WESP在超超臨界百萬機組超低排放工程中的應(yīng)用

楊微，陳招妹，趙金達(dá)，顏士娟

(浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司，浙江諸暨 311800)

WESP在超超臨界百萬機組超低排放工程中的應(yīng)用

楊微，陳招妹，趙金達(dá)，顏士娟

(浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，浙江諸暨 311800)

簡述了濕式電除塵器的工作原理以及技術(shù)特點，并對目前燃煤電廠超低排放兩條路線做了簡單分析:以低低溫電除塵技術(shù)為核心實現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線和以濕式電除塵器為核心實現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線。此外重點介紹了濕式電除塵器在國內(nèi)1000MW超超臨界燃煤機組上的應(yīng)用情況。

濕式電除塵器;燃煤電廠;超低排放;應(yīng)用

0 引言

新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 13223-2011)已執(zhí)行，但我國大氣污染形勢依然嚴(yán)峻，由于環(huán)境容量有限等原因，江蘇省、浙江省、廣州市、山西省等地已出臺相關(guān)政策，要求燃煤電廠大氣污染物排放參考燃?xì)廨啓C組標(biāo)準(zhǔn)限值，即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，即“超低排放”。

隨著我國大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)及要求的日趨嚴(yán)格，濕式電除塵技術(shù)開始應(yīng)用于燃煤電廠，并得到迅速推廣。華潤海豐電廠在初期設(shè)計排放限值符合國家《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及環(huán)評要求的情形下，主動追加環(huán)保投資，建立一系列環(huán)保技術(shù)設(shè)備，要求機組投產(chǎn)后，煙塵、SO2、NOx排放限值低于5mg/m3、35mg/m3、50mg/m3，污染物排放達(dá)到“超低排放”要求。華潤海豐電廠 1號和 2號 2× 1000MW燃煤機組通過末端加裝濕式電除塵器(以下簡稱WESP)，來滿足“超低排放”要求。

本文重點介紹了WESP技術(shù)在海豐電廠1號和2號2×1000MW燃煤機組上的應(yīng)用，為該項技術(shù)在大型燃煤電廠的進(jìn)一步優(yōu)化和推廣提供參考。

1 WESP技術(shù)簡介

1.1 WESP對微細(xì)粉塵的去除原理

WESP是一種用來處理含濕氣體的高壓靜電除塵設(shè)備，其工作原理和干式電除塵器基本相同，都要經(jīng)歷電離、荷電、收集和清灰四個階段，煙氣通過進(jìn)口封頭后進(jìn)入電場，在高壓電的作用下氣體電離粉塵被荷電，荷電后的粉塵在電場力的作用下向集塵極移動，隨集塵極表面的水膜去除［1］。WESP工作原理示意如圖1所示。

圖1 WESP工作原理

1.2 WESP技術(shù)特點

WESP具有除塵效率高、克服高比電阻產(chǎn)生的反電暈現(xiàn)象、無二次揚塵、運行穩(wěn)定、壓力損失小、操作簡單、維護(hù)費用低可工作于煙氣露點溫度以下、由于結(jié)構(gòu)緊湊而可與其他煙氣治理設(shè)備相互結(jié)合、設(shè)計形式多樣化等優(yōu)點。同時，其采用液體沖刷集塵極表面來進(jìn)行清灰，可有效收集微細(xì)顆粒物(PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠)、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機污染物等，綜合治理能力強。采用濕式電除塵器后，煙塵排放濃度可低于10mg/m3甚至5mg/m3以下。在燃煤電廠濕法脫硫之后使用，還可解決濕法脫硫帶來的石膏雨、藍(lán)煙、酸霧問題，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本。

2 超低排放技術(shù)路線

針對我國燃煤電廠使用的除塵設(shè)備80%左右為電除塵器這一現(xiàn)狀，同時借鑒國外發(fā)達(dá)國家的先進(jìn)電除塵技術(shù)，為實現(xiàn)燃煤電廠的超低排放要求［2］，可采用兩條技術(shù)路線:一條是以低低溫電除塵技術(shù)為核心實現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線，一條是以濕式電除塵器為核心實現(xiàn)超低排放的技術(shù)路線，從工程應(yīng)用情況來看，兩條技術(shù)路線均是可行的。

