濕式電除塵技術(shù)在某600 MW亞臨界燃煤機(jī)組中的應(yīng)用

劉四海

(浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315612)

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濕式電除塵技術(shù)在某600 MW亞臨界燃煤機(jī)組中的應(yīng)用

劉四海

(浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315612)

對(duì)某電廠600 MW亞臨界燃煤機(jī)組的污染物排放情況及其環(huán)保設(shè)施情況進(jìn)行分析，同時(shí)介紹了濕式電除塵技術(shù)的工作原理、結(jié)構(gòu)組成及其在該電廠中的應(yīng)用。結(jié)果表明，濕式電除塵技術(shù)可有效解決常規(guī)濕法脫硫出現(xiàn)的問題，減少火電廠污染物排放對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響。

濕式電除塵器；粉塵；排放；環(huán)境保護(hù)

近年來隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問題越來越被人們所重視，特別是當(dāng)前部分區(qū)域和城市大氣霧霾現(xiàn)象突出，國(guó)家對(duì)污染物排放提出了更高的要求。寧波市環(huán)保局發(fā)布的《2015年寧波市環(huán)境狀況公報(bào)》顯示：雖然全市空氣中顆粒物等與霾相關(guān)的污染指標(biāo)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但2015年全年霾天為74天，占了全年的1/5之多[1]?？諝赓|(zhì)量污染整體呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)性污染，復(fù)合污染態(tài)勢(shì)越加明顯，PM2.5仍然是寧波市環(huán)境空氣中的首要污染物。環(huán)保部門預(yù)計(jì)，“十三五”期間PM2.5仍將是造成寧波空氣質(zhì)量超標(biāo)的最關(guān)鍵污染因子，并且改善難度將愈來愈大。

電力工業(yè)是節(jié)能減排的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，隨著國(guó)家對(duì)發(fā)電廠脫硫、脫硝環(huán)保要求的日益提高，對(duì)現(xiàn)行機(jī)組的環(huán)保改造已顯得十分迫切。根據(jù)國(guó)家環(huán)保部頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223—2011)規(guī)定：一般地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值30 mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)燃煤鍋爐煙囪煙塵排放限值20 mg/Nm3，汞及其化合物污染物排放限值0.03 mg/Nm3[2]。某電廠所處地區(qū)屬于新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的重點(diǎn)地區(qū)，位于長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的浙江省寧波市。作為華東地區(qū)重要的能源供應(yīng)基地，寧波市的火電廠總裝機(jī)容量達(dá)1 645.8萬kW·h，其中大型燃煤發(fā)電廠就有4個(gè)。因此，如何減少火電廠污染物排放對(duì)環(huán)境影響重大。

1 改造前的污染物排放情況

神華集團(tuán)某電廠配有4臺(tái)600 MW亞臨界燃煤機(jī)組，鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)三大主機(jī)分別由上海鍋爐廠有限公司、上海汽輪機(jī)有限公司、上海汽輪發(fā)電機(jī)有限公司設(shè)計(jì)制造，機(jī)組同步建有四電場(chǎng)靜電除塵器、煙氣脫硫裝置、SCR煙氣脫硝裝置。神華集團(tuán)發(fā)布了燃煤電廠近零排放規(guī)劃，要求燃煤電廠煙囪出口粉塵與燃機(jī)排放限值相同，不大于5 mg/Nm3。表1所示為2012—2014年1～4#機(jī)組煙塵排放數(shù)據(jù)。

表1 2012—2014年1～4#機(jī)組煙塵排放數(shù)據(jù) mg/Nm3

從表1可以看出，雖然各機(jī)組的排放數(shù)據(jù)均能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，但距離集團(tuán)公司規(guī)劃要求的近零排放標(biāo)準(zhǔn)差距還很大。

2 改造前環(huán)保設(shè)施情況

某電廠改造前機(jī)組已經(jīng)安裝了脫硝、電除塵、濕法脫硫等煙氣治理設(shè)備。從鍋爐來的煙氣經(jīng)過脫硝、電除塵、脫硫系統(tǒng)，依次脫去NOx、粉塵、SOx，經(jīng)過處理后的煙氣最終由煙囪排出，如圖1所示。

