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近年來,隨著我國的(de)國民經濟高速發展,一些“粗放”式發展模式下的(de)弊端(duān)也逐漸顯現出(chū)來---環境汙染日益嚴重,在以京津(jīn)冀、長三角、珠三角為代表(biǎo)的(de)經濟(jì)發達(dá)地區集中爆發了(le)嚴重(chóng)的霧(wù)霾汙染,對公眾(zhòng)的健康造成威脅。燃煤電廠排放的煙氣是大氣(qì)汙染的主(zhǔ)要來源之一,也是大氣汙染治理的(de)重點。
為貫徹可持續發(fā)展觀,國家對燃煤電廠的節能減排提出了新的要求,根據《火電(diàn)廠大氣汙染物排放標準》(GB13223-2011)的規定,重點地區的二氧化硫、氮氧化物及粉塵的排放(fàng)濃(nóng)度限值分別為100、50、20mg/Nm3,由於環保的壓力(lì),這(zhè)些(xiē)地區已經按照燃氣機組的標準50、35、5mg/Nm3開始要求。
為了達到這些排放要求,需要一種能(néng)夠去除這些細微顆粒物的環保設備。濕式靜電除塵(chén)器(WESP)作為大氣汙染(rǎn)物控製的終端深度處理係統,對S03氣溶膠、氮氧化物和PM2.5粉(fěn)塵等都具有很高的脫除效率,同時汞的脫除效果也(yě)很好。因此,在(zài)我(wǒ)國燃煤電廠研究和推(tuī)廣應用濕式靜電除塵技術具(jù)有非常重要的意義。
1.濕(shī)式靜電除塵器
1.1.除塵原理
濕式靜電除塵器通過陰極線直流(liú)高壓放電,將周圍空氣電離,煙氣中(zhōng)的粉塵荷電(diàn)後,受電場力驅(qū)使(shǐ)被收集到集塵板(bǎn)上,與幹式電除塵不同的是,濕式靜電除塵(chén)用噴淋水(shuǐ)替代振打來達到清灰的功能。
如圖1所示,濕式(shì)靜電除塵器一般布置在濕法脫硫之後。濕法脫硫(liú)出口煙氣中的(de)大部分粉塵已被幹式電(diàn)除塵(chén)除去,並成為夾帶石膏顆粒的濕飽(bǎo)和煙(yān)氣(qì),通過濕式靜電除塵(chén)器處理(lǐ)後,達到排放要求,由(yóu)煙囪排出。

圖1濕式(shì)靜電除塵布置位置
1.1.國內(nèi)外應用情況
濕式靜電除塵技術在美國(guó)、歐洲、日本等發達國家已較為成(chéng)熟,有近30年的燃煤電(diàn)廠應(yīng)用(yòng)經驗,已有近百套不同(tóng)類(lèi)型的WESP在電(diàn)廠大型機組上成功運(yùn)行,如(rú):2000年投運的美國NB電力公司Dalhousie電(diàn)廠315MW機組(zǔ);2001年(nián)投運(yùn)的日本(běn)中部電力碧南(nán)電廠(2×1000MW)機組[1];2002年投運(yùn)的美國Xcel能(néng)源公司(sī)Sherburne電廠750MW機組等。
在國內,濕式靜電除(chú)塵器(qì)在冶金、硫酸行業已有(yǒu)30多年的成功應用[2],已製定《煤氣(qì)用濕式電除塵》(JB/T6409-2008)的(de)行業標準。近兩年隨著環保要求的提高,在火電行業開始大麵積應用,據不完全統計已有近百(bǎi)台合同業績,10餘台投運業績。
1.2.蜂窩管式WESP工(gōng)業試驗平台
為了驗證濕(shī)式靜電除塵器的效果,我們設立了一個導電玻璃(lí)鋼蜂窩管式WESP工業試驗平台(tái),如圖(tú)2所示,應用於脫硝催化劑生產窯爐的煙氣深度治理(lǐ),其治理的(de)主要汙染物為粉塵、氣(qì)溶膠和PM2.5,處理的煙氣量為10000Nm3/h,煙氣溫度(dù)為50~70℃,入口的粉塵濃度為55mg/Nm3,設計除塵效率為(wéi)91%。
如圖3所示,開啟試驗平台的蜂窩管式WESP後,肉眼基本看不到白煙(yān)了。經煙塵儀測量(liàng),開啟WESP後的粉塵排放濃度減至4.3mg/Nm3,實際的粉塵去除效(xiào)率達到92.18%,PM2.5的去除率達(dá)到85.5%,霧滴的去除(chú)率達到78.7%,設(shè)備的阻力為185Pa。實測數據表明了該蜂窩管式WESP可有效去除催化劑窯爐煙氣中的粉塵(chén)、PM2.5和霧滴,達到超低排放。

