燃煤电厂除尘新技术应用

燃煤电厂除尘新技术研究,内容,2,1,前言,2,3,国外燃煤电厂除尘新技术发展,除尘新技术应用条件分析,3,4,3,前言,4,11,1,1,1、前言,1、国家标准：现役燃煤机组执行火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）要求，烟尘排放指标分别为30mg/m3。2、特别排放限值2013年2月，国家环保部发布第14号公告，要求自2014年7月1日起，重点控制区47个城市主城区的燃煤机组执行特别排放限值，烟尘排放指标为20mg/m3，“十三五”期间扩展到重点控制区的市域范围。3、地方排放标准浙江省政府颁发了浙江省大气污染物防治行动计划（2013年-2017年）（浙政发201359号），要求现役600MW等级及以上燃煤机组在2017年前基本完成烟气清洁排放技术改造，达到燃机排放标准。火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）规定燃气轮机的烟尘为5mg/m3。,5,1、前言,应对措施总结为4个方面：借鉴国外设计理念、分析我国燃煤及烟气条件、研究综合除尘环保技术组合、实现达标排放。整体烟气技术发展策略：过去经验的总结，今天技术的把握，未来发展的前瞻。,6,国外燃煤电厂除尘技术发展,7,11,1,2,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,国外主要以欧美为代表的环保标准的变化采用的工艺路线对已有除尘工艺的效率不断提高和以日本为代表的新型除尘工艺技术发展和应用。,8,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,美国美国烟气处理技术发展随着美国环保法规的不断严格，经历了3个发展个阶段：第1阶段1990年之前；1990年前，美国的环保排放控制标准比较低，各种烟气处理技术应用研究和发展阶段。,9,第2阶段：1990年始2007年底前；1990年美国环保总署提出了清洁大气法修正案，清洁大气法修正案的颁布实施，各种烟气处理技术在火电机组得到工程应用及大发展。针对火力发电厂粉尘排放控制提出了要求，特别是对细粉尘颗粒排放控制提出要求。2006年废除了PM10要求,专门对PM2.5提出控制要求。除尘主要代表工艺如下：,10,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,1）电除尘器调质除尘工艺烟气调质系统添加一定量的添加剂，提高烟尘荷电能力，使粉尘的表面物理特性满足电除尘器的要求，以达到提高除尘效率的目的。保证进入电除尘器之前与烟气实现最佳混合效果。,11,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,12,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,2）布袋除尘器除尘工艺半干法烟气脱硫工艺+高效布袋除尘器直接保证较低出口粉尘浓度保证除尘效率99.9%以上，目前在美国大约有20的电厂采用了布袋除尘器，大部分新建800MW机组采用布袋除尘器。,13,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,美国堪萨斯州CouncilBluffs4号790MW机组布袋除尘器,14,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,3）电除尘器美国运行的900MW等级和1300MW等级的燃煤机组部分采用湿法烟气脱硫工艺时均采用了静电除尘器。,15,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,4）湿式电除尘器由于2006年废除了PM10要求,专门对PM2.5提出控制要求。此后建了10台以上湿式电除尘器。,16,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,17,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,18,美国TrimbleCounty820MW水平喷淋板式湿式电除尘器,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,Spurlock1号机和2号机湿法脱硫+湿式电除尘器位置:Maysville,KY容量:1号机:340MW,2号机:550MW投运时间:2008/2009燃煤硫分:4.2%,19,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,20,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,ElmRoad1、2号机湿法脱硫+湿式电除尘器LocationOakCreek,WI机组容量：2x670MW投运时间：2009/2010燃煤硫分:2.6%,21,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,22,WFGD/HFWESPSystemsforPM+SO3Control,2、国外燃煤电厂除尘技术发展,德国德国目前火电机组采用的主要除尘工艺欧盟已经把环境保护大气排放的有害物质控制列入欧盟法律，而在德国有更加严格的环保法律联邦环境污染防治法（BImSchG），2004年7月20日联邦环境污染防治法第13实施条例（修正）完成并开始执行。