煙氣污染防治技術(shù)(除塵篇)

1、煙氣污染防治技術(shù)（除塵篇）摘自循環(huán)流化床發(fā)電1 煙氣除塵技術(shù)燃煤電廠煙氣除塵技術(shù)主要包括電除塵電袋復(fù)合除塵和袋式除塵技術(shù),除塵技術(shù)的選擇主要取決于環(huán)保要求燃煤性質(zhì)飛灰性質(zhì)現(xiàn)場條件電廠規(guī)模和鍋爐類型等1.1 電除塵技術(shù)1.1.1 技術(shù)原理電除塵技術(shù)是在高壓電場內(nèi),使懸浮于含塵氣體中的粉塵或顆粒物受到氣體電離的作用而荷電,荷電顆粒在電場力的作用下,向極性相反的電極運動,并吸附在電極上,通過振打沖刷等使其從電極表面脫落,同時在重力的作用下落入灰斗,實現(xiàn)除塵的全過程依據(jù)電極表面灰的清除是否用水,分為干式電除塵和濕式電除塵干式電除塵常被稱作電除塵,濕式電除塵常被稱作濕電,濕電僅用于濕法脫硫后的二次除塵(

2、深度除塵)為電除塵器供電的電源主要有高頻電源三相電源恒流電源和脈沖電源等,工頻電源的使用不斷減少1.1.2 技術(shù)特點及適用性(1)技術(shù)特點電除塵技術(shù)具有除塵效率高適用范圍廣運行費用較低使用維護方便無二次污染等優(yōu)點,但其除塵效率受煤灰成分等影響較大,且占地面積較大(2)技術(shù)適用性電除塵技術(shù)適用于工況比電阻在104·cm5×1011·cm范圍內(nèi)的粉塵去除,可在范圍很寬的溫度壓力和煙塵濃度條件下運行(3)性能主要影響因素影響電除塵器性能的主要因素有工況條件電除塵器的技術(shù)狀況和運行條件其中,工況條件中煤飛灰成分對電除塵器性能的影響最大(4)污染物排放與能耗電除塵器除塵效率

3、為99.2%99.85%,甚至更高,出口煙塵濃度可達到20 mg/m3以下,其能耗主要為電耗與使用工頻電源供電相比,使用高頻脈沖等新型電源時,可保效節(jié)能或減少污染物排放(5)存在的主要問題常規(guī)電除塵技術(shù)存在高比電阻粉塵引起的反電暈振打引起的二次揚塵及微細(xì)粉塵荷電不充分等導(dǎo)致除塵效率下降的問題(6)應(yīng)用情況截至2015年12月,約占全國燃煤機組容量的70%1.1.3 技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用(1)低低溫電除塵技術(shù)低低溫電除塵技術(shù)是通過煙氣冷卻器降低電除塵器入口煙氣溫度至酸露點以下的電除塵技術(shù)低低溫電除塵技術(shù)因煙氣溫度降至酸露點以下,粉塵比電阻大幅下降,且擊穿電壓上升,煙氣流量減小,可實現(xiàn)較高的除塵效率;同

4、時,煙氣溫度降至酸露點以下,氣態(tài)SO3將冷凝成液態(tài)的硫酸霧,通過煙氣中粉塵吸附及化學(xué)反應(yīng),可去除煙氣中大部分SO3;在達到相同除塵效率前提下,與常規(guī)干式電除塵器相比,低低溫電除塵器的電場數(shù)量可減少,流通面積可減小,運行功耗降低,節(jié)能效果明顯但粉塵比電阻降低會削弱捕集到陽極板上粉塵的靜電黏附力,從而導(dǎo)致二次揚塵有所增加低低溫電除塵器適用于灰硫比大于100的煙氣條件,灰硫比是指低溫省煤器(煙氣冷卻器)入口煙氣中煙塵質(zhì)量濃度與SO3質(zhì)量濃度之比截至2015年12月,投運及在建的低低溫電除塵器超過150臺套,總裝機容量約95000MW,其中投運約70臺套,總裝機容量超40000MW,已有單機1000M

