600MW燃煤機(jī)組煙塵超低排放技術(shù)路線對(duì)比研究

王興輝，李浩

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010216）

600MW燃煤機(jī)組煙塵超低排放技術(shù)路線對(duì)比研究

王興輝，李浩

（內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010216）

本文通過(guò)對(duì)電力行業(yè)煙塵排放現(xiàn)狀及煙塵超低排放技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，介紹了幾種常見的煙塵超低排放設(shè)備，分析其除塵機(jī)理及優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)幾家具有代表性的火力發(fā)電廠進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)及煙囪入口處煙塵數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得出目前兩種主流的、相對(duì)有效的煙塵超低排放的技術(shù)方法，為我國(guó)火力發(fā)電廠煙塵的超低排放改造提供了方向。

燃煤機(jī)組；煙塵超低排放；高效除塵除霧器；濕式電除塵器

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的高速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)、城市化等進(jìn)程的持續(xù)快速增長(zhǎng)，大氣中各種污染物的含量急劇增加，霧霾的平均天數(shù)日益增長(zhǎng)。我國(guó)“煤多、石油等不可再生能源儲(chǔ)量少”的現(xiàn)狀導(dǎo)致了燃料消費(fèi)狀態(tài)仍然以煤炭資源的使用為主要途徑。燃煤火力發(fā)電廠仍將會(huì)是我國(guó)未來(lái)中期乃至長(zhǎng)遠(yuǎn)時(shí)期最主要的發(fā)電方式之一。

火力發(fā)電廠在日常工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣污染物中含有的煙塵量較大，按照我國(guó)《大氣污染防治計(jì)劃》和《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020年）》有關(guān)加大實(shí)施火電等重點(diǎn)行業(yè)環(huán)保升級(jí)、推進(jìn)清潔生產(chǎn)和完善脫硝和除塵價(jià)格政策以及響應(yīng)創(chuàng)建潔凈能源國(guó)家號(hào)召，落實(shí)內(nèi)蒙古自治區(qū)政府環(huán)保廳超低排放要求，要求現(xiàn)有燃煤機(jī)組脫硫除塵系統(tǒng)升級(jí)改造滿足當(dāng)?shù)卣h(huán)保脫硫除塵超低排放要求（煙塵排放濃度不大于5mg/Nm3）。本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有煙塵超低排放技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)比國(guó)內(nèi)600MW火力發(fā)電機(jī)組煙塵超低排放技術(shù)路線及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了煙塵治理方案及滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的改造路線。

1 電力行業(yè)煙塵排放現(xiàn)狀分析

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2014年我國(guó)燃煤火電行業(yè)共有3370家，裝機(jī)容量9.01×108kW，排放粉塵232.1×104t，其中，獨(dú)立運(yùn)行的火力發(fā)電廠1934家，擁有4967臺(tái)發(fā)電機(jī)組，配套除塵設(shè)備5314套，排放煙塵/粉塵量為185.4×104t。自備火力發(fā)電廠1436家，有2750臺(tái)發(fā)電機(jī)組，排放煙塵/粉塵量為46.5×104t。

2015年我國(guó)燃煤火電行業(yè)增長(zhǎng)為3513家，裝機(jī)容量9.48×108kW，排放粉塵252.3×104t。其中，獨(dú)立運(yùn)行的火力發(fā)電廠1983家，擁有5093臺(tái)發(fā)電機(jī)組，配備除塵設(shè)備5497套，排放煙塵/粉塵量為201.1×104t。自備火力發(fā)電廠1560家，有2903臺(tái)發(fā)電機(jī)組，排放煙塵/粉塵量為51.2×104t。2014年、2015年電力行業(yè)煙塵排放量如下表1所示。

由表1可以看出，2014年電力行業(yè)煙塵排放總量占工業(yè)煙塵排放總量的比例為19.7%，2015年占比為16.3%，同比下降3.4%；2014年電力行業(yè)煙塵排放總量占煙塵排放總量的比例為17.15%，2015年占比為14%，同比下降3.15%。2015年電力行業(yè)煙塵排放量占比相對(duì)2014年整體呈下降趨勢(shì)，但仍是煙塵排放大戶，所以在全中國(guó)范圍內(nèi)的火力發(fā)電廠推行煙塵超低排放意義重大。

2 煙塵超低排放技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 煙塵超低排放技術(shù)機(jī)理

煙塵超低排放技術(shù)機(jī)理主要有通過(guò)重力選擇性分離、凝聚分離、靜電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)分離、煙塵碰撞慣性力分離等幾大種類，根據(jù)煙塵中粉粒固有特性的不同，采用的分離機(jī)理不盡相同。煙塵超低排放除塵設(shè)備主要是選擇性的采用一種或者多種除塵方式相結(jié)合進(jìn)行粉塵去除，提高除塵效率。煙塵超低排放除塵設(shè)備按其機(jī)械結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為機(jī)械振打式、靜電吸附式等幾大類。