2.1 以低低溫電除塵技術(shù)為核心的超低排放路線

該技術(shù)是通過熱回收器(又稱煙氣冷卻器)或煙氣換熱系統(tǒng)降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點以下，煙氣中的大部分SO3在熱回收器中冷凝成硫酸霧并黏附在粉塵表面，降低粉塵比電阻，避免反電暈現(xiàn)象;同時，煙氣溫度的降低使煙氣流量減小并有效提高電場運行時的擊穿電壓，從而大幅提高除塵效率，并去除大部分SO3。

技術(shù)優(yōu)勢:既可以提高電除塵器對工況變化的適應(yīng)性、提高電除塵效率，又能夠去除煙氣中大部分SO3，提高濕法脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵效果;同時，在節(jié)能效果方面，可利用余熱、節(jié)省燃料。

該技術(shù)煙塵排放濃度可低于30mg/m3;節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤耗 1.0～3.5g/(kW·h);壓力降不大于650Pa;漏風(fēng)率≤3%。

技術(shù)缺點:由于煙氣溫度降至酸露點以下，致使SO3在熱回收器中冷凝，形成具有腐蝕性的硫酸霧，并吸附在煙塵表面上逃逸至電除塵器中，對電除塵器及下游設(shè)備造成腐蝕;粉塵比電阻的降低會削弱捕集到陽極板上的粉塵的靜電黏附力，從而導(dǎo)致二次揚塵現(xiàn)象有所加重，影響除塵性能的高效發(fā)揮;由于吸附了SO3，導(dǎo)致灰斗中灰的流動性變差，易造成灰斗腐蝕。

2.2 以濕式電除塵器為核心的超低排放技術(shù)路線

濕式電除塵器作為燃煤電廠污染物控制的精處理技術(shù)設(shè)備，一般與干式電除塵器和濕法脫硫系統(tǒng)配合使用，也可以與低低溫電除塵技術(shù)、袋式除塵技術(shù)等合并使用，可應(yīng)用于新建工程和改造工程。對PM2.5粉塵、SO3酸霧、氣溶膠等多污染物協(xié)同治理，實現(xiàn)燃煤電廠超低排放。

技術(shù)優(yōu)勢:能提供幾倍于干式電除塵器的電暈功率［3］;煤種適應(yīng)性好，不受粉塵比電阻影響，粉塵排放濃度低，可有效捕集其他煙氣治理設(shè)備捕集效率較低的污染物(如PM2.5等)以及濕法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的衍生物等，消除石膏雨;可達(dá)到極低排放指標(biāo)(顆粒物排放濃度可≤3mg/m3)，對SO3、重金屬汞等具有脫除作用;陽極板采用耐腐蝕的不銹鋼、高端合金等材料，極板機械強度大、剛性好;運行阻力低于300Pa。技術(shù)缺點:產(chǎn)生廢水，需要排入脫硫系統(tǒng)或者進(jìn)行過濾處理。

3 工程應(yīng)用

3.1 項目概況

華潤海豐電廠位于廣東省海豐縣小漠鎮(zhèn)東南海灣，北面靠山，西南為淺灘，東、南面毗鄰南海。工程規(guī)劃8×1000MW機組，本期利用已有場地和部分填海造地建設(shè)2×1000MW超超臨界發(fā)電機組，是廣東省“十二五”規(guī)劃重點工程。為實現(xiàn)大氣污染物超低排放要求，浙江菲達(dá)環(huán)保科技股份有限公司承擔(dān)了脫硫吸收塔后新增WESP的建設(shè)任務(wù)。

3.2 技術(shù)思路

華潤海豐電廠1000MW機組中的WESP裝置布置在濕法脫硫設(shè)施尾部。采用的工藝路線如圖2所示:鍋爐+脫硝裝置+干式電除塵器+濕法脫硫裝置+濕式電除塵器。

圖2 華潤海豐電廠1000MW燃煤機組的工藝路線

煙氣先經(jīng)過脫硝系統(tǒng)去除NOx，然后經(jīng)干式電除塵器去除粉塵，之后再經(jīng)過石灰石-石膏濕法脫硫裝置去除SO2。脫硫塔出來后溫度低、濕度大、腐蝕性強的煙氣再經(jīng)過WESP進(jìn)行深度處理。

