燃煤电厂静电除尘器改造技术综述[权威资料]

燃煤电厂静电除尘器改造技术综述 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 摘 要：燃煤电站是我国主要的烟尘排放源。针对目前大部分现役燃煤电站的电除尘器出口粉尘排放无法满足新标准的要求，本文根据国内电除尘器应用现状及新技术研发和应用情况， 介绍了适应新标准以及我国国情的各种新技术及应用情况，分析了新标准下我国燃煤电站烟气除尘技术的应用前景及发展趋势。 关键词：电除尘器；燃煤电站；改造；新技术 TM62 A 以煤炭 为主的能源供应格局在中国未来中长期内将不会发生根本性改变， “ 十二五 ” 期间燃煤电站的装机规模将会保持高速增长的态势。据预测， 2020 年可能达到 18.4 亿kW， 2030 年可能达到 24.7 亿 kW1。 2011 年，环保部和质检总局联合发布了新版的火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)，该标准对火电厂大气污染物排放限值做了更为严格的规定，一般地区烟尘排放浓度限值由原来的50mg/m3 降为 30mg/m3，重点地区为 20mg/m3，该标准已经达到甚至超过发达国家的标准，对国内的除尘技术提出了新的挑战 。 电除尘器具有除尘效率高、适应范围广、使用方便且无二次污染等优点，长期以来在电力行业除尘领域占据着主流地位 2。然而，二次扬尘和反电晕问题的存在，制约了电除尘器除尘效率的进一步提高。此外，由于微细颗粒（ PM2.5）粒径小、荷电困难，常规电除尘器对其荷电不充分，且在振打时易造成二次扬尘，造成这些微细颗粒难以被电除尘器有效收集，其脱除效率可能低于 90%3。因此，寻找常规电除尘器技术瓶颈的突破点，对提高电除尘器除尘效率、满足粉尘排放要求极其必要。目前大部分现役火电机组的电除尘器出口粉尘排放无法满 足新标准的要求，均面临提效改造的需求。 根据国内电除尘器应用现状及新技术研发和应用情况，我国电除尘器提效改造可采用的主要技术有：低低温电除尘技术、移动电极式电除尘技术、湿式电除尘技术、机电多复式双区电除尘技术、高频高压电源技术、烟气调质技术、电袋复合除尘技术、烟尘预荷电微颗粒捕集增效技术等。 1 低低温电除尘 低低温电除尘器主要通过低温省煤器或热媒体气气换热装置 (MGGH)将电除尘器入口烟气温度降至酸露点温度以下，最低温度满足湿法脱硫系统工艺温度要求。目前国内部分燃煤电站锅炉排 烟温度较高，特别是循环流化床锅炉，其排烟温度大多在 140170 之间，存在大量排烟余热可以利用。在锅炉空气预热器后设置 MGGH，可使进入电除尘器的烟气温度降低至低低温状态（ 90100 ），具有几方面优点 4, 5：（ 1）烟气温度降低至酸露点温度以下，烟气中大部分SO3 冷凝形成硫酸雾，粘附在粉尘表面并被碱性物质中和，粉尘特性得到较大改善，比电阻大大降低，有利于大幅提高电除尘效率；（ 2）烟气量随烟气温度相应下降，电场内风速降低，比集尘面积大大增加，延长了粉尘在电场的停留时间，有利于提高 PM2.5 细微粉尘的 捕集效率；（ 3）实现烟气余热的回收利用，达到节能效果；（ 4）有利于烟气中 SO3 在电除尘器中与粉尘一起被脱除， SO3 去除率通常可达 90%以上，可大大减少烟道和烟囱的腐蚀；（ 5）可提高后续配套湿法脱硫系统的脱硫效率，减少湿法脱硫的工艺降温耗水量并有效缓解石膏雨问题。 