5、W機組的低低溫電除塵器投運(2)濕式電除塵技術(shù)濕式電除塵技術(shù)是用水沖刷吸附在電極上的粉塵根據(jù)陽極板的形狀,濕式電除塵器分為板式蜂窩式和管式等,應(yīng)用較多的是板式與蜂窩式濕式電除塵器安裝在脫硫設(shè)備后,可有效去除煙塵及濕法脫硫產(chǎn)生的次生顆粒物,并能協(xié)同脫除SO3汞及其化合物等影響濕式電除塵器性能的主要因素有濕式電除塵器的結(jié)構(gòu)型式入口濃度粒徑分布?xì)饬鞣植汲龎m器技術(shù)狀況和沖洗水量濕式電除塵器除電耗外,還有水耗堿耗,外排廢水宜統(tǒng)籌考慮作為濕法脫硫系統(tǒng)補充水截至2015年12月,投運及在建的濕式電除塵器超400臺套,總裝機容量約190000MW,其中投運的超180臺套,總裝機容量超90000MW,且有多套單

6、機1000MW機組投入運行(3)高頻電源高頻電源是應(yīng)用高頻開關(guān)技術(shù),將工頻三相交流電源經(jīng)整流高頻逆變升壓二次整流輸出直流負(fù)高壓的高壓供電電源高頻電源在純直流供電方式下,二次電壓紋波系數(shù)小于3%,其供給電場內(nèi)的平均電壓比工頻電源供給的電壓可提高25%30%,電暈電流可提高約一倍,煙塵排放可降低30%50%;高頻電源在間歇脈沖供電方式下可有效克服高比電阻粉塵的反電暈,節(jié)能50%70%;高頻電源控制方式靈活,其本身效率和功率因數(shù)較高,均可達0.95;還具有重量輕體積小結(jié)構(gòu)緊湊三相平衡等特點,在燃煤電廠得到了廣泛的應(yīng)用(4)脈沖電源脈沖高壓電源是電除塵配套使用的新型高壓電源,脈沖高壓電源通常由一個直流

7、高壓單元和一個脈沖單元疊加組成,直流高壓單元可采用工頻電源三相電源高頻電源脈沖電源可較大幅度地提高電場峰值電壓,脈沖電壓寬度一般為120微秒及以下脈沖電源在提高電場電壓的同時可保持較低的平均直流電流,抑制反電暈的發(fā)生,因此能提高除塵效率;脈沖高壓脈沖重復(fù)頻率等參數(shù)單獨可調(diào),對不同工況的粉塵變化具有良好的適應(yīng)性同等工況下,與工頻電源相比,可減少煙塵排放50%以上,降低能耗30%至70%已有多個電廠成功應(yīng)用(5)移動電極離線振打等清灰技術(shù)移動電極是通過改變傳統(tǒng)的振打清灰為清灰刷清灰,可避免反電暈現(xiàn)象并最大限度地減少了二次揚塵,增大了粉塵驅(qū)進速度,可提高除塵效率,但其對設(shè)備的設(shè)計制造安裝工藝要求較高

8、截至2015年12月,投運及在建的移動電極電除塵器超150臺套,總裝機容量超70000MW,其中投運超100臺套,總裝機容量超50000MW離線振打清灰是將需要清灰的煙氣通道出口或進出口煙氣檔板關(guān)閉,并停止供電,進行振打清灰,大幅減少清灰過程中的二次揚塵檔板關(guān)閉會影響電除塵器本體內(nèi)的流場,需通過風(fēng)量調(diào)整裝置來防止流場惡化一般在電除塵器末電場使用,已有多個電廠成功應(yīng)用(6)機電多復(fù)式雙區(qū)電除塵技術(shù)荷電區(qū)與收塵區(qū)交替布置,荷電區(qū)與收塵區(qū)分別供電的電除塵技術(shù)荷電區(qū)由放電能力強的極配形式構(gòu)成,布置在收塵區(qū)的前端;收塵區(qū)由數(shù)根圓管組合的輔助電暈極與陽極板配對,運行電壓高,場強均勻,電暈電流小,能有效抑制

