高灰煤煙塵治理技術(shù)路線及工程試驗(yàn)

趙琳，劉含笑，許東旭，酈建國，方小偉，顏士娟，杜依倩

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

引言

我國煤種多，不同地區(qū)煤種差異較大，需考慮燃劣質(zhì)煤火電機(jī)組超低排放技術(shù)路線問題。目前燃用高灰劣質(zhì)煤（灰分不小于25%）的電站比例約為30%，要達(dá)到相同的排放指標(biāo)，技術(shù)難度高，目前國內(nèi)要實(shí)現(xiàn)高灰劣質(zhì)煤的超低排放，多依賴“低低溫電除塵器（或超凈電袋復(fù)合除塵器）+濕式電除塵器”的“豪華”技術(shù)路線，投資運(yùn)行成本較高。如何經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)高灰劣質(zhì)煤的超低排放，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。

1 超低排放主流技術(shù)路線

1.1 技術(shù)路線一：以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理路線

以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理路線充分考慮了燃煤電廠現(xiàn)有煙氣污染物脫除設(shè)備性能（或進(jìn)行適當(dāng)?shù)纳?jí)和改造），并引入了“協(xié)同治理”的理念，其技術(shù)優(yōu)勢表現(xiàn)為綜合考慮脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和脫硫裝置之間的協(xié)同關(guān)系，在每個(gè)裝置脫除其主要目標(biāo)污染物的同時(shí)能協(xié)同脫除其它污染物，或?yàn)槠渌O(shè)備脫除污染物創(chuàng)造條件[1～3]。

以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線為：SCR脫硝裝置→煙氣冷卻器（WHR）→低低溫電除塵器（低低溫ESP）→高效濕法煙氣脫硫裝置（高效WFGD）→濕式電除塵器（WESP，可選擇安裝）→煙氣再熱器（FGR，可選擇安裝）。如圖1所示。目前，低低溫電除塵器幾乎成為超低排放的標(biāo)配設(shè)備，該技術(shù)路線已成為燃煤電廠煙氣超低排放的主流技術(shù)路線之一，據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)，已幾乎成為了燃煤電廠超低排放煙塵治理的“標(biāo)配”。

1.2 技術(shù)路線二：濕式電除塵技術(shù)路線

濕式電除塵技術(shù)路線是指在脫硝系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)和脫硫裝置末端設(shè)置WESP，如圖2所示。

圖1 低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理路線

圖2 濕式電除塵技術(shù)路線

WESP可有效去除顆粒物，包括濕法脫硫后的產(chǎn)物、PM2.5等，可達(dá)到超低排放要求，同時(shí)兼?zhèn)銱g、SO3的協(xié)同脫除作用，是治理火電廠大氣污染物排放的精處理環(huán)保裝備[1]。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2016年12月，國內(nèi)已投運(yùn)的低低溫電除塵器裝機(jī)容量超13萬MW，約占全國燃煤機(jī)組容量的13.7%，已有數(shù)十臺(tái)套單機(jī)1000MW等級(jí)機(jī)組投運(yùn)業(yè)績，其中，采用以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線的機(jī)組超9萬MW；國內(nèi)投運(yùn)WESP已超過其他國家投運(yùn)數(shù)量的總和，裝機(jī)容量超15萬MW，占全國煤電機(jī)組容量的15.8%，已有數(shù)十臺(tái)套單機(jī)1000MW等級(jí)機(jī)組投運(yùn)業(yè)績。

2 高灰煤煙塵治理技術(shù)路線

在以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣治理技術(shù)路線的基礎(chǔ)上，附以PM2.5捕集增效技術(shù)，在電除塵器進(jìn)口煙道布置“煙道為顆粒捕集增效裝置”，將微細(xì)顆粒團(tuán)聚為大顆粒后被后級(jí)電除塵器高效脫除[6～9]；在電除塵器末級(jí)電場設(shè)置旋轉(zhuǎn)電極，最大限度減少二次揚(yáng)塵（減少煙氣裹挾，杜絕振打揚(yáng)塵）[10]；而且，低低溫電除塵技術(shù)本身具有較高的除塵效果及SO3協(xié)同脫除效果[11]，另外，顆粒團(tuán)聚后提高了濕法脫硫進(jìn)口的顆粒平均粒徑，有利于提高濕法脫硫的協(xié)同除塵效果。上述技術(shù)耦合，可經(jīng)濟(jì)高效地實(shí)現(xiàn)高灰煤煙塵超低排放。工藝流程如圖3所示。

圖3 高灰煤超低排放技術(shù)路線

3 高灰煤煙塵超低排放工程試驗(yàn)

3.1 工程概況

2015年，某2×660MW機(jī)組采用上述技術(shù)路線，其中，低低溫電除塵器由4個(gè)固定電極電場和1個(gè)旋轉(zhuǎn)電極電場組成，固定電極電場左右分小區(qū)，全部采用高頻電源供電。主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 低低溫電除塵器主要技術(shù)參數(shù)（1臺(tái)爐）

3.2 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)期間燃用高灰煤，發(fā)熱量、揮發(fā)分、灰分、全硫數(shù)據(jù)分別如圖4～圖7。其中，空干基高位發(fā)熱量在5567～5842kcal/kg，收到基低位發(fā)熱量在5087～5447kcal/kg；揮發(fā)分：Aad在16.18%～21.83%，Ad在16.38%～22.10%；灰分：Aad在27.94%～31.78%，Ad在28.65%～32.14%；全硫：Stad在0.34%～0.70%。

3.3 試驗(yàn)儀器及方法

試驗(yàn)內(nèi)容主要涉及總塵及PM2.5，總塵測點(diǎn)布置在低低溫電除塵器進(jìn)、出口，PM2.5測點(diǎn)布置在低低溫電除塵器出口。

圖4 發(fā)熱量數(shù)據(jù)

圖5 揮發(fā)分?jǐn)?shù)據(jù)

圖6 灰分?jǐn)?shù)據(jù)

圖7 硫分?jǐn)?shù)據(jù)

本文基于現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)或方法，并對(duì)傳統(tǒng)方法及采樣設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化改進(jìn)[12～19]，以適應(yīng)該深度試驗(yàn)的測試要求。各測試項(xiàng)目的測試儀器、型號(hào)及方法如表2所示。

表2 測試儀器、型號(hào)及方法

3.4 試驗(yàn)結(jié)果

2016年5月和6月分別開展了總塵和PM2.5的第三方測試，測試結(jié)果如表3、表4、圖8、圖9所示。電除塵器出口煙塵濃度為4.47mg/m3，除塵效率為99.97%；PM2.5捕集增效裝置投運(yùn)前后，電除塵器出口PM2.5濃度分別為3.8mg/m3、2.4mg/m3，PM2.5濃度下降率為37%。經(jīng)測試，濕法脫硫出口顆粒物濃度滿足國家超低排放政策要求。

表3 總塵測試數(shù)據(jù)

表4 PM2.5測試數(shù)據(jù)

圖8 總塵數(shù)據(jù)

圖9 PM2.5數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

基于以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線，配合PM2.5捕集增效裝置和旋轉(zhuǎn)電極電除塵技術(shù)，可在燃用高灰劣質(zhì)煤的情況下實(shí)現(xiàn)顆粒物超低排放要求，且電除塵器出口煙塵濃度較低（低于5mg/m3）。

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