低低温电除尘前的烟气余热回收装置，通常可采用两种方式，一种是低温省煤器，采用汽轮机凝结水与热烟气通过换热器进行热交换（如图 1(a)），使汽轮机凝结水能得到额外的热量升温，从而减小汽轮机凝结水系统中低压加热器的抽汽量，并使进入电除尘器的烟气 温度由通常的 130150下降到 90100 ，实现烟气余热利用和提高除尘效率的双重目的。另一种是无泄漏管式水媒体加热器 (MGGH) （如图1(b)），与脱硫净烟气再热器结合，即用热烟气加热水，然后用加热后的水加热脱硫后的净烟气，使进入电除尘器的烟气温度降至低低温状态，同时使脱硫后的烟温由 50 左右提高至 80 左右，从而达到提高电除尘效率、余热利用及节省脱硫用水等目的。 (a)布置一 (b) 布置二 图 1 燃煤电厂烟气低低温电除尘典型系统 2 移动电极式电除尘 二次 扬尘和反电晕问题制约了常规电除尘器除尘效率进一步提高，抑制二次扬尘、防止反电晕发生是提高现有电除尘器除尘效率的重要途径，其中保持收尘板面清洁是一种有效方法，因此，移动电极式除尘技术应运而生。移动电极除尘采用固定电极和移动电极组合，其收尘机理与常规电除尘器相同，由前级固定电极电场（常规电场）和后级移动电极电场组成。如图 2 所示，移动电极电场中采用可移动的阳极收尘板和可旋转的清灰刷，粉尘被收集到收尘极板上尚未达到形成反电晕的厚度时，就随移动电极一起转移到没有烟气通过的灰斗内，被旋转的清灰刷彻底清除，收尘极板仍保持 清洁状态，因此不会产生反电晕现象并最大限度地减少了二次扬尘，同时降低对煤种变化的敏感性，增加粉尘驱进速度，其值可达固定电极电场的 2.5 倍，实现对微细、高比电阻、粘性粉尘的高效收集，显著降低 ESP 出口烟尘浓度，排放浓度可控制在 30mg/Nm3 以下，最低可达 10mg/Nm3 以下。同时，移动电极可以以较小的集尘面积实现较高的除尘效率，节省场地和空间，以较少的投资达到较好的经济收益。 图 2 移动电极工作原理图 移动极板除尘器作为常规静电除尘器的技术延伸，保留了传统电除尘器耐高温、耐高湿、抗腐蚀 ，运行费用低等诸多优点；同时既弥补了常规电除尘器对高比电阻、超细、高黏度粉尘难收难清、二次扬尘等不足，又弥补了布袋除尘器阻力大、运行费用高、维护工作量大、难以处理高温高湿烟气等缺陷；是目前突破常规电除尘器技术瓶颈最有效的方法之一。移动电极技术不仅可以在新建项目中应用，也可应用于老机组电除尘改造项目。因其可使电除尘器小型化，占地少，节省能耗，移动电极电除尘器针对改造项目的优势更为突出。改造时只需将末电场改造成移动电极电场，其余电场均予以保留，不需另占场地。 3 湿式电除尘（ WESP） 湿式 电除尘器是采用湿法（水）清灰的电除尘器，即采用立式或卧式安装，用喷水等方式使平板集尘极表面形成一层流动水膜，将吸附在集尘极上的粉尘冲走的电除尘装置。湿式电除尘器对粉尘的捕集机理与传统的干式电除尘器相同，均采用电晕放电的方式使气体发生电离，产生正离子和自由电子，最终引起电子雪崩，在放电极和集尘极间形成稳定的电晕，使该区域内的粉尘颗粒荷电，并在电场力的作用下向集尘极运动，最终被集尘极捕集。但在收集粉尘后的清灰方式上，两者有所不同，湿式电除尘器采用冲刷液冲洗电极，使粉尘呈泥浆状清除；而干式电除尘器则采用机械振打的 方式清除收尘板上的积灰。