摘要:针对越来越严格的环保要求,介绍了原有除尘技术,并对除尘器的新技术改造方案进行了说明。其中,电除尘器主要由电袋复合技术取代,在电除尘器中增加旋转电极,将工频电源改为高频电源,并在电除尘器前安装低温换热器,对脱硫后换热器和湿式电除尘器进行了对比分析。为了满足超低排放的要求,介绍了不同的超低排放烟尘的实际工艺。结合东部沿海地区可再生能源发展空间有限的实际情况,建议加快超低排放技术在现有燃煤电厂的应用,实现传统火电产业和环保产业的转型升级。
关键词:燃煤电厂;烟尘超低排放;技术措施;研究;
近年来,我国平均雾霾日数日益增多。事实上,雾霾的形成与环境空气中初级细颗粒物的排放和次级细颗粒物的形成密切相关。中国“多煤、少油、少气”的资源禀赋决定了中长期内,煤炭仍将是我国主要的发电方式。新的《火力发电厂大气污染排放标准》(gb13223-2011)要求,一般地区粉尘排放限值为30mg/min,重点区域粉尘排放限值为20mg/m。因此,国内很多电厂都安装了静电袋式除尘器,基本满足了排放要求。2014年9月12日,国家发改委、环境保护部、能源局联合发布的相关文件,强调严格控制大气污染物排放。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机机组排放限值,氧含量在百分之六的条件下均在标准范围内,烟尘排放浓度不高于10、35和50要求中部地区8个省达到或接近燃机机组排放限值,鼓励西部地区接近或达到燃机机组排放限值。针对日益严格的环保要求,结合电厂超低排放的一些成功案例,介绍了新型除尘技术的实际应用。
1当前燃煤电厂烟尘超低排放技术的现状及解决对策
1.1运行优化方面
合理的烟尘控制需要各种技术的配合,在能耗和除尘效率上存在着显著差异,必须优化各种技术的除尘效率,才能最终实现烟气除尘超低排放,可有效降低能耗。解决对策:在不同的超低排放技术下,要不断优化自己的解决方案,有效降低运行能耗损失,从而在一定程度上节约运行成本。
1.2烟尘测量方面
目前,烟尘的测量采用的是现场实验称重法,但这种测量方法往往是测量工作人员的实际操作水平,而一些煤矿电厂的排放浓度在1mg/m3的背景下,对烟尘的测量比较困难通过步骤验证了该方法的准确性。对策:有关部门应总结低浓度烟尘在线监测和采样检测存在的问题,修改制定标准化制度,确保测量的高精度。其次,应合理开展能耗和环境影响超低排放技术的生命周期评价(LCA)已逐步应用于脱硫、除尘、除尘等诸多领域,利用生命周期评价可以准确列出能耗及环境影响清单,明确对环境的影响,进而有效降低能耗。从煤矿电厂的长远发展来看,现有集团在短期内很难解决这一问题,只有开发新型的低能耗高效除尘技术才能取代原有的组合技术,在大大降低能耗的同时,节约生产成本,有效提高除尘效率。
2燃煤电厂烟尘超低排放技术的改进措施
随着我国电除尘器性能和技术的不断革新,在很大程度上有效地提高了电除尘器的效率。从目前电除尘器的实际应用来看,是一种成熟的新型改造技术,包括用电袋复合除尘器技术代替电除尘器技术和布袋除尘技术,在电除尘器中增加新的旋转电极,将袋式除尘器改为袋式除尘器;将电源由工频改为高频,并在电除尘器加热器上增加低温变频器,等,当相应的除尘效率要求达到99.6%～99.8%时,当相应的除尘效率高于99.8%时,需要在电除尘器中增加旋转电极和高频电极,在选择常规电除尘器时不应选择,应用超级电袋或低温电除尘技术应充分考虑。
2.1电带复合除尘器代替静电除尘
