低低溫電除塵技術(shù)分析

1、我國(guó)火電廠大氣污染物排放要求的提高，必將促進(jìn)環(huán)保治理技術(shù)不斷創(chuàng)新和進(jìn)步。低低溫電除塵技術(shù)是在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上， 結(jié)合我國(guó)燃煤電廠實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新開發(fā)的一種適合我國(guó)國(guó)情的環(huán)保治理新技術(shù)和新工藝。低低溫電除塵技術(shù)將電除塵器入口煙氣溫度降至酸露點(diǎn)溫度以下，在大幅提高除塵效率的同時(shí)可以高效捕集SO3 ，保證燃煤電廠滿足低排放要求，并有效減少PM2.5排放。低低溫電除塵系統(tǒng)采用低溫省煤器時(shí)，還可以將回收的熱量加以利用，具有較好的節(jié)能效果。國(guó)內(nèi)多個(gè)燃煤電廠低低溫電除塵器的成功投運(yùn)證明，這一技術(shù)可以很好地滿足最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)要求， 具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的市場(chǎng)前景。這一新型技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，不但擴(kuò)大

2、了電除塵器的適用范圍，而且為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排開辟了一條新路徑。低低溫電除塵技術(shù)何以值得關(guān)注?電除塵器具有高效率、低能耗、使用簡(jiǎn)單、 維護(hù)費(fèi)用低且無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)大部分煤種具有良好的適應(yīng)性。在國(guó)內(nèi)外工業(yè)煙塵治理領(lǐng)域，特別是電力行業(yè)，電除塵一直占據(jù)主導(dǎo)地位， 是國(guó)際公認(rèn)的高效除塵設(shè)備，但煤種會(huì)影響其除塵性能。面對(duì)日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)， 除了準(zhǔn)確識(shí)別電除塵器對(duì)煤種的除塵難易程度、選取合適的比集塵面積外，合理選擇煙塵治理工藝路線也尤為重要。低低溫電除塵器是指通過低溫省煤器或熱媒體氣氣換熱裝置(MGGH) 將電除塵器入口煙氣溫度降至酸露點(diǎn)溫度以下，最低溫度滿足濕法脫硫系統(tǒng)工藝溫度要求的電除塵器。1.這

3、一技術(shù)能保持電除塵器的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，大幅提高電除塵器的除塵效率，進(jìn)一步擴(kuò)大其適用范圍。將電除塵器入口煙氣溫度降低至酸露點(diǎn)溫度以下，使煙氣中大部分SO3 冷凝形成硫酸霧， 粘附在粉塵表面并被堿性物質(zhì)中和，粉塵特性得到很大改善，比電阻大大降低，從而大幅提高除塵效率。煙氣溫度對(duì)飛灰比電阻影響較大，圖 1 為燃煤鍋爐飛灰比電阻隨溫度變化的典型曲線。可見，溫度低于100時(shí)以表面導(dǎo)電為主，溫度高于250時(shí)以體積導(dǎo)電為主，在100250溫度范圍內(nèi)則表面導(dǎo)電與體積導(dǎo)電共同起作用。 一般而言， 飛灰比電阻在燃煤煙氣溫1度為 150左右時(shí)達(dá)到最大值 ，如果從 150 下降至 100左右， 比電阻降幅一般可達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)

4、以上。電除塵器入口煙氣溫度的降低， 煙氣量減小， 增大了比集塵面積， 增加了粉塵在電場(chǎng)的停留時(shí)間，從而提高除塵效率。電除塵器入口煙氣溫度的降低，使電場(chǎng)擊穿電壓上升，從而提高除塵效率。從以下經(jīng)驗(yàn)公式可以看出，排煙溫度每降低10，電場(chǎng)擊穿電壓將上升3%，從而提高電場(chǎng)強(qiáng)度，增加粉塵荷電量，提高除塵效率。公式中： U 擊 實(shí)際擊穿電壓 (V) ， U0 溫度為 T0 時(shí)的擊穿電壓 (V) ， Tt= 上升溫度 ( )+273(K) ， T0=273K 。2. 可大幅減少 SO3 和 PM2.5 排放。電除塵器入口煙氣溫度降至酸露點(diǎn)溫度以下，氣態(tài) SO3 將轉(zhuǎn)化為液態(tài)的硫酸霧。因電除塵器入口含塵濃度很高