圖1 某電廠改造前機(jī)組煙氣排放系統(tǒng)圖

煙氣在經(jīng)過脫硝系統(tǒng)時(shí)，煙氣中的部分SO2在催化劑作用下會(huì)轉(zhuǎn)化為SO3，脫硝系統(tǒng)本身不能有效脫除由此產(chǎn)生的SO3；另外，作為脫硝還原劑的NH3也存在逃逸問題，沒有參與反應(yīng)的NH3會(huì)隨著煙氣排出。在濕法脫硫系統(tǒng)中，由于脫硫漿液霧化夾帶和脫硫產(chǎn)物結(jié)晶析出產(chǎn)生的細(xì)微顆粒粉塵仍然無法去除，所以當(dāng)這些細(xì)微顆粒粉塵暴露在空氣中時(shí)便會(huì)引起霧霾。

因此，要對(duì)濕法脫硫工藝產(chǎn)生的細(xì)顆粒物進(jìn)行控制，有效降低進(jìn)入煙囪排放的煙塵，還需要在濕法脫硫裝置之后，增加一套濕式電除塵器設(shè)備。增加濕式電除塵器后的系統(tǒng)圖如圖2所示。

圖2 某電廠改造后機(jī)組煙氣排放系統(tǒng)圖

3 濕式電除塵器的工作機(jī)理

濕式電除塵器收塵原理與靜電除塵器相同，在極板清灰時(shí)采用極板濕式靜電除塵器的主要工作原理與干式除塵器也基本相同，即煙氣中的粉塵顆粒吸附負(fù)離子而帶電，通過電場(chǎng)力的作用，被吸附到集塵極上。與干式電除塵器通過振打?qū)O板上的灰振落至灰斗不同的是，濕式電除塵器將水噴至極板上使粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。同時(shí)，噴到煙道中的水霧既能捕獲微小煙塵又能降低電阻率，利于微塵向極板移動(dòng)。

除塵過程的4個(gè)階段分別是：水霧經(jīng)荷電分裂后進(jìn)一步霧化；煙氣中的粉塵粒子經(jīng)電離后獲得離子而帶電；帶電粉塵向集塵極移動(dòng)并被捕集；水膜將集塵極上的粉塵排出。

4 濕式電除塵器的組成結(jié)構(gòu)

濕式電除塵器主要由除塵器本體、放電極和集電極、水噴霧系統(tǒng)、灰水處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。放電線放出的高電壓使周圍氣體電離，使煙氣中的粉塵表面帶電，在電場(chǎng)力作用下，粉塵被集塵極吸附，水系統(tǒng)產(chǎn)生的水霧將粉塵帶走。工作過程如圖3所示。

圖3 濕式電除塵器工作過程圖

濕式電除塵器的本體結(jié)構(gòu)包括：殼體、進(jìn)出口喇叭、放電極支撐絕緣子、集塵極、水噴霧系統(tǒng)、管道、灰斗等[3]，如圖4所示。

5 濕式電除塵器的優(yōu)點(diǎn)

濕式電除塵的脫除對(duì)象是粉塵和霧滴，而干式電除塵器的脫除對(duì)象只有粉塵。因?yàn)殪F滴與粉塵物理特性的差異，所以濕式電除塵與干式電除塵的工作原理也有所差異。水滴的存在會(huì)對(duì)電極放電產(chǎn)生影響，要形成發(fā)射離子，金屬電極中的自由電子必須獲得足夠的能量，才能克服電離能而越過表面勢(shì)壘成為發(fā)射電子[4]。在電極表面形成的一層水膜可以在形成發(fā)射離子時(shí)有效降低表面勢(shì)壘。這是因?yàn)樗采w金屬表面后，將原來的金屬與空氣直接接觸的界面分割成“金屬與水”和“水與空氣”兩個(gè)分割界面，分割的兩個(gè)界面的勢(shì)壘比直接接觸界面的勢(shì)壘低很多。這樣，在金屬電極的金屬表面帶水后，將原來直接接觸界面的高勢(shì)壘分解為兩種分割界面的低勢(shì)壘，大大削弱了表面勢(shì)壘對(duì)自由電子的阻礙作用，使金屬電極中的自由電子易于發(fā)射。另外，水中的多種雜質(zhì)離子在電場(chǎng)作用下，也易越過表面勢(shì)壘而成為發(fā)射離子。這些都改變了電極放電效果，使之能在低電壓下發(fā)生電暈放電。其次，由于水滴的存在，水的電阻相對(duì)較小，水滴與粉塵結(jié)合后，使得高比電的粉塵比電阻下降。因此，濕式靜電除塵的工作狀態(tài)相比干式電除塵會(huì)更加穩(wěn)定。

