新技術(shù)進(jìn)一步鞏固電除塵器主流地位
近年來(lái),我國(guó)電除塵技術(shù)水平有了長(zhǎng)足進(jìn)步,電除塵行業(yè)已發(fā)展成為我國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)中能與國(guó)際廠商相抗衡且最具競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)行業(yè)。《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—2011)和《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095—2012)的出臺(tái),對(duì)我國(guó)電除塵技術(shù)來(lái)說(shuō),既是挑戰(zhàn)又是機(jī)遇。
但常規(guī)電除塵器仍面臨一些技術(shù)瓶頸,比如,應(yīng)對(duì)一些復(fù)雜工況時(shí)需要較大的比集塵面積,高比電阻粉塵導(dǎo)致的反電暈和振打引起的二次揚(yáng)塵在很大程度上影響了電除塵器的除塵效率,對(duì)PM2.5脫除效率較低等。
我國(guó)電除塵新技術(shù)、新工藝近年來(lái)已取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。比如,在吸收國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我國(guó)研制開發(fā)了移動(dòng)電極電除塵、粉塵凝聚、SO3煙氣調(diào)質(zhì)等新技術(shù),大大提高了除塵效率,擴(kuò)大了適用范圍,進(jìn)一步鞏固了電除塵器在煙塵治理領(lǐng)域的主流地位。本版報(bào)道將詳細(xì)介紹移動(dòng)電極電除塵、粉塵凝聚、SO3煙氣調(diào)質(zhì)等新技術(shù)的技術(shù)原理、創(chuàng)新點(diǎn)和實(shí)際工程案例,希望為相關(guān)機(jī)構(gòu)提供借鑒。
移動(dòng)電極電除塵技術(shù)——突破技術(shù)瓶頸最有效
是重點(diǎn)開發(fā)推廣的新技術(shù),改造項(xiàng)目上更顯優(yōu)勢(shì)
技術(shù)提示:移動(dòng)電極電除塵技術(shù)是歐盟委員會(huì)推薦的燒結(jié)機(jī)除塵的最佳可行技術(shù)之一,被中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)確定為“十二五”期間重點(diǎn)開發(fā)和推廣的電除塵新技術(shù),已列入“國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)裝備目錄”(2011年版)。采用布置于非收塵區(qū)的清灰刷刷除極板上粉塵的清灰方式,有效解決了高比電阻粉塵引起的反電暈及振打清灰引起二次揚(yáng)塵等問(wèn)題,從而大幅提高除塵效率,是目前突破常規(guī)電除塵器技術(shù)瓶頸最有效的方法之一。特別是對(duì)于改造項(xiàng)目,移動(dòng)電極電除塵器的優(yōu)勢(shì)更為突出。
有哪些技術(shù)優(yōu)勢(shì)?
移動(dòng)電極電除塵器的收塵原理與常規(guī)電除塵器完全相同,由常規(guī)電場(chǎng)和末級(jí)移動(dòng)電極電場(chǎng)組成。移動(dòng)電極電場(chǎng)中陽(yáng)極部分采用回轉(zhuǎn)的陽(yáng)極板和旋轉(zhuǎn)的清灰刷,陰極部分采用和常規(guī)電除塵器相同的陰極系統(tǒng)。附著于移動(dòng)極板上的粉塵在尚未達(dá)到形成反電暈的厚度時(shí),就隨移動(dòng)極板運(yùn)行至非電場(chǎng)區(qū)內(nèi),被布置在非電場(chǎng)區(qū)旋轉(zhuǎn)的清灰刷徹底清除,因此不會(huì)產(chǎn)生反電暈現(xiàn)象,有效解決高比電阻粉塵收塵難的問(wèn)題。
