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湿式静电除尘器技术推广报告
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湿式静电除尘器技术推广报告

文章出处:雷力阀门 浏览次数:  次 发表时间:2016-11-21 11:36 【

一、当前国内大气污染物治理现状及新标准的颁布

目前已投产的燃煤电厂95%均采用电除尘器,但是为达到更低的粉尘排放值,特别对于PM2.5及以下微细粉尘的收集,现在的干式电除尘器必然会向更多的电场数、更大的比集尘面积的方向发展,使设备投资和运行费用大幅提高。同时常规电除尘器还存在除尘效率受粉尘的比电阻影响较大,其他污染物除去效果不明显等弱点。

目前国内燃煤机组基本完成了脱硫系统安装,90%以上的脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫技术,吸收塔大量采用喷淋塔技术。在洗涤过程中,烟气中的SO2脱除率高达 95%以上,但SO3以气溶胶的形式随烟气排出。

吸收塔安装的机械式除雾器只能去除大液滴水雾,主要针对大于20μm的大液滴和颗粒,不能去除微细的水雾、粉尘、重金属和气溶胶粒子等。运行过程中出口雾滴浓度一般在100mg/m3左右;烟气中含有大量的石膏微液滴,在不设GGH时,饱和湿烟气在烟囱周围会产生显著的白色烟羽和一定的冷凝水飘落,形成所谓“石膏雨”现象。《河南电力》认为“石膏雨”中固体杂质和主要成分和脱硫塔二级除雾器上层结垢相同。

国内目前还没有对SO3的排放进行监测,随着对NOx排放要求日益严格,SCR将成为燃煤电厂脱硝系统的主流配置。但是SCR中的催化剂在催化氨与NOx反应的同时,也将部分的SO2转化为SO3,SO3的转化率作为SCR的重要指标,目前国标中规定应小于1%。也就是说以发热量5600大卡含硫量1%的燃煤为例,燃烧后烟气中SO2在2500 mg/Nm3左右,当SO3的转化率为1%,SO2转化成为SO3的量为31 mg/Nm3,数倍于锅炉省煤器出口烟气中SO3浓度。当烟气温度低于露点时,SO3以直径亚微米级的微液滴形式存在,而静电除尘和湿法脱硫系统对于直径小于1μm的颗粒去除率较低,无法有效脱除SO3微液滴。

新标准中对汞及汞氧化物的排放也做出要求,但国内对烟气中汞的脱除还处在研究起步阶段,脱除工艺和方法还都不成熟。而国外采用的活性炭吸附法,其成本高昂,限制了大规模使用。

新颁布的火电厂污染物排放标准(GB13223-2011)于20 1月1日正式实施。自20 1月1日起,新建火力发电锅炉机组污染物排放要求:粉尘浓度≤30 mg/Nm3;SO2浓度≤100 mg/Nm3;NOx浓度≤100 mg/Nm3;汞及其化合物≤0.03 mg/Nm3。自20 7月1日起,现有火力发电锅炉机组污染物排放要求:粉尘浓度≤30 mg/Nm3;SO2浓度≤200 mg/Nm3;NOx浓度≤100 mg/Nm3;汞及其化合物≤0.03 mg/Nm3。对重点控制地区的燃煤机组污染物排放要求大幅提高:粉尘浓度≤20 mg/Nm3;SO2浓度≤50 mg/Nm3;NOx浓度≤100 mg/Nm3;汞及其化合物≤0.03 mg/Nm3。新建机组必须根据新标准进行设计和建设,使用新办法、新工艺全面降低污染物排放水平。

二、大气污染物治理的“终端设备”

2011年1月24日,国家工业和信息化部、科学技术部发布了工信部联节【2011】54号文件,即关于发布《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2011年版)》的通告。国家工信部和科技部提出的【2011】54号文件,将提高电除尘器的性能关键技术及其技术指标,分为烟气湿式脱硫前后两种工况。

1、改进本体极配形式、振打方式;研发电除尘器电源、烟气调质、移动电极、烟道聚合器、多复式双区电除尘技术,实现对困难煤种粉尘的有效收集。以上是【2011】54号文件对如何提高均是对烟气湿式脱硫前的干式除尘器的效果的指导性意见。对于烟气湿式脱硫后存在的石膏雨和SO3气溶胶,重金属等复合污染物均不起作用。布袋除尘器(包括电袋除尘器)也同样是属于烟气湿式脱硫前的干式除尘器的一类除尘器。

2、通过湿式静电除尘器的结构研究、除尘工艺的优化,攻克电极腐蚀、集尘极水膜均布、优化供电等难题,可有效控制微细粉尘、SO3酸雾、气溶胶、重金属和二噁英等复合污染物。这是【2011】54号文件针对湿式工艺比如湿式脱硫后电除尘器的指导性意见。

湿式静电除尘器 早在1907年开始应用于硫酸和冶金工业生产中。在1986年后国外燃煤电厂也开始采用湿式静电除尘器去除烟气中微细粉尘和酸雾等污染物,根据国外湿式静电除尘器的研究和应用表明,在湿法脱硫系统后布置湿式静电除尘器可以有效地去除烟气中的PM2.5粉尘、SO3和汞及其氧化物等污染物,排放烟气中粉尘浓度长期保持在2-5 mg/Nm3水平。

目前,南源公司已与浙江六横电厂签订了2X1000MW燃煤发电机组湿式静电除尘器技术协议。在浙能六横电厂新建工程2×1000MW机组配套的湿法脱硫系统后应用一电场湿式静电除尘器可以达到≥70%的雾滴去除效率、≥70%的粉尘去除效率(PM2.5除尘效率≥70%),并且能够有效地去除烟气中SO3微液滴,很好地消除湿法脱硫系统所产生的石膏雨问题。

