燃煤电厂烟尘超低排放技术研究现状及发展

1.1一次除尘技术

1.1.1静电除尘技术

(1)低低温静电除尘技术

低低温静电除尘技术是指在静电除尘器前布置低温省煤器,使除尘器入口烟温由常规的120~160℃降低至酸露点以下的低低温状态(100℃内,一般在85~95℃),据文献报道[10],低低温静电除尘技术可将烟尘排放浓度控制在20mg/m3以内。

低低温静电除技术的本质是烟气调质,主要通过两方面起到除尘增效作用:降低烟气温度,可降低粉尘比电阻,减小烟气体积流量,提高击穿电压;烟气温度降低到酸露点以下,SO3在细颗粒表面冷凝,增强了细颗粒表面的导电性,促进了细颗粒的团聚长大。但是此技术应用会造成电除尘器二次扬尘增加、低温换热器及电除尘器的酸腐蚀、灰的流动性降低[和脱硫系统的水平衡改变等不良影响。

(2)旋转电极静电除尘技术

旋转电极静电除尘技术是将除尘器的电场分为前级固定和后级旋转的两部分电极电场,其中阳极部分设置回转阳极板并采用旋转清灰刷清灰,当粉尘与旋转的阳极板运动到非收尘区域后,被正反旋转的一对清灰刷刷除。

旋转电极静电除尘技术的本质是极板的改造,主要目的是减少二次扬尘,同时可清除高比电阻、黏性烟尘,避免反电晕现象,但其结构复杂,易发生故障,系统可靠性和稳定性较差。

(3)高频电源技术

高频电源技术是采用整流桥将工频电源整流成约530V的直流电源,再通过逆变电路变成20kHz以上的高频交流电源,然后经高频变压器升压,再通过高频整流器进行整流滤波,形成40kHz以上的高频电流。

高频电源技术的本质是静电除尘器电源改造,与工频电源相比,高频电源提高了供电电压和电流,增大了电功率的输入,提高了烟尘荷电量和场强,从而提高了除尘效率。某电厂静电除尘器高频电源改造后,烟尘排放浓度由改造前的42mg/m3降低至17mg/m3,减排效果明显。

目前燃煤电厂静电除尘器的改造一般增加电场数量并进行高频电源改造,同时根据电厂的实际情况进行烟气调质(低低温静电除尘技术)或极板改造(旋转电极静电除尘技术),使烟气进入深度除尘装置之前粉尘浓度降低至一定水平。

1.1.2袋式除尘技术

袋式除尘技术是利用纤维织物的拦截、惯性、扩散、重力、静电等协同作用对含尘气体进行过滤的技术。袋式除尘器是一个过滤与清灰交替进行的非稳态过程:当含尘气体进入袋式除尘器后,颗粒大、相对密度大的粉尘由于重力作用沉降并落入灰斗,含有细微粉尘的气体在通过滤料时粉尘被截留,气体得以净化;随着过滤的进行,阻力不断上升,需进行清灰再生。

目前袋式除尘技术布袋材料并未取得突破性进展,为满足烟尘超低排放的要求,需增加布袋数量,造成除尘器压损增加、能耗提高。随着废弃布袋数量的增加,其无害化处置将是未来的难题。

1.1.3电袋复合除尘技术

电袋复合除尘技术是将电除尘的荷电除尘及袋除尘器的过滤机理有机结合的一种除尘技术。前级电场预收尘去除大部分粉尘同时对细颗粒物荷电并产生凝并,极细颗粒物凝并形成大粒径颗粒。

电袋复合除尘技术包括一体式电袋除尘技术和分体式电袋除尘技术两种。共同优点为:不受煤、飞灰成分的影响,出口烟尘浓度低且稳定,破袋对排放的影响小于袋式除尘器。

共同缺点为:系统压力损失较大,对烟气温度、烟气成分较敏感,旧滤袋资源化利用率较小,设备费用较高,年运行费用较高,经济性较差。一体式电袋除尘技术与分体式电袋除尘技术相比,占地面积较小,但不能在100%负荷下在线检修。

1.2深度除尘技术

1.2.1湿式静电除尘技术

湿式电除尘技术与干式电除尘技术相比,工作原理基本相同,但湿式静电除尘技术采用用水膜清灰方式代替传统的振打清灰。

湿式电除尘技术除尘效率不受烟尘比电阻大小的影响,可有效避免二次扬尘和反电晕现象;同时烟尘在湿式电除尘器中除受静电力和流体曳力外,还受热泳力和液桥力的作用,提高了对细微粉尘的去除作用;此外,湿式电除尘器极板上形

成的水膜会大幅度提高电除尘器内的放电电流,细颗粒的荷电能力得到增强并进一步提高脱除效率。

虽然湿式静电除尘技术能够实现烟尘的低浓度排放,但冲洗排水回用于脱硫系统会改变脱硫系统的水平衡,同时,含烟尘的冲洗水进入脱硫系统会对浆液性质产生一定的影响,增加脱硫废水的外排量。除此之外,湿式静电除尘器建造和运行费用高,且极板和极线易腐蚀,极大限制了湿式静电除尘器的推广。

1.2.2脱硫除尘一体化技术

湿法脱硫系统出口粉尘由三部分组成:经过脱硫塔洗涤、吸收后残留的粉尘,烟气经除雾器携带的含石膏、石灰石等固体颗粒的浆液液滴以及可溶性盐。根据王珲等的研究表明,湿法脱硫出口烟气中新增的石灰石与石膏颗粒分别占总颗粒物质量的47.5%和7.9%。

脱硫系统除尘效果与脱硫塔运行状况、除尘器排尘浓度和颗粒粒径有关,普遍认为脱硫系统除尘效率可达50%,且湿法脱硫系统对超细颗粒物、SO3气溶胶、有毒重金属和石膏雾滴的脱除效果普遍较差。据文献报道,湿法脱硫系统对烟气中总颗粒的去除效率为46%~61.7%,对PM1的去除效率介于-12.61%~-1.58%,对PM2.5的去除效率介于-2.02%~8.50%之间,对PM10的去除效率介于42.63%~58.68%之间。

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