移動(dòng)電極電除塵器改傳統(tǒng)的振打清灰為清灰刷清灰。清灰刷布置于非收塵區(qū),可最大限度減少二次揚(yáng)塵,增加粉塵驅(qū)進(jìn)速度,大幅提高電除塵器除塵效率,降低煙塵排放濃度。同時(shí),移動(dòng)電極電除塵器還有效降低了對(duì)煤種變化的敏感性,增加對(duì)不同煤種的適應(yīng)性,特別是高比電阻粉塵、黏性粉塵,應(yīng)用范圍比常規(guī)電除塵器更廣。
移動(dòng)電極電除塵技術(shù)特別適合老機(jī)組電除塵器改造,因其可使電除塵器小型化,占地少,節(jié)省能耗。移動(dòng)電極電場(chǎng)(同極間距460mm)的驅(qū)進(jìn)速度可達(dá)常規(guī)末電場(chǎng)(同極間距400mm)的2~2.5倍,最高可達(dá)3倍,除塵效率可由常規(guī)末電場(chǎng)的50%~70%提高到70%~90%,一個(gè)移動(dòng)電極電場(chǎng)相當(dāng)于兩個(gè)常規(guī)末電場(chǎng)的效果。在很多時(shí)候,只需將末電場(chǎng)改造成移動(dòng)電極電場(chǎng),不需另占場(chǎng)地。與布袋除塵器相比,電除塵器阻力損失小,維護(hù)費(fèi)用低,并且有著較高的性價(jià)比。在保證相同性能的前提下,與常規(guī)電除塵器相比,移動(dòng)電極電除塵器一次投資略高、運(yùn)行費(fèi)用較低、維護(hù)成本幾乎相當(dāng)。從整個(gè)生命周期看,移動(dòng)電極電除塵器具有較好的經(jīng)濟(jì)性。
從1979年日本日立公司研制出首臺(tái)移動(dòng)電極電除塵器至今,已有30多年應(yīng)用歷史,主要用于燃煤鍋爐、燒結(jié)機(jī)、水泥窯、玻璃熔窯、流化床催化裂解等,涵蓋150MW~1000MW機(jī)組。應(yīng)用表明,移動(dòng)電極電除塵器是一種能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定維持高除塵效率的除塵設(shè)備。采用此項(xiàng)技術(shù),新建工程煙塵排放濃度均可達(dá)到30mg/m3及以下,最低可達(dá)10mg/m3以下。
我國(guó)已掌握核心技術(shù)
國(guó)內(nèi)相關(guān)單位自2006年開始研發(fā)移動(dòng)電極電除塵技術(shù),在國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建立了可處理煙氣量為2.5萬(wàn)m3/h的熱態(tài)旋轉(zhuǎn)電極式電除塵器中試裝置和電場(chǎng)有效高度15m、電場(chǎng)有效長(zhǎng)度4m的旋轉(zhuǎn)電極電場(chǎng)1︰1結(jié)構(gòu)可靠性實(shí)體試驗(yàn)驗(yàn)證裝置。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了大量試驗(yàn)和驗(yàn)證,成功攻克了設(shè)備的可靠性、零部件的使用壽命、選型設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性等多項(xiàng)技術(shù)難點(diǎn),并對(duì)陽(yáng)極板同步傳動(dòng)方式、轉(zhuǎn)刷組件結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì),提高了設(shè)備的可靠性。目前,我國(guó)已全面掌握核心技術(shù),并獲多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),研制出了具有自己特色的產(chǎn)品。
應(yīng)用效果如何,有哪些典型案例?