3.3 煙氣設(shè)計參數(shù)及性能要求

華潤海豐電廠1000MW機組WESP入口煙氣參數(shù)及性能要求見表1。

表1 WESP入口煙氣參數(shù)及性能要求

3.4 技術(shù)特點

本項目WESP采用金屬板式濕式電除塵器技術(shù)，由于脫硫塔出口煙氣具有高濕度、強腐蝕特性，因此從WESP的結(jié)構(gòu)要求以及材質(zhì)防腐性能兩方面做了綜合考慮，采用高效的噴消極系統(tǒng)、特殊的極配形式、循環(huán)穩(wěn)定的水系統(tǒng)、優(yōu)化的結(jié)構(gòu)材料選擇等優(yōu)化設(shè)計后，保證該技術(shù)方案滿足華潤海豐電廠脫硫塔出口的實際煙氣特性。

本項目采用的是單線連續(xù)的噴淋技術(shù)，可同時對陽極板、陰極線進(jìn)行連續(xù)噴淋，噴嘴采用特殊的設(shè)計，霧化效果良好，經(jīng)合理排布后能確保噴淋無死角且覆蓋率達(dá)120%以上，充分保證系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠［4］，有效去除濕煙氣中粉塵、PM2.5、SO3氣溶膠、重金屬汞等復(fù)合污染物。

根據(jù)WESP入口煙氣參數(shù)及所要求達(dá)到的性能指標(biāo)，確定WESP裝置主要設(shè)計參數(shù)見表2。

3.5 投運效果

2臺機組分別于2015年3月7日和5月12日通過168h滿負(fù)荷試運行。2015年5月，經(jīng)權(quán)威部門檢測，1號機組大氣污染物排放濃度最大值分別為:煙塵2.3mg/m3，SO27mg/m3、NOx48mg/m3，汞及其化合物0.0151mg/m3，煙氣黑度＜1級(格林曼黑度);2015年3月，2號機組大氣污染物排放濃度最大值分別為:煙塵1.7mg/m3，SO26mg/m3、NOx33mg/m3，汞及其化合物0.0047mg/m3，煙氣黑度＜1級(格林曼黑度)，均符合《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。作為廣東省首臺實現(xiàn)超低排放的百萬機組，本工程對燃煤機組大氣污染物深度治理發(fā)揮了良好的示范推廣作用。

表2 WESP主要設(shè)計參數(shù)

4 結(jié)語

濕式電除塵器基于其技術(shù)特點，可實現(xiàn)對PM2.5、SO3、除霧器后煙氣中攜帶的石膏霧滴、重金屬汞等污染物的高效脫除，該技術(shù)在華潤海豐電廠1、2號機2×1000MW燃煤機組上的成功應(yīng)用表明，其對顆粒物減排效果明顯，大大改善了電廠的周邊環(huán)境，為大型燃煤電廠采用濕式電除塵器實現(xiàn)超低排放提供了有益的參考。

［1］趙凱.350 MW機組燃煤發(fā)電機組煙氣“超低排放”的研究與應(yīng)用［J］.資源節(jié)約與保護(hù)，2015(10):5-7.

［2］酈建國，沈志昂，何毓忠，等.燃煤電廠煙氣超低排放技術(shù)［M］.北京:中國電力出版社，2015.

［3］陳招妹，高志豐，呂明玉.WESP在燃煤電廠“超潔凈排放”工程中的應(yīng)用［J］.電站系統(tǒng)工程，2014(30):18-20.

［4］詹立勇，陳招妹，趙金達(dá)，等.WESP在燃煤電廠粉塵“近零排放”工程的應(yīng)用［J］.電力科技與環(huán)保，2016，32(5):16-18.

［5］Parker K R.The wet electrostatic precipitator:design and applications［J］.Applied Electrostatic Precipitation，1997(1):382-401.

Application of WESP in ultra low emission of ultra-supercritical

It described the principles and characteristics of wet electrostatic precipitator(WESP)，as well as the technical route for coal-fired power plant in ultra-low-emission，including the reforms of low-low dry electrostatic precipitator and wet electrostatic precipitator.In addition，the application of the wet electrostatic precipitator in ultra-low-emission of 1000MW coal-fired power plant in China is mainly presented.

WESP;coal-fired power plant;ultra low emission;application

X701.2

:B

:1674-8069(2017)01-034-03

2016-11-22

楊微(1987-)，女，浙江諸暨人，工程師，主要從事濕式電除塵器的設(shè)計、研究和開發(fā)工作。E-mail:13616855837@126.com

國家國際科技合作專項(2014DFA90620)