圖2蜂窩管式(shì)WESP三維模型圖

圖3蜂窩管式WESP試驗(yàn)平(píng)台投運前、後對比圖
2.濕式靜電除塵器應用在百萬機組燃煤(méi)火電廠超低排(pái)放項目
目前我國燃煤機組(zǔ)好裝機容量為1000MW,濕式靜電除塵器在燃煤電廠百(bǎi)萬機組的應用實例並不多,因此對百萬機組的應用實例分析具有一定的實際參考意義。本節給出了國電寧波北侖電廠三期#7機(jī)組(1000MW)加(jiā)裝濕式靜電除塵的應用實例,通過對裝WESP前、後的(de)煙氣排放成分(fèn)分析及對比,證明(míng)了濕式靜電除塵(chén)器可(kě)有效去除燃煤電廠煙氣中的SO3氣溶膠、氮氧化物、粉塵和PM2.5等(děng)汙染物,滿足百萬燃(rán)煤機組的超低排放(fàng)要求。
2.1.應(yīng)用背景
為達到國家的燃煤機組大氣(qì)汙染排放新標準,實現燃煤機組在完成改(gǎi)造(zào)之後的煙氣排放達到天然氣機(jī)組標準,由南京國電環保科技有限公司與浙江(jiāng)德創環保(bǎo)合作EPC總承包,對國電寧波北侖電廠三期#6、#7機組(2×1000MW)加裝濕式靜電除塵設備。
2.2.工程概況
國電寧波北侖電廠#6、#7機組(2×1000MW)濕式靜電除塵器的陽極係統運用模塊化設計,將整個陽極係統分為48個陽極模塊,模塊(kuài)由車間生(shēng)產並通過公路運輸,現(xiàn)場再按圖紙安裝成(chéng)整體。陽極管(收塵集)采用的導電玻璃鋼具有非常好的耐腐蝕性能[2],且具有很強的疏水性,能有效地阻隔灰塵和(hé)石膏對陽極壁的粘結。導電玻璃鋼極板具有耐腐蝕、重量輕、導電性能好、抗燃、抗氧化性(xìng)好等(děng)方(fāng)麵擁有的突出特點,在(zài)技術風險和可靠性、運行費用上占有較大的優勢,代表著濕式靜電(diàn)除塵技術的發(fā)展方向。
陰極線采用2205不鏽鋼材料製作的管狀針刺線,具有強度高,耐腐蝕性(xìng)能好等特點,能適用於飽和濕煙氣環境長期工作。陰極線固定於上下框架上,框架通過設置於殼體外部的絕緣(yuán)箱支撐,絕(jué)緣箱內吊(diào)杆(gǎn)采用陶瓷管支撐,絕緣箱內配有電加熱裝置,其內部溫度維持在120~140℃,同時絕緣箱(xiāng)還配有熱風吹掃裝置,以保證絕緣箱時刻保持幹燥絕緣(yuán)狀態。陰極鉛(qiān)垂布置,底(dǐ)部有固定防擺裝置,裝置內設置的拉杆采用陶瓷材料並配有(yǒu)加熱功能保證其幹(gàn)燥絕緣。
進、出口煙道以及陽極模塊以(yǐ)下(xià)部分采用玻璃鱗片防腐,陰極大梁、陽極模塊以上本體采用襯預硫化定基橡膠防腐,陰極上框(kuàng)架其餘部分全部采用2205不鏽鋼製作。
目前,#7機組的濕式靜電除塵器已完(wán)成安裝、調試及試運行,並正(zhèng)式(shì)投入使用。本文使用的(de)測試數據均來自於#7機組。
2.3.運行情況
#7機組於2009年6月建成投產,其脫硫係統(WFGD)改造於2013年1月完(wán)成,如圖4所示,#7機組的濕式靜電除塵器布置(zhì)在WFGD後,考慮到電廠的空間和濕式靜電除塵器的體(tǐ)積重量等因素,采用塔(tǎ)外鋼支架獨立布置的形式,不影響吸收塔安全,支(zhī)架的(de)支撐梁避開地下鋪設的管道。#7機組的WESP進(jìn)口煙(yān)氣流量約為2950000Nm3/h,濕飽(bǎo)和煙氣由WFGD流向WESP,煙氣(qì)流向“上進下出”。
蜂窩管濕式電除塵在陽極管上部設置有一層(céng)間歇噴淋,此噴淋由衝(chōng)洗水泵供水,采用(yòng)高壓力及專用的無堵塞(sāi)衝洗(xǐ)噴嘴,正常運(yùn)行時,濕式(shì)電除塵溫降僅為2~3℃,間斷噴淋時,溫降為5~7℃。噴淋時集塵極表麵形成一(yī)層(céng)連續水膜,收集下來的煙塵隨(suí)水膜重力自流至下部集液槽,實現在線清灰。溫(wēn)度40℃以上時(shí),石膏易溶(róng)於水,粘度下降(jiàng),不易粘結在陽極管上,整個設備在運行過程中不會產生灰塵和石膏的粘結現象。
#7機組的濕(shī)式靜電除塵器自2015年3月投(tóu)運至今已(yǐ)正常運行2個多月,係統運行的各項指標正常、穩定。