幾年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐表明,移動(dòng)電極電除塵器的提效效果明顯。目前,我國(guó)已有數(shù)套300MW及以上機(jī)組的移動(dòng)電極電除塵器投入運(yùn)行。截至今年6月底,已簽訂的300MW及以上機(jī)組移動(dòng)電極電除塵器的合同裝機(jī)總?cè)萘砍?.5萬(wàn)MW,其中1000MW機(jī)組兩套,600MW機(jī)9套。這項(xiàng)技術(shù)得到了專家和業(yè)主的認(rèn)可,具有廣闊的應(yīng)用前景。典型案例有:
1)北方聯(lián)合電力包頭第一熱電廠#1爐300MW機(jī)組電除塵器改造,將原雙室四電場(chǎng)電除塵器第四電場(chǎng)改造成移動(dòng)電極電場(chǎng),改造前比集塵面積為85.04m2(m3/s),改造后常規(guī)電場(chǎng)比集塵面積為63.78m2(m3/s),移動(dòng)電極電場(chǎng)比集塵面積為14.2m2(m3/s)。經(jīng)測(cè)試,電除塵器出口煙塵濃度由改造前大于150mg/m3降至38.0mg/m3,設(shè)計(jì)值為50mg/m3。
2)北方聯(lián)合電力達(dá)拉特發(fā)電廠#5爐330MW機(jī)組電除塵器改造,原電除塵器比集塵面積偏小,僅為69.25m2(m3/s),在原雙室四電場(chǎng)除塵器第一電場(chǎng)前新增一個(gè)與原電除塵器電場(chǎng)長(zhǎng)、寬、高一致的電場(chǎng)(稱零電場(chǎng)),并將原第四電場(chǎng)改造成移動(dòng)電極電場(chǎng),新增電場(chǎng)采用高頻電源,改造后常規(guī)電場(chǎng)比集塵面積為65.74m2(m3/s),移動(dòng)電極電場(chǎng)比集塵面積為11.4m2(m3/s)。經(jīng)測(cè)試,出口煙塵濃度由改造前的150mg/m3降至29.2mg/m3,設(shè)計(jì)值為40mg/m3。
3)河北衡豐發(fā)電廠二期300MW機(jī)組電除塵器改造,在原雙室四電場(chǎng)除塵器基礎(chǔ)上將電場(chǎng)增高,并將原第四電場(chǎng)改造成移動(dòng)電極電場(chǎng),改造前比集塵面積為62.31m2(m3/s),改造后常規(guī)電場(chǎng)比集塵面積為60.21m2(m3/s),移動(dòng)電極電場(chǎng)比集塵面積為11.56m2(m3/s)。經(jīng)測(cè)試,出口煙塵濃度由改造前的150mg/m3降至32mg/m3,設(shè)計(jì)值為40mg/m3。
4)華能北京熱電#3爐200MW機(jī)組電除塵器改造,入口煙氣溫度從150℃降至95℃(設(shè)計(jì)、校核煤種的酸露點(diǎn)分別為90.5℃、85.6℃),將原雙室四電場(chǎng)電除塵器電場(chǎng)有效高度由12m增加至15m,第一電場(chǎng)有效長(zhǎng)度由3m改為3.5m,第二、三電場(chǎng)有效長(zhǎng)度由3m改為4m,第四電場(chǎng)采用移動(dòng)電極技術(shù),電場(chǎng)有效長(zhǎng)度為3m,4個(gè)電場(chǎng)均采用三相電源。改造前比集塵面積為52.19m2(m3/s),改造后常規(guī)電場(chǎng)比集塵面積為67.56m2(m3/s),移動(dòng)電極電場(chǎng)比集塵面積為13.5m2(m3/s)。經(jīng)測(cè)試,出口煙塵濃度由改造前55.5mg/m3降為12mg/m3,設(shè)計(jì)值為17mg/m3。
5)靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司#6爐300MW機(jī)組電除塵器提效改造。采用3個(gè)常規(guī)電場(chǎng)加1個(gè)末級(jí)移動(dòng)電極電場(chǎng)結(jié)構(gòu)形式。具體方案為:在現(xiàn)有電除塵器基礎(chǔ)上,將原有三電場(chǎng)除塵器殼體加高,新增一個(gè)移動(dòng)電極電場(chǎng),將各電場(chǎng)高度由14m加高到16m,第四電場(chǎng)采用移動(dòng)電極技術(shù);高壓電源全部采用高頻電源。改造完成后,經(jīng)測(cè)試,電除塵器出口煙塵濃度為31.2mg/m3,除塵效率為99.91%,實(shí)現(xiàn)了合同要求的煙塵排放濃度低于50mg/m3的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
