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近年來,隨著(zhe)我國的國民經濟高速發展,一(yī)些“粗(cū)放”式發展模式下的弊端也逐漸顯(xiǎn)現出來---環境汙染日益嚴重,在以京津冀、長三角(jiǎo)、珠三角為代表的經濟發達(dá)地區集中(zhōng)爆發了嚴重的霧霾汙染,對公(gōng)眾的健(jiàn)康造成威脅。燃煤電廠排放的(de)煙(yān)氣是大氣汙(wū)染的(de)主要來源之一,也是大氣汙染治理的重點。
為貫徹可持續發展觀,國家對燃煤(méi)電廠的節能減排提出了新的要求,根據(jù)《火電廠大氣汙染(rǎn)物排放(fàng)標準(zhǔn)》(GB13223-2011)的規(guī)定(dìng),重點地區的(de)二(èr)氧化硫、氮氧化物及粉塵的排放濃度限值分別(bié)為(wéi)100、50、20mg/Nm3,由於環保的(de)壓(yā)力,這些地區已經按照燃氣機組的標準50、35、5mg/Nm3開始要求(qiú)。
為(wéi)了達到這些排放要求,需要一(yī)種能(néng)夠(gòu)去除這些(xiē)細(xì)微顆粒(lì)物的環保設備。濕式靜電除塵器(WESP)作(zuò)為大(dà)氣汙染物控製(zhì)的終端深度處理(lǐ)係統,對(duì)S03氣溶膠、氮氧化物和PM2.5粉(fěn)塵等都(dōu)具(jù)有很高的(de)脫除效率,同時汞的脫除效果也很好。因此,在我國燃煤(méi)電廠研究和(hé)推廣應用濕(shī)式靜電除塵技術具有非常重要的意義。
1.濕(shī)式靜電除塵器
1.1.除塵原理
濕式(shì)靜電除(chú)塵器通過陰極線直流高壓放電,將周圍空氣電離,煙氣(qì)中的(de)粉塵荷電後,受電場力驅使被收集到集塵板上,與幹(gàn)式電除塵不同的是,濕式靜電除塵用噴淋水替代振(zhèn)打來達到清灰的功能。
如圖1所示,濕式靜電除塵器一般布置在濕法脫硫之後。濕(shī)法脫硫出口煙氣(qì)中的大部分粉塵已(yǐ)被幹式電除塵除去,並成為夾帶石膏顆粒的濕(shī)飽和煙氣,通過濕式靜電除塵器處(chù)理後,達到排放要求,由煙囪排出。

圖1濕式靜電除塵布置位置
1.1.國內外應用情況
濕式靜電除塵技術在美國、歐洲、日本等發達國家已較為(wéi)成熟,有近30年的燃煤電廠應用經(jīng)驗(yàn),已有近百套(tào)不同類(lèi)型的(de)WESP在電廠大型機組上(shàng)成功運行,如:2000年投運的(de)美國NB電力公司Dalhousie電廠315MW機組;2001年投運的日本中部電力碧南電廠(2×1000MW)機組[1];2002年投(tóu)運的美國(guó)Xcel能源公司Sherburne電廠750MW機組等。
在(zài)國(guó)內,濕式靜電(diàn)除塵器在冶金、硫酸行(háng)業已有30多年的成功應用[2],已製定(dìng)《煤氣用濕式電除塵》(JB/T6409-2008)的(de)行業標準。近兩年隨著環保要求的(de)提高,在火電行業開始大麵積應用,據(jù)不完全統計已有近百台合同業績,10餘台投運業績。
1.2.蜂窩管式WESP工(gōng)業試(shì)驗平台(tái)
為了驗證濕式靜電除塵(chén)器的效果,我們設立了一個導電(diàn)玻璃鋼蜂窩管式WESP工業試驗平台,如圖2所(suǒ)示,應用於脫硝催化劑(jì)生產窯爐的煙氣(qì)深度治理,其治理的主要汙染物為粉塵、氣溶膠和PM2.5,處理的煙氣量為10000Nm3/h,煙氣溫(wēn)度為50~70℃,入(rù)口的粉塵濃(nóng)度為55mg/Nm3,設計除(chú)塵效率為(wéi)91%。
如圖3所示,開啟試驗平台的(de)蜂窩管式WESP後(hòu),肉眼基本看不到白煙了。經煙塵儀測量,開啟WESP後的粉塵排放濃度減至4.3mg/Nm3,實際的粉塵去除效率達到92.18%,PM2.5的去除率達到85.5%,霧(wù)滴的(de)去除率達到78.7%,設備(bèi)的阻力(lì)為185Pa。實測數據表明(míng)了該蜂窩管式WESP可有效(xiào)去除催化劑窯(yáo)爐煙氣中的粉塵、PM2.5和霧滴,達到超低(dī)排(pái)放。

