火电厂排放标准提高后各类高效除尘方案比较

火电厂排放标准提高后各类高效除尘方案比较
无卡轴旋切机新的《火电厂大气污染物排放标准》已经颁布实施,相比GB13223-2003,新标准对于烟尘的控制指标由原来的50mg/Nm3下降至30mg/Nm3,我国火电厂现有的除尘技术很难达到这个排放标准,这意味着更高效的除尘技术将拥有广阔的市场前景。
1、现有除尘技术分析
按作用于除尘器的外力和作用机理不同,除尘器可分为四大类:1、机械除尘器;2、湿式除尘器;3、电除尘器;4、袋式除尘器。燃煤电厂主要采用电除尘器,机械除尘常作为初级除尘器,小型锅炉常配套湿式除尘器。随着大气环境质量标准和污染物标准排放日趋严格,对除尘设备的除尘效果也提出了愈来愈高的要求。自1995年以来,我国燃煤电厂配套的除尘设备以静电除尘器为主,到目前为止,电力行业采用静电除尘器的锅炉容量占总容量的95%以上。
2、近几年电除尘技术的发展动态
20世纪70年代电除尘开始在电厂应用,80年代开始快速推广,到21世纪初,普通干式电除尘
在我国燃煤电厂普及,几乎所有的电厂均采用电除尘器,多年的应用积累了丰富的运行和管理经验,设备运行良好,基本都能达到当时的设计指标。在GB13223-2003将火电厂的烟尘排放标准提高到50mg/Nm3以后,普通干式电除尘难以达到排放标准,首先想到的措施是增加除尘器的面积,将除尘器加高,加宽和增加电场数,近期投运的电除尘有5电场,甚至6电场,由于普通干式电除尘对超细微粒收集效率低,当烟尘比电阻不适宜时发生反电晕,以及气流冲刷和振打引起二次扬尘等问题,单纯的增加收尘面积还是在很多情况下不能满足该排放标准,因此近年来电除尘实施了各种新方案来达到排放标准。
2.1 结合湿法脱硫,仍选用4电场或5电场的普通干式电除尘
近几年由于国家的环保政策要求,安装脱硫装置的机组急速增加,2009年底,安装脱硫装置的机组容量占全国火电机组的容量的比例约为78%,脱硫方法以石灰石-石膏湿法脱硫(FGD)为主,约占总装机容量的88%以上。石灰石-石膏法在吸收液喷淋过程中对烟尘有捕集作用,其除尘率约为50%~80%,现有的烟气净化流程为烟气从空预器出来后首先经过电除尘器,然后进过脱硫吸收塔。前面设置4电场或5电场电除尘,如果烟尘比电阻适中,除尘效率可达到99.6%~99.7%,出口浓度能控制在100mg/Nm3左右,加上脱硫装置的50
%以上的除尘效率,最终烟尘排放浓度可以控制在50mg/Nm3以内。
在烟气处理系统中,未脱硫的烟气称为原烟气,脱硫后的烟气称为净烟气,烟气经过湿法FGD系统洗涤后,温度降至45℃~55℃,已低于露点,为湿饱和状态,如果直接排放会带来两种不利后果,一是烟气抬升的扩散能力降低,可能在烟尘附近形成水雾,增加烟羽可见度,排烟降落液滴,污染环境;二是会有酸性液滴从烟气中凝结出来,对下游设备造成低温腐蚀。因此在脱硫塔后设置烟气再热器【即烟气-烟气加热器(GGH)】,图1为FGD-GGH工艺流程,通过GGH,原烟气的温度从140℃左右降到90℃左右,用这部分放出的热量把脱硫后的净烟气温度从50℃左右提高到80℃以上,然后再排入大气,以增加烟气的扩散能力和避免低温腐蚀,现阶段,较多的电厂采用该除尘脱硫方案。
-1 FGD-GGH工艺流程
在FGD系统中,80%以上的GGH采用的是回转式GGH(结构类似锅炉尾部的回转式空预
弹性钢
器),其采用这套系统,由于进入脱硫装置的烟气含尘量高,容易造成脱硫系统循环泵和喷淋系统腐蚀,导致GGH换热器堵塞,成了脱硫系统的主要事故点,影响FGD的安全和高效运行。而行业内也一直存在着设置和取消GGH的争论。