6)江陰蘇龍熱電有限公司#1、#2爐135MW機(jī)組電除塵器提效改造。本次改造采用4個(gè)常規(guī)電場(chǎng)加1個(gè)末級(jí)移動(dòng)電極電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式。具體方案為:將原電除塵器一、二、三電場(chǎng)全部拆除,進(jìn)行加寬、加高擴(kuò)容改造,并在原電除塵器后增加一個(gè)常規(guī)第四電場(chǎng)和一個(gè)移動(dòng)電極第五電場(chǎng),全部采用高頻電源供電。經(jīng)測(cè)試,#1、#2爐電除塵器出口煙塵濃度分別為13.4mg/m3和11mg/m3,效率達(dá)到99.935%和99.933%,實(shí)現(xiàn)了合同要求的煙塵排放濃度小于25mg/m3的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝質(zhì)量很重要
值得注意的是,移動(dòng)電極電除塵器陽(yáng)極系統(tǒng)及清灰裝置均為轉(zhuǎn)動(dòng)部件,要確保設(shè)備高效安全運(yùn)行,合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精益求精的制造、優(yōu)質(zhì)的安裝質(zhì)量顯得十分重要。移動(dòng)極板和刷灰裝置處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài),屬動(dòng)平衡,相對(duì)靜負(fù)載的常規(guī)電除塵器安裝工藝要求更高。安裝質(zhì)量直接影響到設(shè)備的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行,對(duì)保證移動(dòng)電極電除塵器性能具有至關(guān)重要的作用。對(duì)于移動(dòng)極板與內(nèi)部傳動(dòng)鏈條安裝、上部和下部傳動(dòng)軸安裝、刷灰裝置安裝、整體復(fù)核與調(diào)整、試運(yùn)轉(zhuǎn)等必須按安裝說(shuō)明書及有關(guān)技術(shù)文件執(zhí)行。
粉塵凝聚技術(shù)——PM2.5治理利器
將細(xì)顆粒凝聚成較大顆粒,讓電除塵能有效脫除PM2.5
技術(shù)提示:近年來(lái),我國(guó)大中城市霧霾天氣越來(lái)越多,嚴(yán)重影響了公眾健康和生活,PM2.5含量過(guò)高是導(dǎo)致霧霾天氣的主要原因,而燃煤電廠又是PM2.5的主要污染源之一。粉塵凝聚技術(shù)可將細(xì)顆粒凝聚成較大顆粒,從而使電除塵器有效脫除PM2.5,這是目前減少煙塵總質(zhì)量濃度和高效去除PM2.5的最有效途徑之一,也是最具應(yīng)用前景的實(shí)用技術(shù)之一。
如何減少煙塵總質(zhì)量排放,顯著減少PM2.5排放?
研究表明,燃煤電廠排放的PM2.5占全國(guó)排放總量的10%~20%,電除塵器和袋式除塵器對(duì)10μm以上的粒子雖然能夠達(dá)到99.90%以上的除塵效率,但是對(duì)PM2.5的收塵效果并不理想。
電除塵器對(duì)PM2.5的脫除效率為何較低?粉塵荷電量的大小與粉塵粒徑、電場(chǎng)強(qiáng)度、離子濃度及在電場(chǎng)中停留時(shí)間等有關(guān)。粉塵荷電有兩種方式:電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電。對(duì)于粒徑大于1μm的粉塵,主要以電場(chǎng)荷電為主;對(duì)于粒徑小于0.1μm的粉塵,主要以擴(kuò)散荷電為主。介于兩者之間的粉塵,電場(chǎng)荷電和擴(kuò)散荷電均較弱,如圖1所示。
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圖1粉塵粒徑與驅(qū)進(jìn)速度關(guān)系
粉塵凝聚技術(shù)的工作原理如圖2所示:含塵氣體進(jìn)入除塵器前,先對(duì)其進(jìn)行分列荷電處理,使相鄰兩列的煙氣粉塵帶上正、負(fù)不同極性的電荷,并通過(guò)擾流裝置的擾流作用,使帶異性電荷的不同粒徑粉塵產(chǎn)生速度或方向差異而有效凝聚,形成大顆粒后被電除塵器有效收集。
1-負(fù)放電極框架;2-正放電極框架;3-接地極框架
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圖2粉塵凝聚器工作原理示意圖
粉塵凝聚器根據(jù)具體情況可布置在電除塵器前端的進(jìn)氣煙道內(nèi)或進(jìn)氣煙箱內(nèi)。
粉塵凝聚技術(shù)可減少煙塵總質(zhì)量排放,提高電除塵器除塵效率;顯著減少PM2.5的排放,改善后置電除塵器的電氣運(yùn)行狀況,提高大氣能見度,改善空氣質(zhì)量;減少汞、砷等有毒元素的排放;壓力損失小于250Pa;提效受除塵設(shè)備出口煙塵濃度和粉塵粒徑等影響,且其提效具有一定的范圍。
國(guó)外公司從1999年就開始研究粉塵凝聚技術(shù),2002開始工業(yè)應(yīng)用,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),至今已有10余套應(yīng)用業(yè)績(jī)。設(shè)備運(yùn)行良好,效果顯著。
應(yīng)用效果如何,有哪些成功案例?
