度控制策略，實(shí)現(xiàn)全粒徑范圍顆粒物的高效脫除效果。

本發(fā)明基于燃煤電廠的煤質(zhì)分析參數(shù)，根據(jù)具體燃用煤種計(jì)算關(guān)于低低溫除塵器運(yùn)行的低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子，并且給出了利用混煤技術(shù)有效提升高風(fēng)險(xiǎn)因子煤種運(yùn)行安全性的解決方案，增加設(shè)備長期運(yùn)行的安全可靠性。同時(shí)，本發(fā)明還根據(jù)“酸露點(diǎn)計(jì)算”與“亞微米顆粒物控制機(jī)理”提出了低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度范圍，可實(shí)現(xiàn)全粒徑顆粒物更高效脫除的環(huán)保效果。

進(jìn)一步地，第二步，通過實(shí)測獲得煙塵濃度和硫酸霧濃度數(shù)據(jù)或根據(jù)燃煤特性參數(shù)計(jì)算煙塵濃度和硫酸霧濃度的值。

進(jìn)一步地，計(jì)算低低溫除塵器低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子F，其包括以下步驟：

S301，獲取除塵器入口煙道煙塵濃度值A(chǔ)，可通過實(shí)測或計(jì)算得到，本發(fā)明計(jì)算過程如下：

$A=1000000\×(\frac{A_{ar}}{100}+\frac{q_4}{100}\×\frac{Q_{ar,net}}{33913})\×a_f\÷(B_{19}-B_{20})$

$B_{19}=(1-\frac{q_4}{100})\×(\frac{Q_{ar,net}}{4026}+0.77+1.0161*(\mathrm{\α}-1)*B_{18})$

B₂₀＝0.1116×H_ar+0.012×M_t+0.0161×(α-1)×B₁₈

B₁₈＝0.0889×(C_ar+0.375×S_ar)+0.265×H_ar-0.0333×O_ar

其中q₄為機(jī)械未完全燃燒損失(％)，a_f為飛灰份額，α為過量空氣系數(shù)，A_ar為收到基灰水(％)，Q_{ar，net}為收到基低位發(fā)熱量(千焦/千克)，H_ar為收到基氫(％)，M_t為全水分(％)，S_ar為全硫(％)，C_ar為收到基碳(％)，O_ar為收到基氧(％)

S302，獲取除塵器入口煙道硫酸霧濃度值B，也可通過實(shí)測或計(jì)算得到，本發(fā)明計(jì)算過程如下：

$B={\mathrm{\η}}^{,}\×2\×0.85\×\frac{S_{ar}}{100}/(B_{19}-B_{20})\×1000000$

η’為轉(zhuǎn)化系數(shù)；

S303，腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子計(jì)算公式：F＝B/A×1000。

進(jìn)一步地，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因子計(jì)算值，當(dāng)F≤5時(shí)除塵器低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較小，無需混煤可直接燃用。

本發(fā)明計(jì)算出腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子，無需復(fù)雜的低低溫電除塵煤質(zhì)適應(yīng)性風(fēng)險(xiǎn)評估，利用煤質(zhì)分析獲得的參數(shù)計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)，指導(dǎo)運(yùn)行；并結(jié)合混煤技術(shù)，降低發(fā)生低溫腐蝕的可能性。

進(jìn)一步地，第三步，根據(jù)酸露點(diǎn)計(jì)算法，計(jì)算最佳運(yùn)行溫度上限，即計(jì)算煙氣酸露點(diǎn)溫度T₁上限，過程如下：

T₁＝T_ld，w+ΔT

$T_{ld,w}=\frac{238\×({\mathrm{logP}}_w+0.2132)}{(7.5-{\mathrm{logP}}_w-0.2132)}$

$\mathrm{\Δ}T=\frac{201.5\×\sqrt[3]{k\×S_{ar,zs}}}{{1.25}^{(a_f\×A_{ar,zs})}}$

$S_{ar,zs}=1000\×\frac{S_{ar}}{Q_{ar,net}}$

$A_{ar,zs}=1000\×\frac{A_{ar}}{Q_{ar,net}}$

其中，P_w為煙氣中水蒸氣分壓，單位kPa，k為和催化劑層數(shù)相關(guān)的轉(zhuǎn)化系數(shù)，a_f為飛灰份額，A_ar為收到基灰水，Q_{ar，net}為收到基低位發(fā)熱量，S_ar為全硫。

進(jìn)一步地，k的取值范圍1.0～1.3。

進(jìn)一步地，計(jì)算最佳運(yùn)行溫度下限，根據(jù)亞微米顆粒物脫除效率與煙溫關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果，即亞微米顆粒物控制機(jī)理設(shè)置優(yōu)化控制溫度T’，低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度下限的計(jì)算公式為：T₂＝T₁-T’。