5、，粉塵總表面積很大，為硫酸霧凝結(jié)附著提供了良好條件。 SO3 去除率通?？蛇_(dá) 90%以上，具體與煙氣的灰硫比 (D/S) ，即煙塵濃度 (mg/m3) 與硫酸霧濃度 (mg/m3) 之比有關(guān)。日本研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)灰硫比大于100時(shí)，煙氣中SO3 去除率最高可達(dá)到 95% 以上， SO3質(zhì)量濃度將低于3.57mg/m3 。3.對(duì)于后續(xù)配套濕法脫硫系統(tǒng)的機(jī)組，煙氣溫度降低不但可提高脫硫效率，還可減少濕法脫硫的工藝耗水量并有效緩解石膏雨問題。4.當(dāng)?shù)偷蜏仉姵龎m系統(tǒng)采用低溫省煤器降低煙氣溫度時(shí)，可節(jié)省煤耗及廠用電消耗。5.煙氣溫度降低使脫汞的化學(xué)反應(yīng)朝有利方向進(jìn)行，有效提高了脫汞效率。6.國(guó)外大量工程實(shí)踐

6、及國(guó)內(nèi)案例證明， 低低溫電除塵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)燃煤電廠節(jié)能減排的可靠技術(shù)之一。2低低溫電除塵技術(shù)能減少PM2.5 排放嗎 ?目前， 火電廠煙囪出口經(jīng)常出現(xiàn)冒“藍(lán)煙”現(xiàn)象，對(duì)于燃燒高硫煤和安裝選擇性催化還原脫硝裝置的鍋爐，這種現(xiàn)象尤為明顯。藍(lán)煙主要是由煙氣中SO3產(chǎn)生的酸性氣溶膠造成的。酸性氣溶膠的粒徑很小，可長(zhǎng)時(shí)間飄浮在大氣中，當(dāng)與其他污染物(如氨、有機(jī)蒸氣等)碰撞或被吸附在固體顆粒物表面時(shí)，與顆粒物中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化，會(huì)生成硫酸鹽氣溶膠。其粒徑一般在 0.01 m 1m 之間，屬于二次生成的PM2.5 ，影響大氣能見度，是造成霧霾天氣的“元兇”之一。濕法脫硫系統(tǒng)雖然對(duì)SO3 有一定的脫除效果

7、，但由于SO3 在吸收塔內(nèi)冷凝成粒徑很小的硫酸氣溶膠，且脫硫漿液對(duì)SO2 的吸收速率遠(yuǎn)大于SO3 的吸收速率，導(dǎo)致吸收塔對(duì)硫酸氣溶膠的脫除效果不佳。有研究表明，國(guó)內(nèi)濕法脫硫設(shè)備對(duì)SO3 的脫除效率一般為30%左右，采用低低溫電除塵技術(shù)對(duì)SO3的脫除效率最高可達(dá)95% 以上，可以大幅度降低SO3 排放。相關(guān)研究表明，經(jīng)電除塵器和濕法脫硫系統(tǒng)后， PM2.5在總塵中的比例約為50%，低低溫電除塵技術(shù)可大幅提高除塵效率，實(shí)現(xiàn)低排放，在大量減少總塵排放的同時(shí)也減少了PM2.5排放量?？傊偷蜏仉姵龎m技術(shù)通過大幅提高除塵效率，減少了PM2.5 排放，并通過脫除大部分SO3，有效減少了大氣中硫酸鹽氣溶膠