9、反電暈由于圓管電暈極的表面積大,可捕集正離子粉塵,從而達到節(jié)電和提高除塵效率的目的一般布置于末電場,單室應(yīng)用時需增加一套高壓設(shè)備截至2015年12月,機電多復(fù)式雙區(qū)電除塵器已投運60多臺套,總裝機容量16868MW,已有單機1000MW機組投運(7)電凝聚技術(shù)通過雙極荷電及擾流聚合實現(xiàn)細(xì)顆粒的有效凝聚,形成大顆粒后被電除塵器有效收集,是減少細(xì)顆粒物排放的電除塵器增效技術(shù),壓力降小于250Pa截至2015年12月,已投運的電凝聚器近20臺套,總裝機容量約10000MW1.1.4 主要工藝參數(shù)及使用效果(1)干式電除塵器干式電除塵器的主要工藝參數(shù)及使用效果見表3干式電除塵器對煤種的除塵難易性評價方

10、法見表4(2)濕式電除塵器濕式電除塵器的主要工藝參數(shù)及使用效果見表5濕式電除塵器出口顆粒物濃度取決于入口的顆粒物濃度以及濕式電除塵器的具體參數(shù)易導(dǎo)致鍋爐中飛灰的含碳量上升,降低鍋爐效率;若運行控制不當(dāng)會出現(xiàn)爐內(nèi)結(jié)渣水冷壁腐蝕等現(xiàn)象,影響鍋爐運行穩(wěn)定性1.2 電袋復(fù)合除塵技術(shù)1.2.1 技術(shù)原理電袋復(fù)合除塵技術(shù)是電除塵技術(shù)與袋式除塵技術(shù)有機結(jié)合的一種復(fù)合除塵技術(shù),利用前級電場收集大部分煙塵,同時使煙塵荷電,利用后級濾袋區(qū)過濾攔截剩余的煙塵,實現(xiàn)煙氣凈化未被前級電區(qū)捕集的荷電粉塵,由于電荷作用使細(xì)微顆粒極化或凝并成粗顆粒,同時由于同性電荷的排斥作用,到達濾袋表面堆積的粉塵層排列有序結(jié)構(gòu)疏松,呈棉絮

11、狀,粉塵層阻力低,容易清灰剝離,因而產(chǎn)生了荷電粉塵增強過濾性能的效應(yīng),降低運行阻力,延長濾袋壽命電袋復(fù)合除塵器按照結(jié)構(gòu)型式可分為一體式電袋復(fù)合除塵器分體式電袋復(fù)合除塵器和嵌入式電袋復(fù)合除塵器其中一體式電袋復(fù)合除塵器技術(shù)最為成熟,應(yīng)用最為廣泛1.2.2 技術(shù)特點及適用性(1)技術(shù)特點電袋復(fù)合除塵器具有長期穩(wěn)定低排放運行阻力低濾袋使用壽命長運行維護費用低占地面積小適用范圍廣的特點,除塵器出口就能實現(xiàn)10 mg/m3以下的超低排放要求,甚至可以做到小于5 mg/m3(2)技術(shù)適用性電袋復(fù)合除塵技術(shù)適用于國內(nèi)大多數(shù)燃煤機組燃用的煤種,特別是高硅高鋁高灰分高比電阻低硫低鈉低含濕量的煤種不受煤質(zhì)煙氣工況變