本發(fā)明的最佳運(yùn)行溫度根據(jù)具體燃用煤種確定，能夠解決低低溫除塵設(shè)備運(yùn)行煙溫固定(設(shè)計(jì)值)，無法匹配燃用煤種特性進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整的問題；基于酸露點(diǎn)計(jì)算法與亞微米顆粒物控制機(jī)理的最佳運(yùn)行煙溫計(jì)算方法，得到最佳入口煙氣溫度值，指導(dǎo)低低溫除塵器運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)除塵效果的提升。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明基于燃煤電廠的煤質(zhì)分析參數(shù)，根據(jù)具體燃用煤種計(jì)算關(guān)于低低溫除塵器運(yùn)行的低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子，并且給出了利用混煤技術(shù)有效提升高風(fēng)險(xiǎn)因子煤種運(yùn)行安全性的解決方案，增加設(shè)備長期運(yùn)行的安全可靠性。同時(shí)，本發(fā)明還根據(jù)“酸露點(diǎn)計(jì)算法”與“亞微米顆粒物控制機(jī)理”提出了低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度范圍，可實(shí)現(xiàn)全粒徑顆粒物更高效脫除的環(huán)保效果。

本發(fā)明可以應(yīng)用于具有低低溫除塵器的大型火電機(jī)組上，減小燃用不同煤種帶來(低低溫)除塵設(shè)備低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)，給出最佳的入口煙溫值，提升設(shè)備除塵效率；既能夠增加設(shè)備運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)全粒徑范圍顆粒物更好的環(huán)保脫除效果。

附圖說明

圖1為本發(fā)明工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明低低溫電除塵技術(shù)除塵效率提升效果示意圖；

圖3為本發(fā)明低低溫電除塵技術(shù)微細(xì)顆粒物捕集性能增效示意圖；

圖4為本發(fā)明低低溫電除塵最優(yōu)化運(yùn)行策略提效效果示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

相反，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。

一種基于燃煤特性的低低溫電除塵安全高效運(yùn)行方法，步驟如下：

第一步，結(jié)合電廠實(shí)際運(yùn)行情況，檢測燃用煤種，根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告獲得燃煤特性參數(shù)；

第二步，通過實(shí)測獲得煙塵濃度和硫酸霧濃度數(shù)據(jù)或根據(jù)燃煤特性參數(shù)計(jì)算煙塵濃度和硫酸霧濃度的值，進(jìn)而根據(jù)除塵設(shè)備入口位置煙道內(nèi)煙塵濃度和硫酸霧濃度的值，計(jì)算除塵器發(fā)生低溫腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)因子，確定是否需要進(jìn)行混煤，以提升安全性；

第三步，根據(jù)煙氣中酸露點(diǎn)計(jì)算法公式，結(jié)合煤質(zhì)分析報(bào)告中的燃煤特性參數(shù)計(jì)算得到低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度上限；

第四步，根據(jù)亞微米顆粒物脫除效率與煙溫關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果，即亞微米顆粒物控制機(jī)理設(shè)置優(yōu)化控制溫度，獲得低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度下限；

第五步，根據(jù)第二步的評判與措施，保證低低溫除塵器的安全運(yùn)行，根據(jù)第三步、第四步的計(jì)算結(jié)果，設(shè)計(jì)低低溫除塵器的溫度控制策略，實(shí)現(xiàn)全粒徑范圍顆粒物的高效脫除效果。

如圖1所示具體實(shí)施例：

S01，檢測對應(yīng)機(jī)組燃用煤種，根據(jù)煤質(zhì)分析報(bào)告可獲取以下數(shù)據(jù)(見表1)：

表1機(jī)組燃用煤種煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)

S02，計(jì)算低低溫除塵器低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子(F)：

S021，獲取除塵器入口煙道煙塵濃度值A(chǔ)，可通過實(shí)測或計(jì)算得到，本發(fā)明中使用計(jì)算法，過程如下：

$A=1000000\×(\frac{A_{ar}}{100}+\frac{q_4}{100}\×\frac{Q_{ar,net}}{33913})\×a_f\÷(B_{19}-B_{20})$

$B_{19}=(1-\frac{q_4}{100})\×(\frac{Q_{ar,net}}{4026}+0.77+1.0161*(\mathrm{\α}-1)*B_{18})$

B₂₀＝0.1116×H_ar+0.012×M_t+0.0161×(α-1)×B₁₈

B₁₈＝0.0889×(C_ar+0.375×S_ar)+0.265×H_ar-0.0333×O_ar

其中q₄為機(jī)械未完全燃燒損失，根據(jù)煤質(zhì)情況和燃燒方式不同取值范圍在0.5％～8％間，通常液態(tài)排渣煤粉爐對應(yīng)值最低、鏈條爐最高，固態(tài)排渣煤粉爐取值在兩者間；根據(jù)機(jī)組及燃煤情況，本發(fā)明中取為：1.31％。a_f為飛灰份額，取值范圍0.8～0.9，煤粉爐可統(tǒng)一取0.9；本發(fā)明中爐型為煤粉爐，取0.9。α為過量空氣系數(shù)，煤粉爐除塵器前位置可統(tǒng)一取1.4，故本發(fā)明取1.4。其余參數(shù)根據(jù)表1數(shù)據(jù)，計(jì)算可得A＝17319mg/m³。