目前,静电袋式除尘器广泛应用于燃煤电厂,它主要截留电除尘器中的带电粉尘和布袋除尘器中的过滤器一种新型的具有有机熔融机理的除尘器,放电稳定,不受煤质变化的影响,更适合我国煤质变化的情况。
一般情况下,除尘装置能有效地保证出口烟气的粉尘浓度保持在20～30mg/m3,但当烟气通过脱硫吸收塔时,可能携带一些细小的石膏颗粒,使粉尘浓度大大增加,从而不断创造新的除尘方法。
2.2电除尘器的改造
2.2.1 增置旋转电极
旋转电极是日本日立公司开发的一种新型静电除尘器结构。移动电极电场由活动集尘板和旋转电刷组成,应用于电除尘器后期的电场。该技术的优点是:保持阳极板清洁,避免反电晕,减少二次粉尘,减少占地面积。华电句容电厂2x1000MW机组,五电场静电除尘器,五电场安装旋转电极,除尘器出口粉尘高达10-20毫克每平方米。
2.2.2改工频为高频电源
高频电源是利用高频开关技术形成的逆变电源。它的电源电流由一系列窄脉冲组成。高频电源采用三相平衡供电,对电网影响小,无缺相。与工频电源相比,它对复杂多变的烟气工况具有更强的适应性。南京某电厂为1炉1台电除尘器提供工频电源,2炉1台除尘器配备高频电源。与2号炉工频电源相比,高频电源的安装更方便,操作更简单。与工频电源相比,可降低烟气排放40%～60%,节约电耗40%～80%。采用电除尘器,除尘效率可达99.80%-99.85%。
2.2.3低/低温电除尘技术
低温电除尘器采用烟气换热器将烟气温度降至高于烟气酸露点温度。当电除尘器烟气温度下降时,烟气比电阻减小,提高了除尘效率。漕泾电厂1000MW机组除尘器进口安装烟气余热利用换热器后,烟气温度由123℃降至105oC左右,电除尘器效率由99.81%提高到99.87%,运行一年多来,出水浓度由21.57mg/m降至l4.29me/m,运行效果良好。低温除尘器入口烟气温度约为85～95℃,与低温电除尘器相比,烟气温度更低,飞灰比电阻降低,烟气流速降低,与传统电除尘器相比,1ol的电场强度小。2013年7月,对南昌发电厂1号机组低温电除尘器进行了测量。烟气温度由140℃下降到95℃,除尘器出口粉尘浓度为58mg/m,降到16mm时,除尘效果明显。
3 增置湿式电除尘技术
所谓湿式电除尘器,主要是将水喷在板上,将粉尘冲洗到灰斗中,用水排出,可有效避免被困粉尘再次飞扬,从而在一定程度上有效地提高除尘效率,“石膏雨”现象可以消除。目前,这项技术在国外已得到广泛应用,经过比较成熟,从日本和美国的实际运行情况来看,湿式除尘器在长期稳定的条件下,可以有效地消除粉尘,烟气浓度可合理控制在10mg/m3以下,PM2.5去除率在70%以上,可合理控制汞的产生。但首次投入使用时,用水量大,成本较高,部分工程由于废水排放量大,处理不及时,浓度高,不宜采用湿式电除尘器。目前,国内一些专业环保公司的湿式电除尘技术已广泛应用于燃煤电厂,300MW机组出口粉尘浓度可合理控制在5mg/m3以下,应用效果较为显著。
4 结束语
综上所述,为满足超低排放的实际要求,除尘器新技术研究取得了新成果,湿式电除尘器、低温电除尘器等新技术的推广应用,取得了新的成果实现了10 mg/m3燃煤电厂超低排放的最大程度,奠定了坚实的基础。目前,我国已在燃煤电厂投入大量资金,最终除尘新技术可实现粉尘污染浓度在5mg/m3以下,确保燃煤电厂真正实现绿色环保。
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