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燃煤烟气污染物超低排放技术综述及排放效益分析

北极星环保网来源:绿色科技 靳琳芳2017/11/17 10:40:24我要投稿

3.1.3低低温电除尘技术

低低温电除尘技术原理[8]是通过低温省煤器或热媒体气气换热装置(MGGH)降低电除尘器入口烟气温度,使进入电除尘器的烟气温度保持在酸露点温度以下(90℃左右)。此时烟气中的大部分SO3在低温省煤器或MGGH中冷凝形成硫酸雾,粘附在粉尘上并被碱性物质中和,从而降低了粉尘的比电阻。该技术可提高除尘效率,同时去除烟气中大部分的SO3,减轻了对烟道的腐蚀作用。

低低温电除尘技术具有烟气适应性强、节能降耗和不产生固体废弃物等优点[9],但是存在除尘设施酸腐蚀的问题。根据日本三菱重工的研究结果,当灰硫比大于10时,细颗粒物有足够的表面积作为SO3非均相凝结的凝结核,酸腐蚀速率几乎为零[10]。该技术除尘器入口烟气灰硫比一般都大于100,基本不存在酸腐蚀。

燃煤电厂低低温电除尘系统典型布置方式主要有两种(图1、图2)[8]。图1在电除尘器前布置低温省煤器,具有节能的效果,是我国主要采用的工艺路线;图2是在电除尘器前布置MGGH,它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热,使排烟温度达到露点之上,减轻对烟道和烟囱的腐蚀,提高污染物的扩散度,减弱视觉污染;同时降低进入除尘器的烟气温度,降低对除尘器防腐的工艺技术要求。

超低排放技术

超低排放技术

胡斌等[11]对低低温电除尘技术的细颗粒与SO3的脱除机理进行实验研究。结果显示低低温电除尘中存在颗粒凝结长大现象,出口颗粒物粒度高于普通电除尘,适当降低入口烟温,有利于增强低低温电除尘对细颗粒与SO3的脱除,细颗粒物的脱除效率可达90%,SO3脱除效率为80%。

3.1.4湿式电除尘技术

湿式电除尘器的工作原理[12]是在湿式电除尘器中,用水雾将粉尘凝结,在电场中与电离离子结合形成荷电离子,被捕集到极板上,收集到极板上的水雾在极板表面形成一层水膜,该水膜可清除极板表面积灰,保持极板洁净。

该技术存在以下的优点:

①采用水流冲洗,不用设振打装置,不产生二次扬尘。

②烟气温度降低、含湿量增高,粉尘比电阻下降,提高了除尘效率。

③拓宽捕集范围;可有效收集微细颗粒物(PM2.5粉尘、SO3酸雾、气溶胶)、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英)等。

因此湿式电除尘器可作为燃煤电厂污染物综合治理的终端设备[12]。

某300MW燃煤机组采用湿式电除尘器进行烟气深度净化。监测结果显示[13]:经过湿式电除尘器后,烟尘排放浓度由16.1mg/m3降低至1.8mg/m3,脱除效率达到88%以上,充分满足超低排放的要求,其中PM2.5的脱除效率稳定在75%以上。

3.1.5团聚技术

团聚技术的工作原理[14]是利用化学团聚剂将烟气中的细颗粒物团聚成链状和絮状,附着于大颗粒物上,烟气经过除尘器时大颗粒物被捕集,从而达到降尘的目的,该技术可大幅提高细颗粒物的脱除效率。

国电丰城发电有限公司一期4号34万kW机组完成超低排放技术改造并顺利通过168h试运行。经检测:颗粒物排放均值为1.7mg/Nm3,与传统除尘技术相比,团聚技术除了有技术优势外,还具有成本优势。该技术不新增大型设备,不改变原有烟道布置,改造费用约为800万元左右,仅为湿式电除尘的1/3[15]。PM2.5团聚除尘技术为燃煤锅炉、窑炉实现烟尘超净排放提供了切实可行、经济有效的技术解决方案,可广泛应用于火电、钢铁冶炼及水泥建材等行业,为治理雾霾作出应有贡献[16]。

3.2脱硝技术

实现NOx的超低排放技术主要有:低低氮燃烧器改造、SCR脱硝装置催化剂加层及SNCR-SCR联合脱硝技术[2]。吴智鹏[17]提出两条路径对脱硝机组进行深度优化,一是提高脱硝系统投运率;二是增强脱硝侧氮氧化物控制效果。主要从以下两方面进行改造。

3.2.1确保低温运行时,催化剂的活性和催化效率

烟气温度影响催化剂的活性,NOx的脱除效率与催化剂活性直接相关。催化剂理论应用范围为280~400℃。当烟气温度较低时,催化剂的活性就会降低,进而NOx的去除率降低,NH3逃逸率增大。此时SO2易被氧化成SO3,从而与还原剂氨(NH3)及烟气中的水分反应生成硫酸氢铵(NH4HSO4),NH4HSO4粘性较高容易堵塞空预器影响机组正常运行,甚至造成安全事故。因此改造完成后应通过系统优化曲线,在确保催化剂活性和控制NH4HSO4生成的前提下,通过SO2质量浓度及入口NOx浓度来确定SCR最低运行温度。

3.2.2对脱硝系统自动控制系统进行优化

控制系统应根据机组工况、入口NOx浓度变化等因素适时分析,预测出后续NOx变化趋势,根据分析结果提前控制所喷入的NH3量。采用趋势预测可以提前响应入口NOx的变化,及时喷入氨气有效控制NOx的排放。再通过回路优化引入智能预测算法,确保全工况控制过程NOx排放浓度低于50mg/Nm3。

广东珠海金湾发电有限公司对燃煤机组进行超低排放技术改造后,结合脱硝系统保护逻辑的优化,及变工况时最低运行温度的应用实现了锅炉稳燃负荷以上全工况脱硝投运,排放的氮氧化物浓度<50mg/Nm3。

延伸阅读:

火电厂超低排放与脱硫废水零排放研究进展

国内燃煤火电烟气超低排放中的粉尘治理探讨

燃煤电厂超低排放应用现状及关键问题

干货 燃煤电厂超低排放技术路线与协同脱除

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