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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

北极星环保网讯:针对燃煤电厂烟气中烟尘、SO2和NOx的超低排放要求,对现有常用除尘、脱硫、脱硝技术的原理、改造方法,以及改造后投运实例进行了综合探讨,分析了燃煤电厂烟气污染物超低排放改造后的经济效益及环境效益,以期提供参考。

关键词:燃煤烟气;超低排放;经济效益;环境效益

1引言

2016年入冬以来,全国各地雾霾天气持续不断,已经严重影响人们的日常生活和身心健康。我国的能源消费结构以煤炭为主,这是造成我国环境空气污染和各类人群呼吸系统疾病频发的重要根源,无论是能源政策还是经济社会发展要求,其共同目的都是通过控制煤炭消费强度来减少大气污染物排放,改善区域环境质量。

煤电超低排放改造是现阶段发电用煤清洁利用的根本途径,超低排放技术可以进一步减少烟气污染物的排放总量,这是当前复杂形势下解决能源、环境与经济三者需求的最佳手段,也是破解一次能源结构性矛盾的必由之路[1]。国务院有关部门要求燃煤机组在2020年前完成超低排放改造。实行对燃煤电厂的超低排放技术改造刻不容缓,由此对超低排放技术改造的技术路线并结合改造案例进行综合介绍。

2超低排放的概念

超低排放[2]是指燃煤火力发电机组烟气污染物排放浓度应当达到或者低于规定限值,即在基准氧含量为6%时,烟(粉)尘≤5mg/m3,二氧化硫≤35mg/m3,氮氧化物≤50mg/m3。

3超低排放改造的技术路线

我国目前大量工业用电、居民用电,基本都靠燃煤电厂供给,因此选择合理的改造技术显得尤其重要。对现有净化设备利用率高,改造工程量少的技术成为电厂的首选。以下针对燃煤电厂常用的几种除尘、脱硝、脱硫设备的改造方式进行综合介绍。

3.1除尘技术

目前燃煤电厂采取的除尘超低排放技术有:电除尘、电袋复合除尘、低低温电除尘、湿式电除尘以及最新的团聚除尘技术等。

3.1.1电除尘技术

电除尘器[3]的工作原理是通过高压静电场的作用,对进入电除尘器主体结构前的烟道内烟气进行电离,使两极板(阴极和阳极)间产生大量的自由电子和正负离子,致使通过电场的烟(粉)尘颗粒与电离粒子结合形成荷电粒子,随后荷电粒子在电场力的作用下分别向异极电极板移动,荷电粒子沉积于极板表面,从而使得烟气中的尘粒与气体分离,达到净化烟气的目的。

电除尘器运行过程中需要定时启动振打装置,使沉积于极板表面的烟尘在自重和振动的双重作用下跌落于电除尘器下方的灰斗中,并应及时清空灰斗,确保电除尘器的除尘效果。

结合已有的电除尘器超低排放改造经驗可知,电除尘器升级改造一般遵循的原则[4]如下:

①完善气体调质系统设备,使烟气中粉尘比电阻适应高压静电场荷电要求;

②增加电场数量和除尘面积,更换极板极线,确保清灰振打装置有效运行,降低超标排放几率;

③加装出口槽形板等装置减少二次扬尘;

④增加电流增强器,或者将普通工频电源更换为电晕效率高、与电除尘器本体匹配度更高的高频电源、脉冲电源,可拓宽对粉尘比电阻的适应范围,提高除尘效率。

其中第④项是升级改造的重点,我国目前大量应用的是工频高压电源,其与电除尘器本体的匹配度低,电晕效率较低,而新型电源的使用可以有效提升除尘效率,但是因其价格偏高是普通工频电源的几倍到十几倍,造成实际工程应用中改造成本偏高。

良村热电对#1炉燃煤机组电除尘器进行提效升级改造,将电除尘器本体的极线、工频电源进行更换,并对相应控制系统进行优化。改造后电除尘器的除尘效率达到99.93%以上,烟气经过电除尘器后浓度排放值为7.7mg/Nm3,再经过后续脱硫系统的协同除尘效应,其烟尘出口浓度排放值≤5mg/Nm3,达到燃煤火电厂发电机组超低排放的规定限值以下[5]。

3.1.2电袋复合除尘技术

电袋复合除尘器是将静电除尘和过滤除尘机理有机结合的复合除尘技术[6]。它的特点是利用前级高压静电场将烟气中的尘粒通过荷电粒子(尘粒与电离粒子结合而荷电)的方式去除,去除烟气中的大部分尘粒;从而使进入滤袋区的烟气含尘浓度低,即可避免粗颗粒对滤袋的冲刷造成磨损,又降低了滤袋负荷,延长了滤袋的使用寿命,并可确保去除效率。

我国燃煤电厂除尘多采用电除尘器,采用电袋复合技术对电除尘器提效升级改造已成为多数电厂的选择方向。此种改造方式具有以下优点[6]:

①适用范围广;适用于已经投入运营,但是达不到超低排放要求的电除尘器。

②施工工程少、费用低;可以对原有电除尘器的基础和结构进行最大程度的利用,仅在除尘器进出口范围施工,节省改造成本。

③改造完成后,系统可长期高效稳定运行;不受煤种变化影响,系统运行阻力小,滤袋使用寿命长,污染物排放浓度低。

沙角某电厂600MW燃煤机组配套电除尘器,采用超净电袋复合除尘技术进行改造,实现了5mg/m3以下的超低排放要求[7]。

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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