2.2 其他的高效电除尘方案
高频开关电源(SIR电源);移动电极电除尘技术;辅助电极和双区电除尘技术;电凝并技术;干湿混合电除尘技术。
但是随着新标准的实施,现有的电除尘技术将很难达到30mg/Nm3的排放要求,势必将寻求更高效的电除尘技术。
3、近几年袋式除尘技术的发展动态
袋式除尘是与电除尘截然不同的一种高效除尘技术,它利用纤维材料(滤袋)的过滤作用将烟尘捕集,它的特点就是除尘效率高,实际应用除尘效率可达到99.99%以上,经滤袋过滤后,烟气含尘浓度一般都低于30mg/Nm3,甚至是10mg/Nm3以下。国内早在20世纪80
年代到90年代早期,进行了袋式除尘器的推广试验工作,先后在12台不同规模机组上安装袋式除尘器,但是由于滤料选择不当等原因均以失败告终。直到2001年,国内又开始引进和研发燃煤锅炉应用袋式除尘器技术,随着GB13223-2003的实施,袋式除尘器在燃煤电厂的应用日益增多,国内一些环保企业纷纷引进和研发,已经完全掌握该技术。
比较电除尘器和袋式除尘器的优缺点,总体来说:电除尘阻力小,运行维护费用小;袋式除尘器效率高,阻力大;电除尘对烟尘特性敏感,适宜范围小;袋式除尘适合任何烟尘特性;袋式除尘器滤袋寿命短,不超过30000h,每3~4年布袋就需全部更新一次;两者在现阶段排放标准下,投资大体相当,运行维护费用袋式除尘器略高。
4、适应于新标准的高效除尘技术
对于即将颁布的《火电厂大气污染物排放标准》,火电厂的烟尘排放标准将被要求控制到30mg/Nm3,这对于现在普遍应用的电除尘器将很难达到,因此必须考虑更高效的除尘方案。
4.1 袋式除尘器
而对于袋式除尘器来说,即可使排放标准提高,又可保证烟尘达标排放。同时,随着滤料工业的进步,袋式除尘器的可靠性在不断提高,而成本又在不断降低。排放标准越严格,煤种收尘(对电除尘而言)越困难,就越有利于袋式除尘器。
就目前而言,我国火电厂袋式除尘器的安装量不足10%,有证劵公司预测:在“十二五”期间,每年新增火电装机容量6000万千瓦,且每年新装机中安装袋式除尘器的比例分别为10%、20%、30%、40%、50%。
但是纵观全世界,美国粉尘排放限值为20mg/ Nm3,而电除尘器使用比例约80%;德国等欧洲国家的粉尘排放限值30mg/ Nm3,电除尘器使用比例在85%以上。日本粉尘排放限值20mg/Nm3,电除尘器使用比例近100%,其采用低低温电除尘技术及移动电极电除尘技术来达到低排放要求。值得一提的是,由于湿法脱硫约有50%以上的除尘效率,故上述发达国家的燃煤电厂若采用湿法脱硫系统,则除尘设备几乎均采用电除尘器。可见,电除尘器有着许多独特的优点为各国所认知。
在排放标准将提高的今天,对于布袋除尘器,我认为在未来新建机组中应用比例会有所提
高,但是应用比例不会很大;而现有的电除尘器仍有着广泛的适应性,但必须对现有的电除尘器技术进行改进来适应最新的排放标准。
4.2 电袋复合式除尘器
电袋复合除尘技术是近些年在电除尘达标改造基础上,综合利用电除尘器和袋式除尘器的优点而新发展起来的新除尘技术,从理论到应用已经基本成熟,目前在水泥行业、火电行业已有多台套设备投入生产运行,在火电厂最大应用机组目前为600MW。实际运行结果表明,对任何煤质都可以轻松实现烟尘达标排放,排放浓度甚至可以控制在10mg/ Nm3以下。
电袋复合式除尘器顾名思义是利用静电除尘和过滤除尘两种机理,是两种除尘技术的组合,首先利用电除尘作为一级除尘,保留原有电除尘的一个电场或两个电场,捕集80%~90%的烟尘,然后利用袋式除尘单元作为二级除尘,利用过滤除尘的高效率实现达标排放。两者有机结合,起到了单一的电除尘和袋式除尘所不能获得的最佳效果。电袋复合式除尘器具有以下显著优点:梭子鱼综合症