,23,根据德国联邦环境污染防治法，对300MW以上机组有关粉尘为20mg/Nm3。针对法规要求，德国目前在目前的超（超）临界机组采用的主要代表工艺如下：,24,25,高效电除尘器在大容量燃煤机组主要采用的是高效电除尘器，高效电除尘器通过增大比集尘面积、对电除尘器电源和控制部分优化、烟气流场的改进等来提高电除尘效率，保证高效电除尘器+烟气脱硫工艺后粉尘排放浓度控制在20mg/Nm3以下，据介绍，实际高效电除尘器本身除尘效率就可达到99.9%，除尘器出口浓度可控制在20mg/Nm3左右。大容量机组仍以电除尘器为主流除尘技术。,26,27,28,29,30,31,日本在2000年前大容量机组主要采用常规静电除尘设备，2000年后随着燃煤电厂环保治理措施技术的迅速发展和对环保的高度重视，在2002年就把脱硫、脱硝、除尘的三个规范合并成一个规范，这样便于非常系统地开展多污染物的协同减排。”这就是排烟处理设备指南（JEAG3603-2002），2007年又进行了修订，变成JEAG3603-2007。,32,排烟处理设备指南（JEAG3603-2002）解读：1、明确了适用范围适合发电用锅炉以及发电用燃气轮机的排烟处理系统。在排烟处理系统带有脱硝，脱硫，除尘设备时适用。对我们同时还需要考虑未来的脱汞。,33,2、脱硝装置、除尘器、脱硫装置作为排烟处理系统的组成部分要考虑优化组合及选定的方法。3、选定系统构成的思路在确定排烟处理系统的构成时，要考虑锅炉设备等的烟气特性及设计条件等，以构成系统内各装置相互的协调及高可靠性。,34,4、锅炉设备等烟气特性和必要的环保装置在锅炉设备等烟气特性方面，根据使用燃料的不同，必须设置环境对策装置以及要对应环境规制值。,35,5、系统构成的选定和注意事项就系统的构成而言，希望在取得各系统协调的同时，能充分发挥每一个系统的特点，构成一个可靠性高的系统。此外，在进行系统设计时，希望确保作为整个排烟处理设备的性能。（1）在配置排烟处理各系统时，是否把烟气温度考虑进去了（2）是否有防止SO3的腐蚀及防止堵塞的对策（3）各系统除尘的分工问题,36,6、技术路线选定的思路过去排出粉尘的浓度要严格按照低低温EP方式、湿式EP方式进行，由于最近的简单化，系统的构成大多采用低低温EP方式。,37,38,就系统的除尘而言虽然是由电除尘器和脱硫装置分担，但电除尘器掌握有主导权。（1）脱硫装置的脱尘性能。（2）要求脱硫装置入口允许排尘浓度（=电除尘器出口粉尘浓度）（必须考虑石膏的纯度）。（3）锅炉出口粉尘浓度和脱硫装置入口允许浓度要求根据电除尘器除尘性能。,39,在日本目前运行的除尘方式：,40,（1）低低温电除尘器技术路线（2）低低温电除尘器（+移动极板）+湿式电除尘器技术路线,41,低低温电除尘器工艺流程图,42,通过这种除尘+湿法烟气脱硫工艺方式达到高效除尘、脱硫，使烟囱入口粉尘排放质量浓度大大降低的目的。按此流程，烟气经过MGGH后，温度从135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，被飞灰颗粒吸附，接着被电除尘器（ESP）捕捉，被飞灰吸附的SO3随飞灰排出，保证更高的除尘效率，从而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。,43,通常情况下，灰硫比（D/S）大于100，烟气中的SO3去除率可达到95%以上，SO3质量浓度将低于3.72mg/m3。另外，FGD入口烟气含尘量的降低还有利于石膏质量的提高。对煤种适应性强，能提高高效烟气处理技术的除尘性能；改善湿烟囱工作环境。,44,Hitachinaka电厂1000MW机组(SCR+GGH+低低温电除尘器+湿法烟气脱硫),45,橘湾电厂保证值和考核试验结果（11050MW机组）,46,采取了高效烟气处理技术，橘湾电厂的实践证明进入高效烟气处理技术的烟气温度降低，烟气体积变小，烟速降低，同时烟尘比电阻也有所减小，因而提高了除尘效率，采用三电场除尘器代替五电场除尘器,除尘器，出口粉尘质量浓度控制在30mg/m3以下，同时日本认可的烟气脱硫装置除尘效率70%90%，烟囱入口质量浓度已小于5mg/m3以下。,47,-移动极板电除尘器移动极板系统，能够利用旋转刷和移动的收尘极板去除捕集的粉尘，从而防止电晕，移动极板系统能有效地收集高电阻率的粉尘。该系统较之传统的固定电极系统更为紧凑，用电量也更小。,48,收尘极板通过顶部驱动轮的旋转，以极慢的速度进行上下移动，带电粉尘在集尘区域内被收集。附着在极板上的的粉尘在非集尘区域内，被夹住收尘极板的两把旋转电刷刮落。,49,1、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择,旋转电刷按照与收尘极板移动方向相反的方向旋转，防止粉尘的飞散，同时将粉尘刮落到料斗中。使用移动极板电除尘器，入口粉尘浓度530g/Nm3时，电除尘器出口粉尘浓度可达30mg/Nm3。