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文章通过对静电除尘技术理论分析,结合永城煤电控股有限公司热电厂电除尘具体情况,以同类型电除尘为研究对象,在只采用静电除尘技术的前提下,适当增加电场数量和比集尘面积,综合运用静电除尘各项新技术,最大限度发挥各技术优点,可最终实现烟尘达到国家环保排放标准,为同类型电除尘器达标提效研究和应用提供借鉴和参考。
煤炭是我国的主要一次能源,据统计,2011年全国煤炭总消耗量约35亿吨,其中约50%用于燃煤电厂。煤炭的直接燃烧将产生大量烟尘,烟尘污染及雾霾问题已十分严峻,为遏制和治理日益严重的环境污染问题,近年来,国家相继修订了新《环保法》、《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》(以下简称《标准》)等一系列法律和标准,新《环保法》对环境保护工作提出了更高的要求,新《标准》对烟尘等污染因子的排放提出更加严格的要求,新《标准》中明确规定,自2014年7月1日起,现有火力发电锅炉及燃气轮机组执行:烟尘排放质量浓度不大于30 mg/m3。若单纯的采用常规电除尘器,已无法到达标排放。
1 国内外燃煤锅炉电除尘器应用现状
国外燃煤锅炉电除尘器的基本现状。美国应用电除尘器比例约占80%,欧盟约占85%,在日本则绝大部分采用电除尘器。欧美等西方国家经电除尘器处理后烟尘排放浓度普遍在30mg/m3以下。欧洲暖通空调协会联盟组织认为:“干式电除尘器的排放在(10~20) mg/m3是比较平常的事情,而且还可以保证降到 5mg/m3的极限值”。
国内燃煤锅炉电除尘器的应用现状。到目前为止,我国已投产燃煤电厂绝大部分采用电除尘器,约占火电装机容量的90%~95%(近似值)。
当前先进的电除尘器技术研究的方向,主要是围绕提高后级电场除尘效率、捕集细微烟尘、克服反电晕、达到极低排放要求的本体创新和新型电源开发。
2 电除尘实现达标排放的可行性
静电除尘技术基本原理:静电除尘是在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上,通过高压直流电,维持一个足以使气体电离的静电场,气体电离后所产生的电子:阴离子和阳离子,吸附在通过电场的粉尘上,使粉尘获得电荷。荷电极性不同的粉尘在电场力的作用下,分别向不同极性的电极运动,沉积在电极上,而达到粉尘和气体分离的目的。
多依奇效率公式:
η为电除尘器的效率(%);A为电除尘器的比收尘面积(m2);Q为电除尘器的处理烟气量? (m3/s);ω为带电粒子在电场中的驱进速度(m2/s)。
从式中可以看出,当电除尘器的处理烟气量Q一定时,收尘效率η与尘粒驱进速度ω及比收尘面积A成正比。据有关资料显示,燃煤性质(成分、挥发分、发热量、灰熔融性等)、飞灰性质(成分、粒径、密度、比电阻、粘附性等)、烟气成分等工况条件都是电除尘器性能的重要影响因素,这些因素直接影响电除尘器表观驱进速度ωk值的大小,ωk值是评价电除尘器对烟尘的收尘难易程度的重要数据,见表1。
据有关统计,对国内100套300 MW以上机组配套电除尘器进行测试,对于我国多数的煤种,在适当增加电场数量和比集尘面积的情况下,达到30 mg/Nm3的低排放是完全可以实现的。
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