三、湿式静电除尘器

静电除尘器的除尘过程可分为四个阶段:气体的电离;粉尘获得电子而荷电;荷电粉尘向集尘极移动;清除集尘极上的粉尘。湿式静电除尘器的工作原理和干式静电除尘器的基本相同,只是清除集尘极上粉尘的方式不同。

1、 湿式静电除尘器工作原理

将水雾喷向放电极和电晕区,水雾在针刺电极形成的强大的电晕场内荷电,电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并,共同对粉尘粒子起捕集作用, 终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集。水在集尘极上形成连续的水膜,将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。原理图如下:

2、湿式静电除尘器与干式静电除尘器比较

3、湿式静电除尘器优缺点

1)主要优点:

l 湿式静电除尘器在日本用于燃煤电厂已有30年以上。日本中部电力碧南电厂五台机组,将湿式静电除尘器布置在湿式脱硫系统后,其排放浓度长期稳定在2-5 mg/Nm3,远低于日本国家标准和新国标的要求,表明湿式静电除尘器能高效地除去烟气中的粉尘和石膏雨微液滴。

湿式静电除尘器冲洗水对烟气有洗涤作用,可除去烟气中部分SO3微液滴,冲洗水中必须加入碱液(NaOH)以中和水中酸性,表明部分SO3液滴被捕获后进入水中。

湿式静电除尘器布置在湿法脱硫后,脱硫后的饱和烟气中携带部分水滴,在通过高压电场时也可捕获并被水冲洗走,这样可降低烟气中总的携带水量,减小石膏雨形成的几率。

从日本电厂运行情况来看,湿式静电除尘器可以将进口粉尘浓度从17.5mg/Nm3降到5 mg/Nm3,这些粉尘主要是PM2.5范围内的微尘。表明湿式静电除尘器可有效地除去PM2.5微尘。

1000MW机组的湿式静电除尘器的结构一般为双室一个电场,每台炉有4个整流变。同极间距为300mm,变压器额定电压为55kV。因此,湿式静电除尘器的功耗相对较低。

2)主要缺点:

湿式静电除尘器需要工业水作为冲洗水,系统采用闭式循环,不断补入原水,排出灰水,灰水回用到脱硫系统作为补充水,正常情况下,不会影响脱硫系统的水平衡。但在脱硫系统水量要求降低时,需调节除尘器的补水量。

湿式静电除尘器布置在脱硫系统后,占地面积不大,对于新建机组对总平面布置的影响不明显。但是对于已投产的老机组可供改造有场地有限,在场地布置上将是一个主要问题。

湿式静电除尘器在北美和日本已有多套应用业绩,但在大型燃煤机组上应用业绩不多。

湿式静电除尘器虽然原理和结构并不复杂,但是因集尘板和针刺线、喷嘴等接触烟气的部件采用耐腐蚀不锈钢材料,且尚未大规模投入生产,所以单个产品的技术成本较高,设备投资费用要高于干式静电除尘器。

虽然湿式静电除尘器布置在脱硫系统后,需要占用专门的场地进行布置,增加了炉后设备和烟道的投资费用。在运行成本上,湿式静电除尘器在除尘电场上消耗电量外,辅助水循环系统也将消耗部分电量,同时水中加的NaOH增加运行成本。但是因湿式静电除尘器可高效地除去烟气中多种污染物,为满足今后日益严格的污染物减排要求,提供了一个相对成熟可靠的技术,也可取得良好的社会效益。

四、湿式静电除尘器技术的引进推广

2011年6月至今,南源公司已为引进湿式静电除尘器技术做了大量的工作,多次邀请日立公司技术人员来华,与浙能集团、国华集团、浙江电力设计院和华东电力设计院就湿式静电除尘器技术进行了多次交流。2011年11月份,南源公司组织浙能、华东设计院的有关人员赴日本考察湿式静电除尘器的应用情况。

20 5月8日,环境保护部科技标准司在京组织召开浙江南源环境工程技术有限公司湿式静电除尘器技术专家评审会。在听取南源公司关于湿式静电除尘器技术汇报后,与会专家肯定南源公司为引进消化日立公司湿式静电除尘器技术所做努力以及对大气污染防治所起表率作用,同时建议南源公司加强技术储备、消化吸收、市场拓展等方面工作, 后与会专家一致认为:湿式静电除尘器技术在国际上是一项专有技术,是国内大气污染防治急需的,鼓励进行试点应用;当本技术在国内具有应用业绩并取得良好效果以后,可推荐列入两个目录进行推广。

20 6月11日,浙江省环保厅在杭州组织召开浙江省能源集团有限公司所属六横电厂新建工程2×1000MW燃煤发电机组应用“湿式静电除尘器”方案论证会。会议听取技术引进及项目实施方浙江南源环境工程技术有限公司的汇报,经质询和讨论,形成以下意见:

1、在脱硫装置后采用湿式静电除尘器非常必要;

2、提出的六横电厂2×1000MW机组初步方案可行,符合污染物控制技术的发展趋势;

3、湿式静电除尘器运行稳定可靠,技术成熟,并且该技术在国际上是一项专有技术,在我国具有应用推广价值,建议加快技术引进、消化吸收并进行创新,推进国产化进程,降低成本。

根据方案论证会议精神,南源公司正积极努力地进行国内一1000MW机组湿式静电除尘器工程实施,并按照与会专家的要求做好今后的湿式静电除尘器技术引进、消化吸收工作,争取早日实现国产化,降低成本。

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