圖4 濕式電除塵器本體結(jié)構(gòu)圖

另外，由于濕式靜電除塵器除灰采用的是水沖洗，因此不需要振打裝置，所以不會(huì)像干式電除塵采用振打除灰而產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。由此可見，濕式電除塵更加環(huán)保。據(jù)國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)表明，濕式靜電除塵器對(duì)酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的微細(xì)粉塵也有良好的脫除效果[5]。

6 濕式電除塵器的應(yīng)用情況

目前濕式電除塵器已在某電廠2#和4#機(jī)組綜合升級(jí)改造中得到實(shí)際應(yīng)用，也將在2016年的1#和3#機(jī)組綜合升級(jí)改造中得以實(shí)施。每臺(tái)機(jī)組配備2臺(tái)單室一電場(chǎng)濕式電除塵器，電源采用高頻電源。濕式電除塵器安裝在脫硫吸收塔出口與煙囪之間的主煙道。除塵效率可達(dá)88%以上?？蓪⑦M(jìn)口煙塵濃度不大于7 mg/Nm3降到1 mg/Nm3以下，SO3酸物去除率可達(dá)20%以上。濕式電除塵器主要性能指標(biāo)如表2所示。

實(shí)施改造后，機(jī)組排放指標(biāo)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和集團(tuán)排放要求(2016年)，具體排放數(shù)據(jù)如表3所示。

表2 某電廠濕式電除塵器主要性能指標(biāo)

表3 改造后機(jī)組煙塵排放數(shù)據(jù)表(2016年1-4月) mg/Nm3

7 結(jié)論

相較于干式電除塵器，濕式電除塵器工作狀態(tài)更加穩(wěn)定，由于其采用水流沖洗的方式，沒有振打裝置，所以不會(huì)產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。濕式電除塵器對(duì)酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的微細(xì)粉塵有良好的脫除效果，可有效解決常規(guī)濕法脫硫工藝無法脫除的細(xì)微顆粒物和氣溶膠SO3，可以有效解決煙囪風(fēng)向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”“石膏雨”的問題，減少火電廠污染物排放對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響。

[1] 寧波市環(huán)境保護(hù)局污染物總量控制處.2015年寧波市環(huán)境狀況公報(bào)[EB/OL].(2016-06-07)[2016-08-20].ttp://www.nbepb.gov.cn/Info_Show.aspx?ClassID=20cf3dee-c1f4-4740-8781-2e1708cc0140&InfoID=35098e41-e9d6-4f52-bd69-8ee8f1f89c09&SearchKey=.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB 13223—2011[S].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2012.JP[3] 冷杰，天乙，張家維.300 MW聯(lián)合發(fā)電機(jī)組濕式電除塵器特點(diǎn)及運(yùn)行[J].東北電力技術(shù)， 2007(2)：9-11，32.

[4] 張彥琦，譚青，王偉敏，等.濕式電除塵技術(shù)在電廠煙氣凈化中的應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2013(12)：34-37.

[5] 時(shí)超林，潘衛(wèi)國(guó)，郭瑞堂，等.火電廠濕式靜電除塵器的發(fā)展現(xiàn)狀綜述[J].電力與能源，2013(5)：493-496，499.

A Study on the Application of the WESP in a 600MW Subcritical Coal-Fired Unit

LIU Sihai
(Zhejiang Guohua Zheneng Power Generation Co., Ltd.，Ningbo Zhejiang 315612，P.R.China)

This paper analyzes the pollutant emission and environmental protection facilities of the 600MW subcritical coal-fired unit in a power plant as well as introducing the working principles and structural composition of the WESP and its application in the power plant．The results have shown that the WESP can effectively solve the problems of the WFGD，which can decrease the pollutant emission of thermal power plants and have a significant impact on environmental protection．

WESP；dust；emission；environmental protection

2016-10-09

劉四海(1978-)，工程師，主要從事火電廠技術(shù)管理工作。

TM621.73；X773

A

1008- 8032(2016)06- 0047- 03