S022，獲取除塵器入口煙道硫酸霧濃度值B，也可通過實(shí)測或計(jì)算得到，本發(fā)明中使用計(jì)算法，過程如下：

$B={\mathrm{\η}}^{,}\×2\×0.85\×\frac{S_{ar}}{100}/(B_{19}-B_{20})\×1000000$

本發(fā)明中轉(zhuǎn)化系數(shù)η′為煙氣中二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸霧的轉(zhuǎn)化率，對于S_ar≤0.7％的煤種可取3.5％，對于0.7％＜S_ar≤1％的煤種可取3％，對于S_ar＞1％的煤種可取2.5％～1.5％；本發(fā)明中取3.5％，計(jì)算可得B＝46.9mg/m³。

S023，根據(jù)腐蝕風(fēng)險(xiǎn)因子計(jì)算公式：F＝B/A×1000

可得F＝2.71。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因子計(jì)算值，有F≤5，故判斷發(fā)生除塵器低溫腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較小，可以不經(jīng)過混煤直接燃用。

S03，計(jì)算煙氣酸露點(diǎn)溫度T₁(低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度上限)，過程如下：

T₁＝T_ld，w+ΔT

$T_{ld,w}=\frac{238\×({\mathrm{logP}}_w+0.2132)}{(7.5-{\mathrm{logP}}_w-0.2132)}$

$\mathrm{\Δ}T=\frac{201.5\×\sqrt[3]{k\×S_{ar,zs}}}{{1.25}^{(a_f\×A_{ar,zs})}}$

$S_{ar,zs}=1000\×\frac{S_{ar}}{Q_{net,ar}}$

$A_{ar,zs}=1000\×\frac{A_{ar}}{Q_{net,ar}}$

其中，P_w為煙氣中水蒸氣分壓，單位kPa；k為和催化劑層數(shù)及煤質(zhì)情況相關(guān)的轉(zhuǎn)化系數(shù)，取值范圍1.0～1.3，常規(guī)煤種的2層催化劑布置可取1.1，3層催化劑布置可取1.2；本發(fā)明中取值為1.2；計(jì)算可得，T₁＝96.5℃。

S04，根據(jù)亞微米顆粒物脫除效率與煙溫關(guān)系的試驗(yàn)結(jié)果，即亞微米顆粒物控制機(jī)理設(shè)置優(yōu)化控制溫度T’，低低溫除塵器最佳運(yùn)行溫度下限為T₂＝T₁-T′。

亞微米顆粒物控制機(jī)理為：當(dāng)煙溫低于酸露點(diǎn)(即T₁)，煙氣進(jìn)入低低溫狀態(tài)，除塵設(shè)備的顆粒物脫除性能才能得到提升。但是，若煙溫過低，不僅由于換熱器端差問題、熱回收器設(shè)計(jì)限制等情況，會增大投資幅度，使得經(jīng)濟(jì)性變差；而且，如果煙溫再下降，有可能導(dǎo)致亞微米顆粒物的脫除效果變差。

事實(shí)上，在煙氣溫度降低的情況下，煙塵比電阻隨之降低，顆粒物到達(dá)電極板后的靜電黏附力有可能變小，會出現(xiàn)荷電顆粒物到達(dá)電極后被電極板彈回的情況；而相對而言，亞微米顆粒物本身被荷電捕集的效果最差，且重力作用的影響較小，如果從電極上揚(yáng)起更容易被帶回氣流當(dāng)中去。所以，從優(yōu)化細(xì)顆粒物捕集的角度，最優(yōu)運(yùn)行煙溫不能低于酸露點(diǎn)太多。

根據(jù)低低溫電除塵器亞微米顆粒物脫除效率與煙溫關(guān)系的一系列試驗(yàn)結(jié)果，可知T’∈[2，5]，A_ar＜10時(shí)T’取2；10≤A_ar≤30時(shí)T’取3到4；A_ar＞30時(shí)T’取5。

根據(jù)本發(fā)明中煤質(zhì)參數(shù)情況，可計(jì)算T’取值為3。

S05，確定低低溫電除塵器最優(yōu)安全高效運(yùn)行煙溫T_M的范圍為94-96℃，進(jìn)而設(shè)計(jì)低低溫除塵器的溫度控制策略，實(shí)現(xiàn)全粒徑范圍顆粒物的高效脫除效果，根據(jù)本發(fā)明運(yùn)行的效果如圖2-4所示。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。