圖(tú)2蜂(fēng)窩管式WESP三維模(mó)型圖

圖3蜂窩管式WESP試驗平台投運前、後對比(bǐ)圖
2.濕式靜電除塵器應用(yòng)在百萬機組燃煤(méi)火電廠超低排放項目
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(méi)電廠百萬機組的應用實例並不多,因此對百萬機組的應用實例(lì)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機組(1000MW)加裝濕式靜電除塵的應用實例,通過對裝WESP前、後的煙氣排放成分分析及(jí)對比,證明了濕式靜電除塵器可有效去除(chú)燃(rán)煤電廠煙(yān)氣中的SO3氣溶膠(jiāo)、氮氧化物、粉塵和PM2.5等汙染物,滿足百萬燃煤機組的超低排放要求。
2.1.應(yīng)用背景
為達到國家的燃煤(méi)機組大氣汙染排放新標準,實現燃煤機組在完(wán)成改造之後的煙氣排放(fàng)達(dá)到天然氣(qì)機(jī)組標準,由南京國電環保(bǎo)科技有限公司(sī)與浙江德創(chuàng)環保合作EPC總承包,對(duì)國電寧波北侖電廠三期#6、#7機組(2×1000MW)加(jiā)裝濕式靜(jìng)電除塵設備(bèi)。
2.2.工程概況
國電寧波北侖(lún)電廠#6、#7機組(2×1000MW)濕式靜電除塵器的陽極係統(tǒng)運用模塊化設計,將(jiāng)整個(gè)陽極係統(tǒng)分為48個陽極(jí)模塊,模塊由車(chē)間生產並通過(guò)公路運輸,現場再按圖紙安裝成整體。陽(yáng)極管(收(shōu)塵集)采用的導電玻璃鋼具有非常好的(de)耐腐蝕性能[2],且(qiě)具(jù)有很強的疏水性,能有效(xiào)地阻隔灰塵和石膏對陽極壁的粘結(jié)。導電玻璃鋼(gāng)極板具有耐腐(fǔ)蝕、重量輕、導電性能好、抗燃、抗氧化性好等方麵(miàn)擁有的突出(chū)特點,在技術風險和可靠性(xìng)、運行費用上占有較大的優勢,代表著濕式靜電除塵技術的發展方向。
陰極線采用2205不鏽鋼材料(liào)製作的(de)管(guǎn)狀針(zhēn)刺線,具有(yǒu)強度高,耐腐蝕性能好等特(tè)點,能適用(yòng)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(zhì)於殼體外部的絕(jué)緣(yuán)箱支撐(chēng),絕緣箱內吊杆采用陶瓷管支撐,絕緣箱內配有電加熱裝置,其內部溫度維持在120~140℃,同時絕緣箱還配有熱風吹掃裝置,以保證(zhèng)絕緣箱時刻保持幹(gàn)燥絕緣狀態。陰極(jí)鉛垂布(bù)置,底部有固定防擺裝置,裝置內(nèi)設置的拉(lā)杆采用陶瓷材料(liào)並配有加熱功(gōng)能保證其幹燥絕緣。
進(jìn)、出口煙道以及陽極模塊以下部分采用玻璃鱗片防腐,陰(yīn)極大梁、陽極模(mó)塊以上本體(tǐ)采用襯預硫化(huà)定基(jī)橡膠防腐,陰極上(shàng)框架其餘部分全部采用2205不鏽鋼製作(zuò)。
目前,#7機組的濕式靜電(diàn)除塵器已完(wán)成安裝、調試及試運行,並正式投入(rù)使用。本文(wén)使用的測試數據均來自(zì)於#7機組(zǔ)。
2.3.運(yùn)行情(qíng)況
#7機組於2009年6月建成投(tóu)產,其脫(tuō)硫係統(WFGD)改造於2013年1月完成,如圖(tú)4所示,#7機組的(de)濕式靜電除塵器布置在(zài)WFGD後,考慮到電廠的空(kōng)間和濕式靜電除塵器的體積重量等因素(sù),采用塔外鋼支架獨立布(bù)置的形式,不影響吸收塔安全,支架的支撐梁避開地下鋪設的管道。#7機組的WESP進口煙氣流量約為2950000Nm3/h,濕飽(bǎo)和煙氣由WFGD流向WESP,煙氣流向“上進下出”。
蜂窩管濕式電除塵在陽極管上(shàng)部設置有一層間歇噴淋,此噴(pēn)淋(lín)由(yóu)衝洗水泵供水,采用高壓力及專用的無堵塞衝(chōng)洗噴嘴,正(zhèng)常運行時,濕式(shì)電除塵溫降僅為2~3℃,間斷噴淋時,溫降為(wéi)5~7℃。噴淋時集(jí)塵極表麵(miàn)形成一層連續水膜,收集(jí)下來的煙塵隨水膜重力自流至下部集液槽(cáo),實現在線清灰。溫(wēn)度40℃以上時(shí),石膏易溶於水,粘度下降,不易粘結在陽極(jí)管上,整(zhěng)個設備在(zài)運行過(guò)程中不會產生灰塵和石膏(gāo)的粘結現象。
#7機組的濕式靜電除塵器自2015年3月投運(yùn)至今已正常運行2個多月,係統運行的各項指標正常、穩定。

