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燃煤电厂烟尘超低排放技术综述

点击次数:597 发布时间:2016-07-13

前言 
  十二五期间,我国平均雾霾天数逐渐增多,空气污染加剧,霧霾严重影响人们身体健康和正常工作、生活秩序。而雾霾天气的形成与一次细颗物PM2.5的排放及环境空气中的二次细颗粒物的形成密切相关。我国的能源消费主要以煤炭为主,发电方式在很长的一段时间内是以燃煤发电为主。《火电厂大气污染排放标准》( GB 13223-2011) 要求在一般地区烟尘排放限值30 mg /m3,重点地区烟尘排放限值20 mg /m3。基于这样的原因,许多大型电厂都安排了电袋复合除尘器,基本上达到了排放要求。2014年9月12日,国家发改委、环境保护部、能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划( 2014-2020)》的通知中,强调严控大气污染物排放,东部地区11个省市新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值,在基准含氧6%条件下,烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50 mg /m3,中部地区8 省则要求接近或达到燃气轮机组排放限值,鼓励西部地区接近或达到燃气轮机组排放限值。 
  1.成熟的除尘器技术 
  目前国内比较成熟且适用于各级容量机组的除尘技术主要是静电除尘器和袋式除尘器。 
  (1)静电除尘器使用周期长、维护费低且适用性较广泛,国内电除尘器出口烟尘浓度限制为20 mg /m3时,50%以上的煤种适用常规电除尘器; 但静电除尘器耗电量大,设备复杂、占地大并且对粉尘比电阻要求较高。对除尘效率低于99.8%,通常选用电除尘器。像神府东胜煤、晋北煤等电除尘器适应性较好的煤种,宜选用电除尘器。 
  (2)布袋式除尘器对粉尘气流量的变化适宜性强,具有除尘效率高,运行稳定,适用范围广,操作维护容易并且可处理高温、高比电阻的粉尘,但布袋除尘寿命主要取决于滤袋的使用寿命,不适宜于黏结性强及吸湿性强的粉尘,特别是烟气温度不能低于露点温度,否则会产生结露,致使滤袋堵塞。像准格尔煤、宣威煤、澳大利亚煤等电除尘器适应性差的煤种,不宜选用常规电除尘器,可选用布袋除尘器。 
  2.除尘技术方案 
  2.1湿式电除尘器 
  湿式电除尘器是直接将水雾喷向电极和电晕区,水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化,在这里电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并,共同对粉尘粒子起捕集作用,终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集;与干式电除尘器通过振打将极板上的灰振落至灰斗不同的是:湿式电除尘器则是将水喷至集尘极上形成连续的水膜,采用水清灰,无振打装置,流动水膜将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及PM10,尤其是PM2.5 的细微粉尘有良好的脱除效果。 
  2.2低低温静电除尘器技术 
  低(低)温静电除尘技术是指当烟气经过低温省煤器时,烟气温度降低,静电除尘器入口烟气温度运行在低于烟气酸露点温度5 ℃~10 ℃。低(低)温静电除尘技术工作原理:烟温降低,使得粉尘比电阻降低至108Ω·cm~1011Ω·cm,粉尘的荷电性能提高;烟温降低,烟气量减少,电除尘器电场风速也得以降低;烟温降低,烟气中颗粒及气体分子热运动能力减弱,气体击穿电压提高,粉尘趋近速度提高;当除尘器入口烟气温度已经降到露点温度以下,可去除绝大部分SO3,减小尾部烟气低温腐蚀。低(低)温静电除尘技术在国外应用非常成熟,也普遍引起了国内业主的关注。 
  2.3静电除尘器的旋转电极技术 
  旋转电极静电除尘器的收尘机理与常规电除尘器完全相同,但为了使末电场极板始终保持干净,防止反电晕,防止二次扬尘,以保障除尘器效率,改传统的振打清灰为清灰刷,可清除高比电阻粉尘、粘性粉尘;清灰刷置于非收尘区,大限度地减少二次扬尘,从而降低能耗的同时提高粉尘收集效率,满足更高的环保要求。经过多年的运行经验,日立公司的移动极板静电除尘器技术已经比较成熟;国内的浙江菲达环保科技股份有限公司在河北衡丰发电厂二期300 MW机组和江苏徐塘发电厂5号炉300 MW机组有运行业绩。 
  2.4增加湿式电除尘技术 
  湿式电除尘器将水喷板上使粉尘冲刷到灰斗中随水排出,可以避免已捕集粉尘的再飞扬,达到很高的除尘效率,同时还可以消除“石膏雨”现象。国外该技术已很很熟,从美国和日本电厂的运行情况来看,湿式除尘器能够长期稳定地除去烟尘,并且烟气浓度可以控制在10 mg /m3 以下,去除率在70%以上,对汞控制效果也很好。但初始投入成本较高、耗水量大、污水需要处理、在高粉尘浓度或高NOx浓度的烟气条件下,不宜采用湿式电除尘器。日立湿式静电除尘器2001 年应用于中部电力的碧南电厂4、5 号1 000 MW 机组。运行状况良好,常年维持在2 ~ 5 mg /m3,煤质较好情况低达到1 mg /m3。国内南京国电山大能源公司研发的湿式静电除尘器技术,于2012 年8 月在国电益阳电厂300 MW 机组上进行应用,效果良好。浙江六横电厂、国华舟山电厂投运的湿式静电除尘器,测得出口烟尘浓度也都低于5 mg /m3。 
  2.5改工频为高频电源 
  高频电源是一种利用高频开关技术而形成的逆变式电源,其供电电流由一系列窄脉冲构成。高频电源采用三相平衡电源,对电网影响小,无缺相损耗,比工频电源对复杂多变的烟气工况具有更强的适应性。就南京某电厂1 号炉1 台电除尘器配备工频电源、2 号炉1 台除尘器配备高频电源。该电厂2 号炉配套的高频电源与1 号炉配套的工频电源相比较,高频电源安装更方便、操作更简单,可降低烟尘排放40% ~ 60%,相比工频电源可节约电耗40% ~ 80%。配合电除尘器,除尘效率能达到99.80% ~ 99.85%。 
  结语 
  在当前的污染物排放控制形势下,选择适合火电厂的排放限值乃至具体的技术路和除尘设备选型至关重要。,需要在生产过程中仔细研究,根据环保排放要求和燃煤特性及烟气参数等诸多方面综合分析,选择合理的烟尘控制工艺技术,满足达标排放的要求。 

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