“零泄漏”解决燃煤电厂烟气治理新痛点

文章导读

“LVE型‘零泄漏’真空热管换热装置首次成功应用于大型燃煤电厂低低温电除尘系统，填补了该领域的技术空白，技术整体达到国际领先水平，同意通过技术成果鉴定。”9月14日，随着7名行业顶级专家组成的鉴定委员会一锤定音，又一项“国之重器”在“匠从八方来，器成天下走”的千年景德镇锻造出炉。

▲来源：中国电力报         作者：邹春蕾

“LVE型‘零泄漏’真空热管换热装置首次成功应用于大型燃煤电厂低低温电除尘系统，填补了该领域的技术空白，技术整体达到国际领先水平，同意通过技术成果鉴定。”9月14日，随着7名行业顶级专家组成的鉴定委员会一锤定音，又一项“国之重器”在“匠从八方来，器成天下走”的千年景德镇锻造出炉。

从“绿水青山就是金山银山”生态文明思想，到“四个革命、一个合作”能源安全新战略，再到“3060”目标，生态文明治理与能源发展理念一脉相承，推动我国能源体系进入一场极为深刻的转型。清洁发展水平已居全球首位的中国煤电扛起低碳转型发展大旗，脚步不止、步履不停，继续迈向深度节能减排降碳之路。“龙净自2011年投运国内首台与电除尘器配套使用的余热利用换热装置以来，一直致力于研究解决换热装置可能出现的泄露问题。十年磨一剑，课题组及项目组经过夜以继日的攻关和创新研发，终于斩获这项高水平技术成果。”福建龙净环保股份有限公司（以下简称“龙净”）总裁罗如生表示，LVE型“零泄漏”真空热管换热装置成功研发，创造性地将真空热管应用于大型燃煤机组，彻底解决了困扰燃煤电厂常规低温省煤器磨损、泄漏的核心痛点，将为燃煤电厂落实“双碳”目标行动贡献“环保力量”！

典直击燃煤电厂新痛点

九月的瓷都，瓷韵悠悠、秋实离离。记者跟随鉴定委员会的专家们来到国家电投江西公司景德镇发电厂，对LVE型“零泄漏”真空热管换热装置实际运行情况进行现场考察。
登上几十米高的热管换热装置平台，旁边矗立着高大的低低温电除尘装置，脚下是十块巨大的隔板，下方不断有“噼啪噼啪”的声音传来。来自龙净的技术人员打开隔板，向现场专家演示如何用手持监测仪器便捷地在线监测热管换热装置每根真空热管是否换热正常。此时，“噼啪噼啪”的声音更加响亮——这是真空热管内部经过精密物理运作产生的气流运行的声音，犹如正在弹奏一曲电力环保工业与科技创新发展的协奏曲。
景德镇发电厂现有2台66万千瓦超超临界燃煤机组，于2011年建成投产，为满足烟尘达标排放，配备双列两室四电场高压静电除尘器。2016~2017年，该厂应用低低温电除尘技术完成两台机组设备改造，实现超低排放。
此去经年，问题逐渐暴露。“低温省煤器运行多年，受煤质波动、烟尘颗粒浓度场分布与气流分布均匀性差异及机组发电负荷变化等诸多因素影响，换热管受粉尘不断冲刷导致的磨损难于避免，泄漏问题日渐突出。”时任国家电投江西公司景德镇发电厂总工程师黄元进面临着两难选择：低低温省煤器泄露故障频发，给机组安全可靠运行带来极大隐患；若低低温省煤器退出运行，机组又无法满足超低排放。
彼时，环保行业龙头企业龙净也注意到燃煤电厂正遭受烟气余热利用换热装置泄漏故障频繁的困扰。龙净节能总工廖增安告诉记者，低低温高效燃煤烟气处理系统具有高效捕集三氧化硫、稳定提高电除尘效率及烟气余热回收利用等突出的节能环保属性，是我国燃煤电厂实施超低排放改造的主流工艺。但基于烟尘颗粒冲刷的固有特性，传统烟气换热器无法克服终究被磨损的命运；另外，长期中低负荷下积灰问题突出，传统烟气换热器一旦磨损造成泄漏，大量凝结水将进入烟道内造成堵灰风险，并对低低温电除尘器、甚至整个锅炉烟风系统的安全运行产生不良影响。“烟气换热器是低低温烟气处理系统的重要装备，关系着煤电超低排放系统能否安全、可靠的运行，我们必须正视这一普遍现象，迫切找到一种更加可靠、更加安全的升级换代技术，彻底解决电厂的困扰。”