因此，相比于干式电除尘器，湿式电除尘器对粉尘的适应性强，收尘性能与粉尘特性无关，可有效捕集黏性大或高比电阻粉尘，同时也适用于处理高温、高湿的烟气；并且清灰时不产生二次扬尘，对于亚微米级颗粒（ PM2.5），包括 SO3 酸雾和微细粉尘、湿烟气中的气溶胶颗粒等都能有效收集，出口粉尘浓度可以达到很低； 随着现代工业和环保事业的发展，美国、日本、德国等发达国家在污染源治理设备的研制、发展工作方面起步早、发展快， WESP 在电厂已经具有近 30 年的应用历史。日本三菱重工有限公司研究开发的湿 式电除尘器已在电力、钢铁、煤气、化工等行业得到广泛应用，累积约有 360 台套，如日本 Chubu 电力公司、 Hekinan 电厂三台 700MW 机组，在其除尘脱硫系统中采用了湿式 ESP，自 1992 年投运以来，运行状况良好。该公司的湿式电除尘器一般设置在湿法脱硫设备后部，烟尘的排放水平普遍可降低到 5mg/m3 以下，同时 SO3脱除效率高达 90%以上，绝大多数的汞以元素形式被捕集，有效降低了烟囱出口酸雾、微细颗粒物及汞等污染物排放。我国这方面的研究工作起步较晚，拥有自主知识产权的第一台大型立式湿式电除尘器在上世纪末用在 120t/h 炼钢吹氧转炉二次烟尘的净化系统上。目前湿式电除尘器主要应用于中小型转炉或燃气 蒸汽联合循环发电机组的煤气净化、板坯火焰清理机的烟气治理、水泥立窑的精除尘、化学废物缎烧炉的除尘等，以钢厂应用居多，近年来，随着我国粉尘排放标准日益严格，湿式电除尘器在燃煤电厂锅炉烟气治理方面也有应用，主要由福建龙净环保股份有限公司设计。 4 复式双区电除尘 目前工业常规电除尘器因为结构和成本原因，绝大部分采用单区电除尘器形式，使用过程中经常遇到以下问题：电场中粉尘的荷电与收集都在同一区段进行，加强 荷电与提高电场工作电压因电场结构问题而相互制约，使荷电粉尘的驱进速度受到限制，很难兼顾荷电和收尘都达到最好状态，电除尘潜力没有得到最大发挥。 双区电除尘技术正是基于常规单区电除尘器的这一缺点发展的新技术，在常规电除尘器的末电场中，将单一的高压电场分成粉尘荷电区和收尘区，并用不同的高压电源供电，使各区段的电气运行条件最佳化，以同时适应高比电阻粉尘和低比电阻粉尘的收集，防止高比电阻粉尘反电晕的发生和低比电阻粉尘的反弹，从而提高除尘效率。荷电区的作用是对粉尘进行充分荷电，并在阳极板上收集带负电荷的粉尘。 收尘区的作用是使荷电尘粒从烟气中分离，绝大部分颗粒被收集到收尘板上，由于收尘区内辅助电极（阴极）和阳极板构成均匀的电场 , 可提高电场强度和击穿电压，不易发生反电晕；另外，一些带正电荷的颗粒则被辅助电极收集，使除尘效率进一步提高。 福建龙净环保股份有限公司自主研究开发的新型双区电除尘器 机电多复式双区技术是双区除尘技术研究的重大突破。其主要技术特点是在电场结构设计方面（见图 3），不仅将粉尘荷电区与收尘区分开，而且采用连续的多个小双区进行复式配置，特别对荷电区与收尘区采用不同等级的电源独立供电，使各 区段的电气运行条件最佳化，能适应高、低比电阻粉尘收集，防止高比电阻粉尘反电晕的发生和低比电阻粉尘的反弹，从而提高除尘效率。机电多复式双区电除尘器于 2004 年上半年第一次在小型锅炉烟气治理上进行工业性应用，大大优于预期效果。