1000MW超超临界机组超低排放改造工程的分析

2.3.1低低温静电除尘器

低低温省煤器布置在空气预热器与静电除尘器之间，对锅炉排烟进行余热回收利用，烟气温度从通常的130～140℃降到90℃左右，回收的烟气余热用于加热锅炉给水或加热燃烧所需的空气以进一步提高机组的效率和降低供电煤耗。烟气温度对静电除尘器灰比电阻和除尘效率的影响参见文献[6]。

当进入静电除尘器的烟气温度从通常的130～140℃降低至90～100℃时，飞灰比电阻降低了1个数量级以上，而且对于不同的煤种其飞灰比电阻降低幅度有所不同。飞灰比电阻的降低可以避免反电晕现象，大幅度提高静电除尘器除尘效率。但飞灰比电阻的降低会加剧二次扬尘现象的产生，这需要采取针对性措施，才能保证烟尘排放浓度低于常规静电除尘器。

寿春晖等研究了某百万千瓦机组进行颗粒物脱除特性，结果表明采用低低温静电除尘器后，对粒径>10μm的烟尘的脱除效率高达99%。与此同时，烟气温度降低促进了烟气中SO3与水蒸气结合生成硫酸雾，易被飞灰颗粒吸附，吸附了SO3的烟尘颗粒进入静电除尘器后，被静电除尘器捕集排出，不仅解决了下游设备的防腐蚀难题，还提高了后续脱硫吸收塔的脱硫效率，降低了脱硫耗水量。

烟气温度降低减小了烟气体积，降低引风机的电耗，但加装低低温省煤器会增加烟气阻力损失。另外，除尘后的低温烟气能达到湿法脱硫工艺的烟温要求，不必再加装GGH换热器来降低烟温。

2.3.2湿法烟气脱硫协同除尘

近年来，众多学者在研究湿法烟气脱硫吸收塔高效脱硫的基础上，研究了其除尘性能的协同作用。脱硫吸收塔除尘主要包括了脱硫吸收区除尘和除雾器区除尘。烟气进入脱硫吸收塔后，烟尘与雾化后的液滴之间相互碰撞，经集聚和沉降作用被石灰石浆液液滴捕捉。

被液滴捕捉的一部分烟尘在重力作用下从吸收区落入到浆液池中，达到了捕捉烟尘的效果。另一部分细小液滴在除雾器的弯曲通道内凝聚，当自身重力大于烟气升力和液体表面张力时，烟尘从除雾器上落入到浆液池中，实现液滴回收和脱除烟尘的目的。王翱等、王珲等对脱硫吸收塔内细颗粒物的捕集性能进行了试验研究和数值模拟，结果表明湿式脱硫吸收塔对于2.5μm以上的颗粒物具有较高的脱除性能，可达到74.5%的脱除效率。因此，湿法脱硫吸收塔协同除尘可进一步降低烟尘排放浓度。

2.3.3湿式静电除尘器

近30年来，湿式静电除尘器(WESP)在欧美和日本等发达国家已取得较好的成效。日本三菱重工在碧南电厂采用WESP技术投产近20年来，烟尘排放浓度控制在2～5mg/m3[12]。WESP在国内电厂应用处于起步阶段，随着国家对烟尘排放指标要求越来越严格，WESP将成为控制细小颗粒物的重要手段。

湿式静电除尘器的工作原理为在干式静电除尘器的基础上安装连续水膜和喷淋装置，烟气中粉尘在电极作用下，电子和正离子附着在粉尘表面，促使粉尘在集尘极表面富集，被连续水膜冲走，达到高效除尘的效果，尤其对PM2.5和硫酸烟雾具有较高脱除作用。湿式静电除尘器的使用，不仅可以满足烟尘超低排放的要求，同时能够减轻石膏雨和蓝色烟雾等污染。

熊桂龙等[14]研究了WESP的脱除机理和对细小颗粒物的分级脱除效率，结果表明WESP对亚微米级的细小颗粒具有较高的脱除效率。赵磊等对几种不同极板的湿式静电除尘器性能进行比较，认为线板式湿式静电除尘器对大于10μm和小于1μm的烟尘有更好的除尘效果。

采用DPI细颗粒物采样仪对某300MW燃煤机组采用湿式静电除尘器前后进行采样测试，烟气中颗粒物浓度由16.1mg/m3降低至1.8mg/m3，脱除效率达[16]88%。Sui等采用ELPI+取样分析系统测量了三河电厂300MW超低排放机组低低温静电除尘器、烟气脱硫吸收塔以及湿式静电除尘器进出口的细颗粒物排放浓度和粒径分布，结果表明采用低低温静电除尘器、提高湿法烟气脱硫的洗涤效果和改进除雾器性能等措施后烟尘浓度可达到超低排放标准，进一步采用湿式静电除尘器烟气中细颗粒物排放浓度低于1mg/m3。

2.4超低排放改造工程实施方案

基于此次超低排放改造工程目标要求，结合机组实际运行条件和脱硫装置结构，该机组超低排放改造采用“SCR脱硝增容+低低温静电除尘器+高频静电除尘器改造+脱硫吸收塔提效与协同除尘”的技术方案，如图1所示。采用低低温省煤器回收利用烟气余热加热锅炉给水，提高机组效率和降低供电煤耗。

采用低低温省煤器将锅炉排烟温度从139℃降低到94℃左右，提高了低低温静电除尘器除尘效率。在原静电除尘器前加装一个高频电源的电场，并对原电场进行高频电源改造，静电除尘器原第4电场的高频电源移至第3电场，第1、4电场的电源采用进口高频电源。

同时完善了低低温静电除尘器配套设施，在静电除尘器绝缘子位置加装了强制热风吹扫装置，电场所有灰斗采用蒸汽加热改造。检查更换1，2，3电场内部损坏的极板，更换内部损坏的极线、极板，电场内部气流分布装置、漏风、振打等检查、修复与调整，改造各电场输灰系统。

在现有SCR烟气脱硝基础上按照“2+1”模式增加1层备用层催化剂并更换1层催化剂，进一步提高SCR脱硝效率，实现了低于50mg/m3的NOx超低排放控制目标。本次改造喷淋吸收塔新增1层喷淋层及1层合金托盘，即改造后脱硫吸收塔设置了1层喷淋层(其中4层投运、1层备用)和1

层合金托盘。脱硫改造中增装了1层合金托盘，大部分细小烟尘经过托盘的筛孔进入泡沫层，受泡沫扰动的影响而改变方向，从而增加了与液体接触的机理，达到除尘净化效果。

同时将塔内原两级除雾器拆除，新增了三级高效屋脊式除雾器和一级烟道除雾器，能够有效提高脱硫塔对烟尘的脱除效果。通过采用静电除尘器高频电源改造、低低温静电除尘器以及湿式脱硫吸收塔协同除尘和高效多级除雾器等组合措施，脱硫塔出口烟尘浓度可降低到5mg/m3以下，并预留了湿式静电除尘器的安装空间。当燃用高灰量的煤种以及烟尘排放浓度限值更加严格时，可在脱硫吸收塔后安装湿式静电除尘器。

延伸阅读：

1000MW超超临界机组SCR脱硝喷氨控制策略的优化与改进

1000MW超超临界塔式炉脱硝系统超净改造及喷氨优化

详：对超超临界锅炉超低排放改造的一种实施方案

WESP在超超临界百万机组超低排放工程中的应用