1 对于细微粒子,特别是0.01~1μm的气溶胶粒子有很高的捕集效率;
2 由于电除尘已去除80%~90%的烟尘,烟尘量减小,加上静电作用,滤袋表面沉浸的粉尘层具有松散的组织,过滤阻力小;
3 与电除尘相比,烟气粉尘性质的适用范围更广,对任何煤质的烟气,烟尘均可达标排放;
4 与普通袋式除尘器相比,工作负荷低,运行阻力低,清灰次数减少,滤袋的适用寿命延长,运行费用降低。
4.3 低低温烟气处理系统(MGGH
前面已经提到,在我国,大部分拥有了石灰石-石膏湿法脱硫的机组都安装了GGH系统,但是由于GGH的腐蚀和堵灰问题,业内也存在着是否该取消GGH的争论。
我国目前的燃煤锅炉烟气净化系统将电除尘器布置在GGH之前,处理烟气温度范围为110℃~160℃,是广泛使用的常温电除尘。电除尘的性能与烟尘特性,特别是比电阻密切相关,而燃煤锅炉烟尘比电阻与烟气温度有关,随着温度的增高,烟尘比电阻增大,在常温电除尘的运行温度范围达到最大值,而后随着温度增高而下降。常温电除尘正好处于比
电阻最高的温度范围,在运行过程中容易发生反电晕,供电电压及电流受到限制,导致电厂使用常温电除尘不能满足排放标准。
而低低温烟气处理系统在锅炉空预器后设置MGGH(如图2所示),使进入除尘器的烟气温度降低,提高烟气处理性能。脱硫装置出口设置MGGH,通过热媒水密闭循环流动,将从降温换热器获得的能量去加热脱硫后的净烟气,使其温度从50℃左右升高到80℃以上。通过这种除尘+湿法烟气脱硫工艺达到高效除尘、脱硫的效果,使烟囱入口粉尘排放质量浓度大大降低。按此流程,烟气经过MGGH后,温度从120130 ℃降到90 ℃左右,烟气中的SO3与水蒸气结合,生成硫酸雾,此时由于未采取除尘措施,SO3被飞灰颗粒吸附,然后被电除尘器捕捉后随飞灰排出,不仅保证了更高的除尘效率,还解决了下游设备的防腐蚀难题,并实现了系统的最优化布置。我国的华能珞璜电厂一、二期烟气脱硫工艺采用了MGGH
2 FGD-MGGH工艺流程双极化高频头
该工艺流程的显著特点是:
1 可以除去绝大部分SO3,并能提高除尘器效率;脱硫塔出口烟尘的排放浓度可以降到10mg/Nm3的水平,还有利于石膏质量的提高;
2 解决了湿法脱硫工艺中SO3腐蚀的难题;
3 实现系统布置的最优化;
4 降低电耗,运行费用;
5 在日本的拥有良好运行业绩。
但是采用该系统的前提一般是新建或扩建项目,若烟气换热系统中采用MGGH,在电厂的总体规划中要事先予以考虑。
5 总结(个人观点):
低低温烟气处理系统(MGGH)的优势明显,具有良好经济效益和环境效益,在《火电厂大气污染物排放标准》日益严格的今天,值得在我国推广。但是由于该技术涉及到整个除尘-湿法脱硫系统流程的优化,需要从整个电厂规划总去考虑,一般适用于新建或扩建项目(新建机组,扩建机组,扩建湿法脱硫项目)。而对于已建项目的改造,更适合对单个设备进行技术升级或更换:把电除尘器改造成袋式除尘器或电袋复合式除尘器;对已有的电除尘器进行技术改进(采用先进的电控设备、选择电极式电除尘器、采用烟道聚合器、进行烟气调制等高效电除尘技术)。投票箱制作>穿针引线器

本文发布于:2024-09-22 20:33:17,感谢您对本站的认可!

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标签:除尘   烟气   电除尘   脱硫   排放
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