國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)多年,相關(guān)單位自2008年開始研發(fā)粉塵凝聚技術(shù),與科研院所合作,在國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)研究,在模擬工況下,利用ELPI(靜電低壓撞擊儀)測(cè)試了使用粉塵凝聚裝置前后電除塵器出口不同粒徑粉塵數(shù)量濃度、質(zhì)量濃度的變化。研究表明,實(shí)驗(yàn)室粉塵凝聚裝置對(duì)微細(xì)粉塵具有一定的凝聚效果,可以提高電除塵器除塵效率。我國(guó)現(xiàn)已掌握了核心技術(shù),并獲得多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利和實(shí)用新型專利,具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),分別在300MW、135MW機(jī)組上得到了應(yīng)用。截至今年3月底,已簽訂粉塵凝聚裝置的機(jī)組合同共8套,分別為660MW機(jī)組1套、300MW機(jī)組3套、135MW機(jī)組4套。典型案例有:
1)上海吳涇熱電廠#9爐300MW機(jī)組,配套除塵設(shè)備為雙室四電場(chǎng)電除塵器,原出口濃度約50mg/m3,僅在電除塵器前置進(jìn)口煙道處安裝粉塵凝聚裝置,于2012年4月14日投運(yùn)。經(jīng)南京電力設(shè)備質(zhì)量性能檢驗(yàn)中心測(cè)試,裝置投運(yùn)后,電除塵器出口PM2.5的質(zhì)量濃度由15.7mg/m3下降為10.9mg/m3,下降率為30.1%,經(jīng)計(jì)算,PM2.5年減排量約64噸。總煙塵質(zhì)量濃度的由45.9mg/m3降為36.7mg/m3,下降率為20.3%,經(jīng)濕法脫硫后,煙塵排放濃度穩(wěn)定在20mg/m3以下,滿足重點(diǎn)地區(qū)特別排放限值要求。設(shè)備投運(yùn)至今,運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。
2)江陰蘇龍熱電有限公司#1、#2、#3爐135MW機(jī)組電除塵器提效改造。采用4個(gè)常規(guī)電場(chǎng)加1個(gè)末級(jí)移動(dòng)電極電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)形式,并在每臺(tái)電除塵器前端進(jìn)氣煙箱內(nèi)增設(shè)粉塵凝聚裝置。這一改造將幾個(gè)技術(shù)組合應(yīng)用,粉塵凝聚器的使用改善了后置電除塵器的電氣運(yùn)行狀況,提高除塵效率,同時(shí)減少PM2.5排放。在機(jī)組滿負(fù)荷狀態(tài)下,#1、#2爐電除塵器出口煙塵排放濃度分別為13.4mg/m3和11mg/m3,除塵效率分別達(dá)到99.935%和99.933%;#1爐投運(yùn)凝聚器裝置后,電除塵器出口總煙塵質(zhì)量濃度下降率為20%;#3爐投運(yùn)凝聚器裝置除塵器出口總煙塵質(zhì)量濃度下降率為30%,PM2.5質(zhì)量濃度下降37%。
此外,國(guó)網(wǎng)能源哈密煤電660MW機(jī)組也確定配套使用粉塵凝聚技術(shù)。
值得一提的是,煙塵總質(zhì)量濃度與PM2.5的質(zhì)量濃度下降率為裝置開、關(guān)狀態(tài)下的數(shù)值。事實(shí)上,只要安裝這一裝置,在電源關(guān)閉的狀態(tài)下對(duì)粉塵也有一定的凝聚作用,對(duì)電除塵器具有一定的提效作用。因此,實(shí)際下降率應(yīng)該比上述數(shù)值更高。
煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)——戰(zhàn)勝高比電阻
特別適合老電除塵器提效改造和燃用多煤種工況機(jī)組
技術(shù)提示:如何有效克服高比電阻的問(wèn)題?國(guó)際電除塵行業(yè)進(jìn)行了大量研究,其中煙氣調(diào)質(zhì)是有效的新技術(shù)之一。目前,主要有水調(diào)質(zhì)、SO3調(diào)質(zhì)、NH3調(diào)質(zhì)、SO3+NH3雙重調(diào)質(zhì)等。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用的SO3煙氣調(diào)質(zhì)是一項(xiàng)成熟有效的電除塵器提效技術(shù),目前世界上投運(yùn)的SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)已逾500套,最大應(yīng)用機(jī)組達(dá)到1000MW。
SO3煙氣調(diào)質(zhì)如何起作用?