8、 (二次生成的PM2.5) 的生成。低低溫電除塵技術(shù)的節(jié)能體現(xiàn)在哪里?3低低溫電除塵系統(tǒng)采用低溫省煤器降低煙氣溫度時(shí)， 還具有很好的節(jié)能效果， 回收的熱量可用于加熱鍋爐補(bǔ)給水或汽機(jī)冷凝水，提高了鍋爐系統(tǒng)的熱效率，節(jié)約煤炭消耗。國(guó)內(nèi)大部分燃煤火電機(jī)組都可采用低低溫電除塵器來(lái)大幅提高節(jié)能效果，對(duì)實(shí)際排煙溫度比設(shè)計(jì)排煙溫度高很多的機(jī)組效果尤為顯著。以一臺(tái) 600MW 機(jī)組配套低低溫電除塵器為例 ，以煙氣降溫幅度45 、年發(fā)電利用 5800 小時(shí) (100% THA 、75% THA 、50%THA 三種工況的運(yùn)行比率分別為20%、60%、20%) 計(jì)算，則全年節(jié)省的運(yùn)行成本主要包括：在運(yùn)營(yíng)期內(nèi)，按節(jié)

9、約煤 耗 1.9g/kWh ，標(biāo)煤價(jià)按900元 /噸 進(jìn)行計(jì)算 ，每年可減少電煤費(fèi)用655萬(wàn)元 ;由于電除塵效率提高，在保效節(jié)能運(yùn)行模式下可節(jié)省約30% 的電除塵電場(chǎng)運(yùn)行功耗，每年可節(jié)省約 40 萬(wàn)元 ;脫硫吸收塔入口煙溫降至95，可節(jié)約脫硫系統(tǒng)的用水量，按每小時(shí)節(jié)約 36噸水 (每降 10度節(jié)約 8噸水 /小時(shí) )、水價(jià) 0.8元 /噸計(jì)，全年可節(jié)省水費(fèi)17萬(wàn)元。以上合計(jì)， 每年平均可節(jié)省運(yùn)行成本約712 萬(wàn)元。 另外， 脫硫輔機(jī)耗電也會(huì)相應(yīng)下降。盡管在電除塵前端增加了低溫省煤器的阻力，但由于煙氣溫度下降， 引風(fēng)機(jī)處理風(fēng)量下降，實(shí)踐表明還可節(jié)省一定的風(fēng)機(jī)電耗。低低溫電除塵技術(shù)效果如何?國(guó)外如

10、歐美日等國(guó)均有低低溫電除塵技術(shù)的應(yīng)用先例，其中，在日本較為成熟。 日本自1997 年開始推廣應(yīng)用低低溫電除塵技術(shù)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，配套機(jī)組容量累計(jì)已超過1.5 萬(wàn)MW 。典型案例包括2003 年投運(yùn)的常陸那珂#1 爐 1000MW機(jī)組低低溫電除塵器，其入口煙氣溫度為92，電除塵器出口煙塵濃度小于30mg/m3 ，脫硫系統(tǒng)出口煙塵濃度小于8mg/m3;2001年、2002 年投運(yùn)的日本中部電力碧南電廠#4、#5 爐1000MW機(jī)組均采用配套移動(dòng)電極的低低溫電除塵器，入口煙氣溫度為80 90，出口煙塵濃度小于30mg/m3，脫硫系統(tǒng)后設(shè)置濕式電除塵器，脫硫系統(tǒng)出口煙塵濃度3mg/m3 5mg/m3;

11、2000 年 12 月投運(yùn)的橘灣電廠 #2 爐 1050MW 機(jī)組配套低低溫電除塵器，實(shí)際運(yùn)行溫度為96，出口煙塵濃度為 3.7mg/m3 。國(guó)內(nèi)電除塵廠家從2010年開始逐步加大對(duì)低低溫電除塵技術(shù)的研發(fā)力度，正進(jìn)行有益的探索和嘗試，已有 600MW 機(jī)組投運(yùn)業(yè)績(jī)。典型案例包括：1. 國(guó)內(nèi)首臺(tái)大機(jī)組低低溫電除塵器在福建寧德電廠#4爐 600MW機(jī)組燃煤鍋爐電除塵器的提效改造工程上取得突破。項(xiàng)目電除塵器原設(shè)計(jì)除塵效率99.6%，于 2006年投運(yùn)。由于電廠實(shí)際燃燒煤種與設(shè)計(jì)煤種偏差較大，造成排煙溫度比原設(shè)計(jì)溫度偏高較多，實(shí)際除塵效率較設(shè)計(jì)效率也有所偏差?？傮w改造采用 “低溫省煤器降低煙氣溫度”及