12、化的影響,排放長期穩(wěn)定可靠,尤其適用于排放要求嚴(yán)格的環(huán)境敏感地區(qū)及老機組除塵系統(tǒng)改造(3)性能主要影響因素電袋復(fù)合除塵器的性能影響因素主要有設(shè)備的運行條件設(shè)備的設(shè)計制作和安裝質(zhì)量尤其是要注意濾料型式的選型要與煙氣成分相匹配,運行溫度宜高于酸露點1020(4)污染物排放與能耗電袋復(fù)合除塵器能夠長期穩(wěn)定可靠保持污染物達標(biāo)或超低排放,除塵效率為99.5%99.99%,出口煙塵濃度通?？煽刂圃?0 mg/m3以下;采用超凈電袋復(fù)合除塵器可控制出口煙塵濃度在10 mg/m3或5 mg/m3以下,同時協(xié)同脫除三氧化硫和汞及其化合物等重金屬電袋復(fù)合除塵器的能耗主要為高壓供電設(shè)備電耗引風(fēng)機克服阻力的電耗絕緣子

13、加熱器電耗等一體式電袋復(fù)合除塵器占地面積較小(5)應(yīng)用情況截至2015年12月,配套應(yīng)用電袋復(fù)合除塵器的裝機容量超過2.0億千瓦,約占全國燃煤機組容量的22%,其中1000MW級機組超過18臺,600MW級機組超過100臺1.2.3 技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用(1)超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)超凈電袋復(fù)合除塵技術(shù)是基于最優(yōu)耦合匹配高均勻多維流場微粒凝并高精過濾技術(shù)等多項關(guān)鍵技術(shù),創(chuàng)新開發(fā)的新一代電袋復(fù)合除塵技術(shù),可實現(xiàn)煙塵排放濃度長期穩(wěn)定小于10 mg/m3或5 mg/m3超凈電袋復(fù)合除塵器與濕法脫硫裝置組合不設(shè)濕式電除塵器的超低排放工藝路線,具有工藝系統(tǒng)簡潔投資低占地少運行維護費用低技術(shù)經(jīng)濟性好的特點超凈電袋復(fù)

14、合除塵器已成功應(yīng)用于燃煤電廠1000MW機組,截止2016年6月,配套應(yīng)用裝機容量已超過23000MW(2)耦合增強電袋復(fù)合除塵技術(shù)將前電后袋整體式電袋技術(shù)與嵌入式電袋技術(shù)有機結(jié)合,開發(fā)的新型電袋復(fù)合除塵技術(shù)前級電場區(qū)預(yù)收塵和荷電作用,降低了進入后級混合區(qū)的入口濃度后級混合區(qū)采用電區(qū)與袋區(qū)相間布置,深度耦合,使荷電粉塵到達濾袋表面的距離極短,有效減少帶電粉塵的電荷損失;由于混合區(qū)的粉塵可以實現(xiàn)在線反復(fù)荷電與電捕集,增強了粉塵的荷電效果和捕集性能同時可以快速有效地收集濾袋清灰過程中的揚塵,減少粉塵二次飛揚該技術(shù)具有高過濾風(fēng)速煙塵超低排放濾袋更換及維護費用低的優(yōu)點,是電袋復(fù)合除塵技術(shù)重要的發(fā)展方向

15、之一,已成功應(yīng)用于工程項目,實現(xiàn)除塵器出口煙塵排放濃度小于5 mg/m3(3)高精過濾和強耐腐濾料技術(shù)高精過濾濾料指濾袋采用特殊結(jié)構(gòu)和先進的后處理工藝,使濾袋表面的孔徑小孔隙率大,有效防止細(xì)微粉塵的穿透,提高過濾精度的新型濾袋技術(shù)典型的高精過濾濾料有PTFE微孔覆膜濾料和超細(xì)纖維多梯度面層濾料高精過濾濾料制成濾袋后,需進一步采用縫制針眼封堵技術(shù),防止極細(xì)微粉塵從針眼穿透高精過濾技術(shù)已廣泛應(yīng)用于超凈電袋復(fù)合除塵器中強耐腐濾料燃煤煙氣常用濾料纖維主要為PPS(聚苯硫醚)PI(聚酰亞胺)PTFE(聚四氟乙烯)我國燃用煤種多變,煙氣成分復(fù)雜,煙氣性質(zhì)對不同材質(zhì)纖維的影響程度不同創(chuàng)新開發(fā)PPSPIPTF