圖4國電寧波北侖電廠(chǎng)#7機組(1000MW)濕式靜電除塵器
2.4.應用分析
國電北侖電廠#7機組濕式靜電除(chú)塵器正(zhèng)常運行2個月來,通過對各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數據的采樣和收集(jí),可對(duì)濕式靜電(diàn)除塵器的效果作出定量(liàng)和定性的分析。
首先通過(guò)肉眼觀察(chá),如圖(tú)5所示,#7機組煙囪排放的煙氣在濕式靜電除塵(chén)器投運前、後有比(bǐ)較直觀的對(duì)比,濕式靜電除塵器投運後煙囪排放的白煙明顯減(jiǎn)少,說明濕式靜電除塵器對霧滴和粉塵的去除效果明(míng)顯。
再從定量的角度分析,#7機組完(wán)成濕式靜電除塵改造後的“168”小時滿負荷試運行。該機組的實時環保數據為:二氧(yǎng)化硫(liú)11.6mg/Nm3、氮氧化物(wù)40.4mg/Nm3、煙塵2.2mg/Nm3,這標誌著該燃煤(méi)機組經(jīng)過超低排(pái)放改造,汙染物排(pái)放指標(biāo)已經達到甚至優於燃(rán)氣(qì)輪機標準。據(jù)測算,改造後#7機(jī)組每年可在原基礎上減排二氧(yǎng)化硫約500噸、氮氧化物約500噸、減排煙塵約27噸[3]。

圖(tú)5國電北侖電廠#7機組WESP投運前、後煙囪(cōng)排放對比圖
3.結論及展望:
濕式靜電除塵器因其穩定、高效的除(chú)塵效果在發達國家的火電廠(chǎng)已有相當廣泛的應用(yòng),目前在我國火電行業也(yě)在積極推(tuī)廣。本文通過對國電寧波北侖電廠#7機組(1000MW)燃煤機組濕式靜電除塵器的應用實例分析,證明(míng)濕式靜電(diàn)除塵器可以有(yǒu)效去除燃煤煙氣中的SO3氣溶膠、氮氧化物和粉塵等主要汙染成分。隨著國家和公(gōng)眾對環境保護的日益重視,相信濕式靜電除塵器會更快(kuài)普及到各大(dà)燃煤電廠,在我國大(dà)氣汙染治理的進程中起到重要作用(yòng)。
參考文獻:
[1]濕式電除塵器在燃煤電廠WFGD後的(de)應用分析,第15屆電(diàn)除塵學術會議論文集,2013.
[2]朱(zhū)連勇(yǒng),蜂窩型導電(diàn)玻璃鋼電(diàn)除(chú)霧器在(zài)硫酸生產中(zhōng)的應用,硫(liú)酸工業,2011,3-14.
[3]中國國電集團公司官網新聞,北侖公司首台百萬(wàn)千瓦機組實現超低排放,2015-3-26.


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