首台设备成功通过验收后，逐渐向 300MW 机组以上锅炉推进。目前，已有近百台双区除尘器投入工业使用，最大的已应用于 600MW 机组。 图 3 机电多复式双区电除尘器电场布置示意图 5 烟气调质 为了克服和解决高比电阻粉尘对常规电除尘器除尘效率的影响，对烟气进行调质是 其中一种重要方法。该方法着眼于对烟气性能的改良，使其易于被电除尘捕集，其原理是通过调整烟气或烟气粉尘的组分及某些物理特性，从而降低粉尘比电阻值或改变粉尘的物理化学特性，从而提高电除尘效率。国外曾经采用各种各样的方法对烟气进行调质处理以降低粉尘比电阻，主要有水调质、 SO3 调质、 NH3 调质、 SO3+ NH3 双重调质、 Na2CO3 调质等，其中 SO3 调质是燃煤锅炉应用最广泛、最成熟可靠的烟气调质技术。三氧化硫烟气调质就是以 SO3 为调质剂，通过增设烟气调质系统，在烟气进入电除尘器之前对其进行调质处理，将极少量（ 1025ppm）的SO3 喷入烟气流中，与烟气中水分结合形成的硫酸气溶胶极易吸附在粉尘表面，形成低电阻导电通道，降低粉尘比电阻，提高粉尘的荷电性能，使粉尘易被电除尘器捕集，从而大幅度提高除尘效率。 三氧化硫烟气调质技术是一种非常成熟的技术，在燃煤锅炉中已有 20 多年的应用历史，主要分布在欧洲、南非、印度、美洲等，国际上已有 500 多台三氧化硫烟气调质系统成功应用，最大应用机组达到 1000MW。目前，我国电除尘器用三氧化硫烟气调质系统主要有两类，国外全套进口设备（德国 Pentol 公司烟气调质技术）和引进技术国 产化制造，均成功应用于 600MW 燃煤机组和 300MW 燃煤机组电除尘器提效改造，同时越来越多的新建项目直接采用电除尘器配套三氧化硫烟气调质系统。 6 结语 新版火电厂大气污染物排放标准 (GB13223-2011)的实施，对国内的除尘技术提出了新的挑战。本文根据国内电除尘器应用现状及新技术研发和应用情况，介绍了适应新标准以及我国国情的各种电除尘器改造新技术及应用情况。针对现有电除尘器的提效改造，可根据原用电除尘器的已有结构和周围条件，因地制宜制定改造方案进行实施，满足我国大气污染物排 放标准要求。 参考文献 1中国环境保护产业协会电除尘委员会 . 我国电除尘行业 2011 年发展综述 J. 中国环保产业 , 2012, 7: 1-7. 2郦建国，舒英钢，朱建波等 . 适应新烟尘排放标准的电除尘集成技术 J. 石油石化节能与减排 , 2012, 2(4): 35-42. 3王剑波 . 适应低排放的电除尘技术探讨 J. 电力科技与环保 , 2012, 28(1): 23-26. 4崔占忠，龙辉，龙正伟等 . 低低温高效烟气处理技术特点及其 在中国的应用前景 J. 动力工程学报 , 2012, 32(2): 152-158. 5龙辉，王盾，钱秋裕 . 低低温烟气处理系统在1000MW 超超临界机组中的应用探讨 J. 电力建设 , 2010, 31(2): 70-73. 文档资料：燃煤电厂静电除尘器改造技术综述 完整下载 完整阅读 全文下载 全文阅读 免费阅读及下载 阅读相关文档 :市政沥青砼路面的常见问题与解决方案 试论给排水在室外设计中的注意要点 市政园林施工管理的探讨 市政道路工程软土路基施工技术探析 市 政工程项目造价管理的常见问题及应对策略 市政工程施工中质量的影响因素和项目质量控制研究