16、E高性能纖維按不同組合不同比例不同結(jié)構(gòu)進行混紡的系列濾料配方和生產(chǎn)工藝,形成了PTFE基布+PPS纖維PPS+PTFE混紡PI+PTFE混紡的多品種高強度耐腐蝕系列濾料,適應(yīng)各種復(fù)雜的煙氣工況,延長了濾袋的使用壽命強耐腐濾料廣泛應(yīng)用于電袋復(fù)合除塵器和袋式除塵器,配套應(yīng)用機組超過1億kW(4)大型電袋流場均布技術(shù)采用數(shù)值模擬和物理模型相結(jié)合的方法,保證各種容量等級的機組特別是百萬千瓦機組的特大型電袋復(fù)合除塵器各凈氣室的流量相對偏差小于5%,各分室內(nèi)通過每個濾袋的流量相對均方根差小于0.25,已在多個工程中得到驗證(5)長袋高效清灰技術(shù)4英寸大口徑脈沖閥噴吹25條以上大口徑長濾袋(810m)的高效

17、清灰技術(shù),確保了長濾袋的清灰效果該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于大型化電袋復(fù)合除塵器,提高了電袋復(fù)合除塵器空間利用率,簡化總體結(jié)構(gòu)布置(6)濾料與煙氣工況匹配選型技術(shù)濾袋是電袋復(fù)合除塵器的核心之一,其濾袋型式濾袋材質(zhì)與煙氣工況的匹配選型至關(guān)重要濾袋與煙氣條件匹配選型得當(dāng),可保障濾袋長壽命和良好的經(jīng)濟性(7)金屬濾料技術(shù)采用金屬材質(zhì)的原料,經(jīng)特殊的制造工藝制成的多孔過濾材料按制作工藝分為燒結(jié)金屬纖維氈和燒結(jié)金屬粉末過濾材料燒結(jié)金屬纖維氈由具有耐高溫耐腐蝕性的不銹鋼材質(zhì)制成的金屬纖維經(jīng)過無紡鋪制后燒結(jié)而成,通常采用梯度分層纖維結(jié)構(gòu)燒結(jié)金屬粉末過濾材料是由球形或不規(guī)則形狀的金屬粉末或合金粉末經(jīng)模壓成形與燒結(jié)而制成

18、,以鐵鋁金屬間化合物膜最為典型金屬濾袋是濾袋技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù),已成功在燃煤鍋爐上完成中試試驗(8)電袋協(xié)同脫汞技術(shù)電袋協(xié)同脫汞技術(shù)是以改性活性炭等作為活性吸附劑脫除汞及其化合物的前沿技術(shù)該技術(shù)在電場區(qū)和濾袋區(qū)間設(shè)置活性吸附劑吸附裝置,活性吸附劑與濃度較低的粉塵在混合吸附后經(jīng)后級濾袋過濾收集,達到去除氣態(tài)汞的目的,其氣態(tài)汞脫除效率可達90%以上濾袋區(qū)收集的粉塵和吸附劑的混合物經(jīng)灰斗循環(huán)系統(tǒng)多次利用,以提高吸附劑的利用率,直到吸附劑達到飽和狀態(tài)而被排出該技術(shù)正在開展工業(yè)試驗1.2.4 主要工藝參數(shù)及使用效果電袋復(fù)合除塵器的主要工藝參數(shù)和使用效果見表61.3 袋式除塵技術(shù)1.3.1 技術(shù)原理袋式除

19、塵技術(shù)是利用纖維織物的攔截慣性擴散重力靜電等協(xié)同作用對含塵氣體進行過濾的技術(shù)袋式除塵是一個過濾與清灰交替進行的非穩(wěn)態(tài)過程當(dāng)含塵氣體進入袋式除塵器后,顆粒大比重大的粉塵,由于重力的作用沉降下來,落入灰斗,含有較細(xì)小粉塵的氣體在通過濾料時粉塵被阻留,使氣體得到凈化,隨著過濾的進行,阻力不斷上升,需進行清灰再生按清灰方式分為:脈沖噴吹類袋式除塵器反吹風(fēng)類袋式除塵器及機械振打類袋式除塵器,電廠主要應(yīng)用脈沖清灰類袋式除塵器,又可細(xì)分為固定行噴吹和旋轉(zhuǎn)噴吹脈沖袋式除塵器1.3.2 技術(shù)特點及適用性(1)技術(shù)特點袋式除塵器適用煤種及工況條件范圍廣,具有較為穩(wěn)定的低排放占地面積小控制系統(tǒng)簡單等特點(2)技術(shù)適