,50,51,1、发达国家应对环保标准变化环保工艺路线选择,52,相马共同火力发电（株）敬启/新地1号（1994年,1000MW机组）,53,国内燃煤电厂除尘新技术应用情况,54,3,1、国内各种除尘新技术应用情况（1)高效电除尘器集成采用包括：增大比集尘面积、电源控制、流场优化、凝聚器（经过相反极性的核电后的粉尘，依靠库仑力作用相互吸引碰撞凝结为加大的颗粒，提高除尘器效率）等，对电除尘器采取多项提效措施，能够满足国家环保排放标准粉尘控制要求。,55,改造实例1：我国南方某135MW机组，对原一、二、三电场进行加高、加宽改造更新，新增第四电场为常规电场，新增第五电场为移动电极电场，并在除尘器进口增设双极荷电凝聚器，优选国产优质高频电源。要求：保证除尘器效率：99.925%；除尘器出口粉尘浓度：30mg/Nm3（停凝聚器）；25mg/Nm3（凝聚器启动后）。,56,实际运行检测除尘器效率：99.935%；除尘器出口粉尘浓度：22.3mg/Nm3（停凝聚器）；17.8mg/Nm3（凝聚器启动后）。,57,改造实例2：我国南方某1000MW机组，神府东胜煤，校核煤种采用大同混煤，属低灰、低硫煤，原设计采用四电场，后对电除尘器电源部分改造，并采取降低烟气流速（降低氧量、减少漏风）等配套改进措施，2012年全年平均运行粉尘排放浓度11.03mg/Nm3。,58,改造实例3：我国南方某360MW机组，污染物排放新标准的要求，电厂利用引风机和除尘器之间的空间增加电场，将原单室双列三电场除尘器改造为单室双列五电场布置。同时为了降低除尘器内的烟速，采用同时加高、宽的方法增大除尘器横断面。除尘器出口排放浓度保证效率:40mg/Nm3(标态)99.933%实际烟尘排放总浓度为31.21mg/Nm3，达到40mg/Nm3的设计要求。,59,-低低温电除尘器低低温电除尘器与电厂热力系统及脱硫系统结合，具有综合节能、节水、环保的效果，并能满足燃中、低灰分煤条件下国家环保排放标准的粉尘的控制要求，结合我国的实际情况，在燃煤相对稳定电厂完成工程示范后，可逐步在我国进行推广使用。目前国内已采用该技术对除尘器进行改造。,60,案例:南方某电厂4号炉烟气余热利用-高效低低温低低温电除尘器项目结合实际场地条件，在除尘器的进口喇叭处和前置的垂直烟道处分别各设置一级烟气余热利用节能装置，换热介质通过换热管路串联连接，采用汽机冷凝水与热烟气通过烟气余热利用节能装置进行热交换，使得除尘器的运行温度由按150下降到95左右。垂直段换热装置将烟温按150降至115设计计算，水平段换热装置将烟温按115降至95计算。,61,2、我国可采用的环保技术,62,2、我国可采用的环保技术,63,在烟温为150工况下，经换热装置后的降温幅度平均达到50以上，烟气粉尘比电阻下降明显。除尘器性能测试表明：在增设换热装置后，粉尘排放从原约60mg/Nm3下降到20mg/Nm3，除尘效率有效提高。SO3脱除测试表明：在增设换热装置后,SO3脱除率达到73.78%。热力系统试验表明：在600MW负荷时，汽机的热耗下降52kJ/kWh以上；在450MW负荷时，汽机的热耗下降69kJ/kWh以上。,64,-移动极板电除尘器移动极板电除尘器具有高效收集高比电阻粉尘、运行较稳定、节能、节省空间、易操作、低损耗、维护少的特点，相当于在传统电除尘器基础上增加一些特殊功能。目前该技术国内已有1000机组运行业绩8月16日投运，预计将有该较大的一定的发展空间。,65,-布袋除尘器及电袋除尘器火电厂可考虑布袋除尘器及电袋除尘器进行除尘。根据目前国内布袋除尘器及电袋除尘器制造技术发展水平，选择布袋除尘器或电袋除尘器除尘效率可达99.9%以上，能够满足国家环保排放标准粉尘控制要求。,66,电袋除尘器改造实例:电袋除尘器2010年起在贵州燃高硫煤地区多台135MW、200MW、300MW机组改造表明，电袋复合式除尘器能满足除尘器出口烟尘含量30mg/Nm的排放要求，电袋除尘器在合理选择新型过滤材料（PTFE基布+无纺层PTFE与PPS混纺系列的布袋对高硫量的煤质有较好的适应能力，能适应各种极端的运行工况，维护量较小，技术上可行）条件下，能够满足电袋除尘器后侧布袋的保证使用寿命及较恶劣的运行工况。布袋除尘器改造实例：沙洲电厂2号630MW机组，布袋除尘器改造出口粉尘浓度17.3mg/m3。,67,-湿式电除尘器燃煤电厂在石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置后采用湿式电除尘器，也是保证粉尘达标排放的一个解决方案。该除尘器的特点是能除去SO3酸雾，并除去石膏雨中二水硫酸钙粉尘以及硫酸铵粉尘、PM2.5粉尘和重金属等。,68,山东某电厂300MW机组湿式电除尘器运行情况2013年12月25日该机组湿式电除尘器投运，现已运行100天以上，各项性能指标优于设计值，烟尘排放浓度10mg/m3。,69,2、我国可采用的环保技术,南方某电厂21000MW机组采用该湿式电除尘器主要指标,70,除尘新技术应用条件分析,71,4,1、高效电除尘器1）在具备条件时，通过增加电场、加高加宽除尘器等方式，提高除尘器比集尘面积。2）改造应对入口及本体各电场的烟气流场分布进行优化。3）与高效电源相结合，有效提高运行电