表1 2014年、2015年電力行業(yè)煙塵排放量

2.2 煙塵超低排放技術(shù)現(xiàn)狀

（1） 靜電除塵器。靜電除塵器的工作機(jī)理是通過(guò)安裝高壓電場(chǎng)使得煙塵和空氣的混合物產(chǎn)生電離現(xiàn)象，空氣流的粉塵粒子帶電荷，其在電場(chǎng)力的作用下與空氣產(chǎn)生分離現(xiàn)象。在裝置的殼體內(nèi)部分布著許多組陰極線和與之配套的陽(yáng)極板，當(dāng)設(shè)備給陰極線組和陽(yáng)極板供給直流電時(shí)，靠近放電極部位的空氣被電離，其中那個(gè)正離子快速移動(dòng)至放電級(jí)，而電子則擴(kuò)散至外區(qū)域。當(dāng)電廠排放的煙塵混合氣流通過(guò)該區(qū)域時(shí)，大部分粉塵粒子帶負(fù)電荷，在殼體內(nèi)部電場(chǎng)力的左右下移動(dòng)至陽(yáng)極板位置，與陽(yáng)極板接觸釋放電荷后脫落，產(chǎn)生煙塵與空氣分離去除的現(xiàn)象。該除塵器適用于煙塵粒子與空氣混合狀態(tài)溫度較高、氣流壓力大的場(chǎng)合。且在排放煙氣混合物量較大的情況下，采用靜電除塵器的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性越好。

（2） 袋式除塵器。袋式除塵器是一種干式過(guò)濾除塵設(shè)備，其作用對(duì)象主要為微小及離散型的粉塵顆粒。除塵工況運(yùn)行時(shí)，煙氣和粉塵混合物經(jīng)過(guò)除塵裝置時(shí)，相對(duì)較大的粉塵顆粒在重力選擇作用下自由落進(jìn)灰斗中，相對(duì)較小的粉塵顆粒則通過(guò)濾袋選擇隔離使得粉塵和煙氣實(shí)現(xiàn)分離。袋式除塵設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)操作方便，煙塵去除效率較高等優(yōu)點(diǎn)，但隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，該除塵設(shè)備濾袋的除塵效果會(huì)越來(lái)越差，需要定期清灰或更換濾袋。

（3）濕式電除塵器。濕式電除塵器是目前比較新式的一種對(duì)微粉塵進(jìn)行處理的設(shè)備，是治理大氣粉塵污染的理想設(shè)備。它與靜電除塵器和袋式除塵器的除塵機(jī)理相同，主要是靠微粉塵帶電后在電場(chǎng)作用力的影響下達(dá)到收塵裝置，它們的區(qū)別在于需要凈化的煙塵含水量以及處理收塵裝置上積累的灰塵的方式不同。濕式電除塵裝置一般用來(lái)處理含水量較高的煙塵氣體，同時(shí)采用水流沖洗的方式清除收塵裝置上面積累的粉塵。

（4）高效除塵除霧器。高效除塵除霧技術(shù)是采用高效能的設(shè)備凈化飽和狀態(tài)的煙塵氣體中的粉塵和液體。從濕法脫硫裝置中出來(lái)的煙塵氣體中，粉塵與液體相互混合，而高效除塵除霧裝置就是煙塵氣體在裝置內(nèi)劇烈的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)液體的相互凝聚自重掉落、裝置的捕捉以及細(xì)小液滴的湮滅三種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，將煙塵氣體中的液滴清除的同時(shí)達(dá)到除塵的目的。

3 基于實(shí)測(cè)的國(guó)內(nèi)600MW燃煤機(jī)組超低排放技術(shù)路線效果對(duì)比分析

本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)幾家具有代表性的幾家火力發(fā)電廠600MW超低排放燃煤機(jī)組進(jìn)行實(shí)地考察，并對(duì)使用自動(dòng)煙塵測(cè)試儀對(duì)機(jī)組常規(guī)污染物粉塵濃度進(jìn)行抽樣測(cè)試，選取不同時(shí)間段煙囪入口煙塵濃度樣本取平均值，分析不同超低排放技術(shù)機(jī)理的除塵效果。對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 600MW超低排放燃煤機(jī)組對(duì)比結(jié)果

由表2可以看出,內(nèi)蒙古某電廠煙塵超低排放采用國(guó)電清新專利的高效除塵除霧器，采樣煙囪入口處煙塵平均濃度為1.11 mg/Nm3；浙江及湖南兩家具有代表性的電廠采用濕式電除塵器，采樣煙囪入口處煙氣粉塵的平均濃度分別為1.3 mg/Nm3及1.78 mg/Nm3。均達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)（煙塵濃度不大于5mg/Nm3）。目前選用高效除塵除霧器和濕式電除塵器是行之有效兩種主流的煙塵超低排放方式。

4 結(jié)語(yǔ)

在環(huán)保要求不斷提高的大環(huán)境下，對(duì)煙塵排放限值的要求越來(lái)越高。本文通過(guò)對(duì)電力行業(yè)煙塵排放情況及煙塵超低排放技術(shù)發(fā)展形式進(jìn)行分析，闡述了靜電除塵器、濕式電除塵器、高效除塵除霧器等幾種常見的煙塵超低排放設(shè)備。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)幾家具有代表性的火力發(fā)電廠進(jìn)行實(shí)地觀測(cè)及煙囪入口處煙塵數(shù)據(jù)對(duì)比分析，得出目前兩種有效的煙塵超低排放的技術(shù)方法，為國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠煙塵超低排放改造提供了方向。

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