护航燃煤电厂深度节能减碳

“用真空热管换热装置替换传统换热装置。”在一次交流中，龙净提出设想。这一想法立马点燃了黄元进灵感的火花。他多年前就对真空热管进行了研究，大学毕业论文的课题就与此相关。“将真空热管应用于大型燃煤机组，有戏！”
为何对这一技术如此笃定？黄元进说，一方面是对合作多年的伙伴有信心。另一方面是对我国制造业水平有信心。“真空热管已广泛应用在很多场景，技术可靠性得到了市场的验证，虽然在大型燃煤电站还是首次，但当前我国制造业在设计、生产、质量控制等方面都大幅提升，相信能够支撑这项技术实现突破。”
英雄所见略同。2018年，龙净加快了真空热管技术的研发工作，及时与国家电投江西公司组成联合攻关团队，立项开展《超超临界机组真空换热管换热器研究课题》专题攻关。此后3年，历经结构开发设计、厂内试验研究、技术评审、样机开发设计制造及安装、样机性能试验等一系列流程，最终成功研制出LVE型“零泄漏”真空热管换热装置。
这一成果锚定燃煤电厂深度节能及电除尘器高效、安全可靠运行，将电除尘烟气入口水平烟道上的低温省煤装置改造为真空热管换热装置，通过对汽机凝结水的预热处理，减小其在低加系统中所需的蒸汽抽汽量，从而实现少耗煤多发电目的。同时，进入电除尘器的烟气经过换热降温可达到低低温状态（80摄氏度～110摄氏度)，烟尘比电阻、烟气体积流量以及电场烟气通道内的烟气流速也得以降低，使得低低温电除尘等得以高效节能运行，并可满足更加严格的排放要求。
尤为重要的是，该成果核心产品由若干相互独立的真空热管组成，每根热管的管内工质互不相通，并且每根热管的蒸发段放置于烟气侧、冷凝段放置于烟道外部，冷却水和烟气通过绝热段隔板、水套管实现双重物理隔离，如此便可彻底解决当前困扰燃煤电厂低低温烟气处理系统换热装置磨损泄漏引发的系列问题。另外，该成果创新应用基于大数据方法的全生命周期管理及低阻流线型气流分布烟风系统等技术，进一步提升了燃煤电厂节煤、节电及高效除尘等综合效能。

市场空间达200亿元

如果说产品研发考验的是“智力”，那么工程应用则考验“魄力”。谁来做“第一个吃螃蟹的人”？面对这个关乎新技术能否打通“最后一公里”真正走进电厂的现实问题，江西公司组织景德镇发电厂及业内专家进行周密论证，敢为人先，给了这项新技术从无到有直接应用于大型燃煤机组的机会。
2020年12月10日，国内首套LVE型“零泄漏”真空热管换热装置在景德镇发电厂2号66万千瓦超超临界机组投运。示范项目运行8个月后，第三方性能测试显示，真空热管换热装置风阻小于300帕，真空热管换热装置投运后，烟气温度降低42.7摄氏度，换热效果显著；电除尘器出口粉尘浓度从25.4毫克/立方米降至15.5毫克/立方米；降低煤耗1.64克/千瓦时。
“项目运行结果令人满意，多个运行指标都优于新产品的开发设计要求。而且，因为节电、节煤与节水效益可观，我们测算发现，电厂每年可节省526万元的运行费用，3年内即可收回投资。”运行结果出炉让现已任厂长的黄元进悬着的一颗心终于安然落下。
9月14日，中国环境保护产业协会组织专家对该成果进行鉴定，评审委员会一致认为：该成果具有突出的创新性，节能降碳、降耗效果明显，经济、社会和环境效益显著，并建议加快该成果在大型燃煤电厂的推广应用，助力电厂落实“双碳”战略目标。
“项目通过技术鉴定，更加坚定了我们对这项技术的信心。”黄元进透露，燃煤电厂实施超低排放改造后3～5年即出现低低温燃煤烟气处理系统磨损、泄漏，这已是行业共性问题。“自示范项目投运后，许多兄弟电厂过来参观交流，了解项目运行整体情况后，都毫不犹豫地表示要采用这项技术。”
LVE型“零泄漏”真空热管换热装置有力满足了现有低低温燃煤烟气处理系统烟气换热器技术升级换代的迫切需求，将迸发出巨大的发展潜力。经粗略统计，低低温电除尘器作为当前燃煤电厂主流的除尘设备，装机容量按7亿千瓦估算，单位装机投资按25～30元/千瓦核算，国内市场空间有望达到200亿元左右。

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