解決高比電阻粉塵對(duì)電除塵器除塵效率的影響,一直是電除塵技術(shù)的主要研究課題。其中一個(gè)方法就是對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì),國(guó)外曾經(jīng)采用各種各樣的方法對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理以降低粉塵比電阻,主要有加硫、加氨、加水等方法,但受使用條件限制,工程中使用最多的是用SO3調(diào)質(zhì)。
SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)中SO3的生成是基于硫磺制酸工藝。硫磺制酸工藝非常成熟,已經(jīng)有100多年歷史。SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)在原工藝基礎(chǔ)上采用先進(jìn)的PLC控制技術(shù),通過(guò)智能化計(jì)算機(jī)集控系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)中各工藝參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)、反饋和調(diào)整處理。實(shí)踐證明,采用SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)降低粉塵的電阻率,使灰塵比電阻降到電除塵器的高效處理范圍內(nèi),是一種先進(jìn)、可行的科學(xué)技術(shù)手段。
影響電除塵器性能最為突出的因素是粉塵比電阻,通常比電阻在104Ω·cm~5×1010Ω·cm之間的飛灰最適合電除塵器收集。粉塵比電阻與除塵效率關(guān)系如圖3。
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圖3粉塵比電阻與電除塵效率關(guān)系
煙氣中粉塵表面導(dǎo)電主要通過(guò)粉塵顆粒表面吸附的水膜或化學(xué)物質(zhì)(化學(xué)膜)來(lái)進(jìn)行。通常燃煤電廠煙氣中含有3%~10%的水分,當(dāng)煙氣溫度較低時(shí),這些水汽可以吸附在粉塵表面形成具有低比電阻的導(dǎo)電通道,但由于水露點(diǎn)往往較低,當(dāng)煙氣溫度較高時(shí),水分吸附作用將大大降低。當(dāng)煙氣中出現(xiàn)足夠的SO3時(shí),一方面具有SO3極強(qiáng)的活性,與煙氣中水分結(jié)合形成的煙酸氣溶膠極易吸附在粉塵表面,形成低電阻導(dǎo)電通道;另一方面,煙氣中SO3含量增加,煙氣酸露點(diǎn)提高,即使煙氣溫度高于露點(diǎn)很多,被吸附的酸膜也會(huì)沉積在粉塵表面形成表面導(dǎo)電通道。其機(jī)理如下圖。
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SO3煙氣調(diào)質(zhì)就是將少量(5ppm~25ppm)可控制的SO3噴射到煙氣中,SO3與煙氣中的水分結(jié)合生成硫酸氣溶膠吸附在粉塵顆粒表面,形成一個(gè)低比電阻導(dǎo)電通道,使粉塵更易收集,從而提高電除塵器的除塵效率。
SO3煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)改變了煙氣性質(zhì),降低了粉塵比電阻,使工況條件得到改善,擴(kuò)大了電除塵器對(duì)煤種的適應(yīng)性范圍。同時(shí),這一技術(shù)不增加系統(tǒng)阻力、可靠性高,特別適合老電除塵器提效改造,而且改造工期短,不受場(chǎng)地限制。這一技術(shù)同樣適合于燃用多煤種工況的新建機(jī)組,電除塵器規(guī)格按易收塵煤種設(shè)計(jì),大大降低了除塵設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用,SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)作為備用設(shè)備在燃用難收塵煤種時(shí)投入使用。
煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)在歐洲一些發(fā)達(dá)國(guó)家得到比較多的應(yīng)用,國(guó)際上已有500多臺(tái)三氧化硫煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)成功應(yīng)用。我國(guó)SO3煙氣調(diào)質(zhì)技術(shù)和設(shè)備在電除塵提效工程中已經(jīng)得到應(yīng)用,包括兩臺(tái)200MW機(jī)組、4臺(tái)300MW機(jī)組、12臺(tái)600MW機(jī)組和4臺(tái)1000MW機(jī)組等,均取得了良好效果。典型案例有:
1)內(nèi)蒙古托克托電廠2×600MW機(jī)組在中國(guó)火電廠中率先使用SO3煙氣調(diào)質(zhì)裝置,燃用準(zhǔn)格爾煤,飛灰高鋁、低鐵、低堿、高比電阻,采用威爾普(Wellco)公司SO3煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng),于2004年7月7日成功投運(yùn)。SO3噴入量為15ppn/90kg/h(2×600MW機(jī)組),調(diào)質(zhì)前煙塵排放為160~300mg/m3,調(diào)質(zhì)后效果十分明顯。2005年1月,內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站對(duì)托克托電廠一期1、2號(hào)機(jī)組大氣污染物排放監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示,煙塵濃度小于50mg/m3。
2)黑龍江雙鴨山電廠2×200MW機(jī)組,于2010年進(jìn)行電除塵器提效改造,改造工程只對(duì)電除塵器進(jìn)行了檢修,同時(shí)增設(shè)了煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)。2010年11月,改造完成后黑龍江省電力監(jiān)督檢測(cè)中心對(duì)#1機(jī)組電除塵器進(jìn)行了性能測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)大幅度提高了除塵效率,電除塵器除塵效率為99.94%,出口煙塵濃度達(dá)到了21.4mg/m3,經(jīng)過(guò)脫硫裝置后的出口濃度為12.2mg/m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于改造工程技術(shù)協(xié)議書規(guī)定的煙囪出口煙塵排放濃度小于30mg/m3的要求。
國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用實(shí)例表明,SO3煙氣調(diào)質(zhì)對(duì)燃用低硫煤,或者鍋爐飛灰含鋁、硅成份高,比電阻較高的電除塵器提效具有很大作用,可作為進(jìn)一步提高電除塵效率、滿足低排放要求的一種有效技術(shù)手段。如果與低低溫電除塵技術(shù)、移動(dòng)電極、高頻技術(shù)等組合應(yīng)用,降低煙氣溫度和煙塵比電阻,提高電除塵效率,可有效減少電除塵器出口的煙塵排放,是除塵提效改造最為便捷的技術(shù)措施。
篇尾語(yǔ)
移動(dòng)電極電除塵、粉塵凝聚、SO3煙氣調(diào)質(zhì)等新技術(shù)使用或幾種新技術(shù)集成使用,克服了常規(guī)電除塵器存在高比電阻粉塵引起的反電暈、振打引起的二次揚(yáng)塵及微細(xì)粉塵荷電不充分的技術(shù)瓶頸,大幅提高了電除塵器除塵效率,擴(kuò)大了煤種使用范圍并減少了PM2.5排放,可使電除塵器在具備較好技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的前提下滿足新煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
移動(dòng)電極電除塵技術(shù)和粉塵凝聚技術(shù)已得到科技部的高度重視和大力支持,被列入國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)“燃煤電站PM2.5捕集增效優(yōu)化技術(shù)與裝備研制”課題,計(jì)劃對(duì)兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。
《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》最近剛剛出臺(tái),明確提出要使節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)“成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)新的支柱產(chǎn)業(yè)”。而電除塵新技術(shù)為火電廠除塵設(shè)備新建或提效改造工程應(yīng)用起到了很好的借鑒和示范作用,電除塵器的主流地位進(jìn)一步鞏固。
在國(guó)家將環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為新經(jīng)濟(jì)支撐點(diǎn)的大背景下,電除塵行業(yè)以凈化藍(lán)天、保護(hù)環(huán)境為己任,以技術(shù)進(jìn)步為帆,以管理創(chuàng)新為槳,助推環(huán)保事業(yè)健康發(fā)展,為中國(guó)夢(mèng)添上濃墨重彩的一筆。
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