12、“電除塵機(jī)電升級(jí)改造”相結(jié)合的技術(shù)方案。經(jīng)測(cè)試，電除塵器出口煙塵濃度從原來(lái)的60mg/m3下降到20.2mg/m3;SO3 脫除率達(dá) 73.78% 以上 ; 在 600MW 、 450MW負(fù)荷時(shí)，汽機(jī)熱耗下分別為52kJ/kWh 以上和 69kJ/kWh 以上 ;本體實(shí)測(cè)阻力小于等于350Pa(含第 2級(jí)換熱器 )。a. 低溫省煤器將煙氣溫度降至酸露點(diǎn)溫度以下。針對(duì)電廠燃煤煤種情況和煙氣溫度，通過對(duì)比電阻測(cè)試，在148煙溫下比電阻較高 ( 為 1011 1012˙cm 范圍 )，在 90100煙溫時(shí)對(duì)應(yīng)的比電阻值( 為 108 1010 ˙cm) 比 較適宜電除塵高效工作。結(jié)合

13、除塵效率、 比電阻與低溫?zé)煔獾男阅茉囼?yàn)驗(yàn)證及實(shí)際煙氣酸露點(diǎn)溫度，采用低溫省煤器將煙氣溫度降至酸露點(diǎn)溫度以下。根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地條件，在電除塵器進(jìn)口封頭和前置垂直煙道內(nèi)分別設(shè)置一套低溫省煤器，使電除塵器運(yùn)行溫度由150下降到95左右。4b.電除塵機(jī)電升級(jí)改造。對(duì)原電除塵器電場(chǎng)氣流分布進(jìn)行CFD 分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)，改善電除塵器各室流量分配及氣流分布;電除塵器全面檢查殼體氣密性，加強(qiáng)灰斗保溫措施;考慮到煙溫降低后， 進(jìn)入除塵器的粉塵濃度提高，尤其在第一電場(chǎng)內(nèi)粉塵的停留時(shí)間延長(zhǎng)及煙塵密度增大，對(duì)原電除塵器第一、二電場(chǎng)換用高頻電源;對(duì)電除塵器高低壓電控設(shè)備進(jìn)行數(shù)控技術(shù)改造， 并結(jié)合電除塵器控制經(jīng)驗(yàn)， 配套先進(jìn)的

14、煙溫調(diào)節(jié)與電除塵器減排節(jié)能自適應(yīng)控制系統(tǒng)。低低溫電除塵技術(shù)應(yīng)注意哪些問題?由于低低溫電除塵器運(yùn)行溫度處于酸露點(diǎn)溫度以下， 粉塵性質(zhì)也發(fā)生了很大改變， 由此產(chǎn)生了一些與常規(guī)電除塵器不同的問題，需要引起特別注意。1.應(yīng)注意煤種變化和高硫煤帶來(lái)的不良影響。燃煤含硫量越高，相對(duì)來(lái)說(shuō)煙氣中的SO3 濃度越高，其對(duì)應(yīng)的酸露點(diǎn)溫度就越高，發(fā)生腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)增加。 特別要注意當(dāng)鍋爐燃煤的收到基硫的重量百分比高于 2%時(shí)對(duì)低低溫電除塵器的影響。2.二次揚(yáng)塵問題需引起高度重視。由于煙塵性質(zhì)的改變，粉塵附著力降低，振打二次揚(yáng)塵加劇。因此，低低溫電除塵器末電場(chǎng)宜采用移動(dòng)電極電除塵技術(shù)或離線振打技術(shù)。前者采用轉(zhuǎn)刷清灰來(lái)避免二次揚(yáng)塵，后者在末電場(chǎng)振打清灰時(shí)，阻斷清灰通道的氣流通過，達(dá)到控制二次揚(yáng)塵的目的。3.電控方式需相應(yīng)調(diào)整。由于粉