圖4國電(diàn)寧波北侖電廠#7機組(1000MW)濕式靜電除塵器
2.4.應用分析
國(guó)電北侖電廠#7機組濕式靜電(diàn)除塵器正常運行2個月來,通過對各項監測數據(jù)的采樣和收集,可對濕式靜電除塵器的效果作出定量和定性(xìng)的分(fèn)析。
首先通過(guò)肉眼觀察,如圖5所示,#7機組煙囪排放的煙氣(qì)在濕式靜電除塵器(qì)投運前、後有比較直觀的對比,濕式靜電除塵器投運後煙囪(cōng)排放的白煙明顯減少(shǎo),說明濕(shī)式(shì)靜電除塵器對霧滴和粉塵的去除效果明顯。
再(zài)從定量的角度分析,#7機組完成濕式(shì)靜電除(chú)塵(chén)改(gǎi)造後的“168”小時滿負荷試運行。該機組的實時環保數據為:二氧化硫11.6mg/Nm3、氮氧化(huà)物40.4mg/Nm3、煙塵2.2mg/Nm3,這標誌著該燃煤機(jī)組經過超(chāo)低排放改造,汙染物排放指(zhǐ)標已(yǐ)經達到甚(shèn)至優(yōu)於燃氣輪機(jī)標準。據測算,改造後#7機組每年(nián)可在原基礎上減排二氧化硫約500噸、氮氧化物約500噸(dūn)、減排煙塵約27噸[3]。

圖5國電北侖電廠#7機組WESP投運前、後(hòu)煙囪排放對比圖
3.結論及展望:
濕(shī)式靜電除塵器因其穩定、高效的除塵效果在發達國家(jiā)的火電廠已有相(xiàng)當廣泛的應用,目前在(zài)我國(guó)火電行業也在積極推廣。本文通過對國(guó)電(diàn)寧波(bō)北侖電廠#7機組(1000MW)燃煤機組濕式靜電除塵器的應用(yòng)實例分析,證明濕式靜電除塵(chén)器可以有效去除燃煤煙(yān)氣中的(de)SO3氣溶膠、氮氧化物和粉塵等主(zhǔ)要汙染成分。隨(suí)著國(guó)家和(hé)公眾對環(huán)境保護的日益重視,相信(xìn)濕式靜電除塵器會更快普及(jí)到各大燃煤電廠,在我國大氣汙染治理的進程中(zhōng)起到(dào)重要作用。
參(cān)考(kǎo)文獻:
[1]濕(shī)式(shì)電除塵器在燃煤電廠WFGD後的應用分析,第(dì)15屆電除塵學術會議論(lùn)文集,2013.
[2]朱連勇,蜂窩型導(dǎo)電玻璃鋼電除霧器在(zài)硫酸生產中的應用(yòng),硫酸工業,2011,3-14.
[3]中國國(guó)電集團公(gōng)司官網新聞(wén),北侖公司首台百萬千瓦機組實現超低排放,2015-3-26.


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