20、用性袋式除塵技術(shù)適應(yīng)性較強,除塵效率基本不受燃燒煤種煙塵比電阻和煙氣工況變化等的影響,較為穩(wěn)定保持低排放(3)性能主要影響因素袋式除塵器的性能影響因素主要有設(shè)備的運行條件入口煙塵濃度設(shè)備的設(shè)計制作和安裝質(zhì)量尤其是要注意濾料型式的選型要與煙氣成分相匹配,運行溫度宜高于酸露點1020濾袋選型要充分考慮煙氣溫度煤的含硫量煙氣中的含氧量和氮氧化物濃度等因素的影響(4)污染物排放與能耗袋式除塵器的除塵效率為99.5%99.99%,出口煙塵濃度可控制在30 mg/m3或20 mg/m3以下;當(dāng)采用高精過濾濾料時,可以實現(xiàn)10 mg/m3以下袋式除塵器的能耗主要來源為引風(fēng)機克服阻力的電耗空壓機系統(tǒng)電耗(5)

21、應(yīng)用情況截至2015年12月,配套應(yīng)用袋式除塵器的裝機容量約0.78億千瓦,占全國燃煤機組容量的8%左右1.3.3 技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用(1)針刺水刺復(fù)合濾料應(yīng)用針刺與水刺相結(jié)合的工藝生產(chǎn)的三維氈濾料,先針刺后水刺既克服針刺工藝的刺傷纖維和留有針孔兩大弊端,延長濾袋壽命和提高過濾精度,又可降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟性該濾料已廣泛應(yīng)用于袋式除塵器(2)高效清灰控制技術(shù)包括連發(fā)多閥聯(lián)噴跳躍清灰等控制方式,定時與定壓差結(jié)合排序清灰時間控制或流量函數(shù)控制優(yōu)先在線清灰大型化集散監(jiān)控系統(tǒng)等控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于袋式除塵器中(3)大型化袋式除塵技術(shù)改變傳統(tǒng)的下進上出風(fēng)方式,開發(fā)應(yīng)用下進風(fēng)端進端出氣的進出風(fēng)方式,以及階梯形

22、花板擋風(fēng)導(dǎo)流板各通道或分室設(shè)置閥門等結(jié)構(gòu),有效調(diào)節(jié)各通道和各室流場的均勻分布,解決大型袋式除塵器氣流均布難題16英寸大規(guī)格脈沖閥和大型低壓脈沖清灰的適配技術(shù);3英寸4英寸閥噴吹1828條長濾袋(610m)的噴吹技術(shù)1.3.4主要工藝參數(shù)及使用效果袋式除塵器的主要工藝參數(shù)和使用效果見表71.4 煙塵達標(biāo)排放可行技術(shù)由于燃煤電廠加裝脫硫裝置后才可滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求,而脫硫裝置基本上均布置在煙氣除塵裝置后,因此煙塵達標(biāo)排放實際上是指煙氣中的顆粒物達標(biāo)排放考慮到濕法脫硫?qū)︻w粒物的洗滌作用,執(zhí)行30 mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)限值時,除塵器出口濃度應(yīng)低于50 mg/m3;執(zhí)行20 mg/m3排放標(biāo)準(zhǔn)限值時,除塵器出口濃度應(yīng)低于30 mg/m3電除塵電袋復(fù)合除塵袋式除塵均是達標(biāo)排放可行技術(shù)當(dāng)電除塵器對煤種的除塵難易性為“較易”或“一般”時(評價方法詳見表4),宜選用電