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【技术汇】一体式湿电在燃煤电厂的应用分析

北极星大气网  来源:《低碳环保与节能减排》  作者:赖标贵  2019/3/1 8:53:15  我要投稿  

北极星大气网讯:通过对一体式湿电的应用工程案例的分析,认为在吸收塔上采用一体式湿电具有技术先进性,有助于燃煤电厂实现烟囱出口的“超净排放”。

关键词 :一体式 ;管式 ;玻璃钢 ;超净排放

引言

近年来,随着我国对环保要求的提高,特别是2014年9月国家发改委、环保部、国家能源局联合发布了《关于印发〈煤电节能减排升级与改造行动计划(2014——2020年)〉的通知》,并正式将新建燃煤发电机组污染物推到了大众的视野之内,这也直接拉开中国燃煤电厂实施超净排放的序幕,湿法脱硫出口烟气携带的雾滴、气溶胶等污染物受到前所未有的关注。湿式电除尘器布置在湿法脱硫吸收塔出口、烟囱入口,可对吸收塔出口的污染物进行 “终端拦截”,进一步降低烟囱出口排放,达到“超净排放”的标准。

1 湿式电除尘器技术1.1 工作原理

湿式电除尘器的工作原理与电除尘器基本相似,在高压直流电源的作用下,电场阴、阳极之间形成非均匀的高压电场,电晕线周围产生电晕区,电晕区中的空气发生电离,从而产生大量的负离子。烟气进入湿式电除尘器内,粉尘粒子与负离子相碰撞而荷电,带电粒子在高压电场力的作用下,向收尘极运动并沉积在阳极管内壁上释放电荷。大量雾滴在阳光的照射之下直接衍生成了液膜,并在重力的作用下又重新地进行了集液槽集中处理,只有这样,烟气中雾滴和尘粒才能够被净化。当阳极管内壁的粉尘堆积到一定厚度时,开启喷淋系统对电场阴、阳极进行水冲洗,恢复电场的除尘性能。

但是湿式电除尘器运行温度在烟气的露点以下,内部烟气、液体具有强烈的腐蚀性,因此,在选材时必须考虑采用抗腐蚀性能强的材料,以保证湿式电除尘器正常运行和使用寿命。

1.2 湿式电除尘器的发展

近年来,随着我国环保要求的提高,在前端干式电除尘器和湿法脱硫组合无法满足排放要求的情况下,湿式电除尘器被大量地应用到锅炉尾气的治理工艺中,出现了“脱硝+干式除尘器+湿法脱硫+湿式电除尘器”的烟气治理工艺。工艺路线图如图1所示。

50.jpg

图1 增加湿式电除尘器的烟气治理工艺流程图

在湿法脱硫后增加湿式电除尘器,在一定程度上解决了前端干式除尘器和湿法脱硫组合无法满足排放要求的问题。根据湿式电除尘器阳极板形式存在极大差异,具体可以包括金属板式湿电、导电玻璃钢管式湿电等方面,而且这些湿电都需要用应用业绩来说话,也算是获得了一些运行经验。其中,金属板式湿电和导电玻璃管式湿电应用业绩较多。2013年,在燃煤电厂开始使用金属板式湿电并投运一段时间后,金属板式湿电的弱点逐渐暴露,而导电玻璃钢管式湿电由于形式多样、布置灵活、综合性能优异,迅速崛起,成为燃煤电厂主流的湿电形式。

1.3 湿式电除尘器的结构和布置形式

湿式电除尘器的结构与干式电除尘器相类似,均有相应的进出口喇叭、壳体、灰斗、电场阴阳极等基本的结构,其主要区别在于,干式除尘器采用机械振打清灰,而湿式除尘器采用水冲洗清灰。金属板式湿电通常采用卧式,烟气水平进风水平出风 ;而导电玻璃钢管式湿电

采用立式布置,烟气方向为上进下出或下进上出。目前,燃煤电厂湿式除尘器的布置形式主要有以下2种类型:

(1)分体布置。这种布置形式湿式电除尘器与FGD的吸收塔相对独立,需要有额外的场地,可以采用卧式或立式结构,便于安装和运行维护,同时布置方式也更为灵活。

(2)一体布置。一体式湿电放置在 WFGD 上方,壳体可与FGD的外壳一体成型,不增加占地面积。壳体采用玻璃钢一体成型或“碳钢+玻璃鳞片”防腐。由于为立式结构,阳极管一般为管式,材质可选用PVC、导电玻璃钢或不锈钢材质等,其中以正六边形的导电玻璃钢材质居多。冲洗水为脱硫工艺水,间歇式喷淋,冲洗后的废水直接下落,与吸收塔上方的机械除雾器冲洗水混合,回流至下方吸收塔的浆液池,进入脱硫系统循环利用。

2 一体式湿电关键技术的研究

2.1 紧凑型结构设计

湿式静电除尘工作原理与普通的电除尘相同,因此,对于湿式电除尘对粉尘的去除机理,仍然可按电除尘器的除尘效率计算公式(多依奇公式):

51.jpg

S 主要是作为集尘面积而存在,而ω则是粉尘在电场中的理论驱进速度,理论驱进速度是能够直接将粉尘在电晕场中运动的难易程度的指标反映出来。在设计烟气量一定的前提下,集尘面积S 是由除尘器的结构所决定的,且与阳极管的长度、电场有效截面积和电场风速相关。因此,在一体式湿电选型设计时,电场有效截面积受到吸收塔截面积的制约,从而影响电场风速的选取。

由于吸收塔的空塔流速一般在3~4m/s,而湿电内部的电场风速为2~3m/s,所以湿电壳体的直径往往大于下部吸收塔的直径,这对湿电和吸收塔的结构设计提出了更为苛刻的要求。如不能解决结构设计问题,那么一体式湿电无疑就是“空中楼阁”。

2.2 高效的喷淋系统

一体式湿电采用间歇式喷淋技术,二者能够直接通过电场阳极管和阴极线来进行喷淋清洗处理,覆盖率几乎可以直接达到200%。控制系统可根据机组的负荷调整清洗时间和频率,以保证清洗效果,充分保证系统的稳定性。

2.3 供电电源的选择

高压供电电源采用L-C恒流源和高效的火花控制装置,这也可以直接避免出现闪络拉弧这一情况,整体的电场在运行的过程当中也能够更加趋于稳定。在电网输入的交流正弦电压源当中,还是应该将L-C恒流变换器利用起来,并经过升压、整流处置之后,为电场供电。所以,L-C电源被加到电场本体上去的其实就是电流源。其所输出的电流保持不变,供电水平也会直线上升。

3 燃煤电厂一体式湿电的应用及性能

郑州市郑东新区热电有限公司 2#炉 200MW 机组前级干式除尘器为电袋复合除尘器,除尘器出口排放≤ 30mg/m3,烟气脱硫系统采用石灰石-石膏湿法脱硫,湿电布置在吸收塔上方,壳体采用碳钢+玻璃鳞片防腐,正六边形导电玻璃钢阳极管。本项目于2016年1月1日开工建设,2016年6月竣工,并于2016年7月12日顺利投运。后经第三方测试,在100%负荷时,燃烧设计煤种烟囱出口的排放值为1.99~2.26mg/m3,达到了设计保证值要求(≤5mg/m3)。

4 结语

大气污染物排放标准日趋严格,在湿法脱硫后增加湿式电除尘器可实现对PM2.5、SO3、石膏雾滴和重金属等污染物进一步脱除,有利于改善电厂周边的生态环境,成为燃煤电厂实现超净排放的工艺路线之一。而与吸收塔集成的一体式湿式电除尘器,是在传统结构上的一种创新,实现了脱硫-除尘一体化布置,有效解决了湿式电除尘器布置难的问题,具有一定的技术先进性,值得进行推广应用。

原标题:一体式湿电在燃煤电厂的应用分析

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