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多煤种、变工况条件下颗粒物超低排放技术分析

北极星大气网  来源:《环境影响评价》  作者:龙辉 侯明晖等  2018/7/3 8:20:50  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:通过对燃煤火电机组燃用煤种多变性、变工况现象及稳定实现超低排放的政策要求和《电力发展“十三五”规划》的研究,对我国多煤种、变工况运行对实现颗粒物超低排放的影响进行了分析,并对除尘技术对多煤种、变工况的适应性进行分析。研究显示,在多煤种、变工况的新常态下,低低温电除尘技术更好地提升了电除尘技术的适应性,而湿式电除尘能够适应新常态下的工况变化,起到终端把关作用,湿法烟气脱硫+湿式电除尘器对于硫酸气溶胶和细颗粒物有很高的脱除效率,满足颗粒物超低排放及控制PM2.5、硫酸雾和脱汞的要求。同时,对相关技术的发展进行了展望。

关键词:多煤种;变工况;颗粒物;超低排放

2016年,全国6000kW及以上的火电厂发电设备利用小时数为4165h,比上一年降低164h。随着全社会用电需求增速放缓,以及核电机组、新能源机组的大规模发展,火电利用小时数预计将有所减少。

非化石能源装机占比从2010年的27%提高到2015年的35%;非化石能源在一次能源消费中的比重从2010年的9.4%提高到2015年的12%。随着新能源利用小时数的提高,降低了部分燃煤火电机组的利用小时数。根据《电力发展“十三五”规划》,风电、太阳能、核电、燃煤火电、火电灵活性改造市场增量情况如表1所示。

表1电力发展“十三五”规划

《电力发展“十三五”规划》要求全面推动煤电机组灵活性运行,热电机组约1.33亿kW,纯凝机组改造约8200万kW;燃煤火电机组参与调峰的频度和幅度不断增加,部分供热机组将改为调峰运行。

1稳定实现超低排放的政策要求

为了达到竞价上网、降低成本的要求,燃煤电厂可能购买成本相对较低的煤,例如为了系统效益、地域效益,改燃系统内供应煤或当地煤,特别是在煤资源紧张时,买到什么煤就烧什么煤,导致机组燃用的煤种多变。煤种的变化,直接导致机组运行工况的多变性。随着燃煤火电机组灵活性改造工作的全面推动,燃煤机组快速启停的频繁,参与调峰的频度和幅度不断增加,造成机组变负荷运行的情况越来越多。

《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》(发改价格[2015]2835号)规定:超低排放电价支持政策实行事后兑付、季度结算,对符合超低排放限值的时间比率达到或高于99%的机组,该季度加价电量按其上网电量的100%执行(1分/kWh)。

2016年《最高人民法院、最高人民检察院关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》(法释[2016]29号)突出了对自动监测数据造假行为的惩治,规定:重点排污单位篡改、伪造自动监测数据或者干扰自动监测设施,排放化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物等污染物的,应当认定为“严重污染环境”,需实施《刑法》第三百三十八条的规定。

2多煤种、变工况运行对颗粒物排放的影响分析

2.1煤种变化对颗粒物排放的影响

煤种多变对常规电除尘器有较大影响。煤质中的灰分对颗粒物排放影响最大:灰分增大,粉尘浓度增大。对所有的除尘设备都是不利的。

当煤质变化时,直接影响到粉尘颗粒物的比电阻,对常规电除尘技术影响较大,如表2所示。

2.2变工况对颗粒物排放的影响

机组正常运行条件下,当机组负荷降低时,排烟温度也会降低,烟气量减少,灰浓度减少,对除尘设备是有利的,能实现颗粒物的达标排放]。但有以下低负荷运行情况时,对除尘是不利的:

表2煤质变化对常规电除尘技术的影响

(1)机组经常启停的影响。当机组经常启停,需要低负荷投油稳燃时,未燃尽的油和碳易粘附于除尘设备内的核心收尘部件上,影响除尘效率,甚至损坏核心收尘部件。

(2)SCR烟气脱硝工艺的运行影响。当机组长期在50%以下负荷运行,此时会使机组烟气脱硝的氨逃逸过量,产生的NH4HSO4的量会有所增加,NH4HSO4是黏性很强的物质,易造成除尘设备粘灰,影响除尘效率。

(3)引风机或增压风机运行的影响。机组引风机或增压风机在低负荷时处于失速区,易发生抢风,此时易造成除尘设备两侧流量不均,影响除尘效率,若发生一侧堵塞,甚至造成停机。

3除尘技术对多煤种、变工况运行的适应性分析

3.1一次除尘技术

在燃煤火电机组颗粒物超低排放技术路线中,一次除尘技术主要为电除尘、电袋和袋式除尘技术。

3.1.1电袋和袋式除尘技术

电袋除尘器和袋式除尘器对煤种适应性较好,但需要注意劣质煤对滤袋寿命的影响。

在变工况运行条件下,使用电袋除尘器和袋式除尘器除尘,需要注意在氨逃逸过量、机组经常启停稳燃时,燃油对滤袋的腐蚀和糊袋问题。

3.1.2低低温电除尘技术

目前,在一次除尘技术中,低低温电除尘技术已经成为使用较为广泛的电除尘技术。低低温电除尘技术将烟气温度降低至酸露点以下,由于烟气温度低于酸露点,SO3与H2O反应生成H2SO4,在粉尘的表面形成酸膜,增加粉尘的表面电导,使粉尘的比电阻降到108~1010Ω˙cm,从而提高了除尘效率,增强了电除尘器的适应性。因此,该技术已经成为部分火电集团燃煤火电机组颗粒物达标排放的主要技术路线。

针对一些特定煤种,低低温电除尘器的除尘效率高于常规干式电除尘器,当烟气经低低温电除尘器处理后,粉尘浓度可以控制在较低水平。因此,该技术在与其他技术组合时,能够比常规干式电除尘器与其他技术的组合更好地适应颗粒物超低排放的要求]。

在变工况运行工况下,在机组经常启停需投油稳燃或SCR烟气脱硝工艺氨逃逸过量时,可能会造成电除尘器前电场阴极结灰、绝缘子粘灰滑闪或爆裂。可采取以下措施解决上述问题:(1)通过对阴极粘灰电场实施断电振打,在较高负荷时轮停阴极并对粘灰电场实施大颗粒灰冲刷;(2)设置绝缘子热风吹扫或绝缘子热气封等。

截至2015年12月,投运及在建的低低温电除尘器超过150台(套),已有单机1000MW机组的低低温电除尘器投运,总装机容量约95000MW,其中投运约70台(套),总装机容量超过40000MW。

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