清灰系统由喷吹管、气包、电磁脉冲阀、气路、脉冲控制组成,用于产生脉冲气流、滤袋反吹。
预涂灰装置由进口烟道给灰装置、输灰管道组成,用于防止锅炉在燃油过程布袋表面粘油。在锅炉燃油点火前使用。 3.3特点:
(1)电袋复合除尘技术除尘效率高,出口排放浓度能够长期高效、稳定地满足排放要求,对细微粒子, 特别是(0.01~1)μm的气溶胶粒子有很高的捕集效率,实际运行结果表明,排放浓度甚至可以控制在10mg/Nm3 以下。所以电袋除尘器尤其适用在城市附近等排放要求严格的场合应用。
(2)与电除尘相比,烟气粉尘性质的适用范围更广, 适应煤种、烟尘比电阻变化的能力强,对任何煤质的烟气都可以实现达标排放。
(3)与普通袋式除尘器相比,工作负荷低,运行阻力低,清灰次数减少, 滤袋的使用寿命延长,节省引风机的电耗,运行费用降低。
(4)电场配置电源数量与传统电除尘器相比,仅为四分之一左右,因而大大节省了电能。 不过电袋复合除尘器因存在压力损失大、应用时间短、滤袋使用寿命短、在使用不当时易发生破袋等问题。此外,在将现有电除尘器改造为电袋复合除尘器时还可能需更换引风机及相关设备,从而又增加了改造成本。所以其除尘效率虽高,但其运行稳定性及安全性有待进一步研究考证,影响了其在燃煤电厂的进一步推广应用。 4.调温节能除尘增效技术 4.1技术背景:
1997年日本率先在大型燃煤火电机组中大规模推广采用的MGGH低低温电除尘器工艺,此技术在电除尘器烟气进口段布设烟气换热装置使烟温降低,使烟尘比电阻降低,所有煤种条件下电除尘效率均得到有效提高,采用四电场的集尘面积,足以使电除尘器出口粉尘浓度降低到50mg/Nm3以下,再通过脱硫装置,烟囱排放可达30mg/Nm3以下,结合高频电源及双区收尘技术的应用,烟囱排放甚至可达10mg/Nm3以下。
高烟温对电除尘的不利影响:烟温高会使烟气量增大,电场风速提高,而除尘效率会呈指数关系下降;烟温高会使电场击穿电压下降,除尘效率下降,温度每升高10℃,电场击穿电压下降3%;烟温高会使粉尘比电阻增大,易形成反电晕,造成除尘效率下降,当排烟温度在150℃左右时,粉尘的比电阻最高,电除尘器更易出现反电晕现象,或者低电压、大电流的运行参数,造成除尘效率下降;烟温高会使气体的粘滞性变大,导致烟尘颗粒在烟气中的驱进速度减缓,造成收尘效率下降。
排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项,影响排烟热损失的主要因素是排烟温度,一般情况下,排烟温度每增加10℃,排烟热损失增加0.6%~1.0%,相应多耗煤1.2%~2.4%。在当前节能降耗的大形势下,降低排烟温度能提高锅炉效率,同时能提高除尘效率,可谓经济效益、环保效益一举多得。 4.2工作原理:
调温节能除尘增效技术主要采用汽机冷凝水与热烟气通过换热器进行热交换,使得汽机冷凝水得到烟气余热,以减小汽机冷凝水回路系统中低压加热器的抽汽量,并使得进入电
除尘器的运行温度由通常的低温状态(130℃~170℃)下降到低低温状态(90℃~100℃左右,尽量控制在酸露点以上),实现余热利用和提高除尘效率的双重目的。流程如下图:
此技术的核心就是在电除尘器烟气进口段布设烟气换热装置以使烟温降低,达到提高锅炉效率和除尘效率的目的。 4.3特点:
(1)实现余热综合利用,降低煤耗:通过测算,每降温10℃,平均可节约电煤近1g/kW .h,节能明显,经济效益突出。
(2)降低烟尘比电阻,大幅提高电除尘效率:由于热交换,电除尘器的运行温度从往常的130℃~150℃变成了100℃左右,从对应的气体温度与粉尘比电阻的关系曲线(如下图所示)中可看出,此时粉尘的比电阻将降低1个数量级以上,使电除尘工作时可有效避免反电晕现象,提高除尘效率。此时,采用一台通常的四电场电除尘器,即可使电除尘器出口的粉尘浓度降低到较低的水平,如30~50mg/Nm3。
(3)烟气温度下降,气体密度升高、击穿电压升高:气体击穿电压与气体密度成正比。密度越大,气体分子间隔越小,电子之间碰撞动能越小,电离效应减小,从而提高击穿电压。气体密度与气体温度成反比。温度降低,密度增大,击穿电压增大,从而提高除尘器电场运行电压,提高除尘效率。
(4)当低温电除尘处理烟气温度范围90℃~100℃左右时,对任何灰质的烟尘,比电阻都在反电晕临界值以内,不会发生反电晕。
(5)减小二次扬尘、提效、节能:通过降低烟气温度,使得进入电除尘的烟气量减小10%~15%左右,将带来以下好处:有效减小电除尘电场内的烟气流速,延长烟气处理时间,减小二次扬尘,进一步提高和稳定电除尘效率,并特别有利于对细微粉尘的高效捕集;可有效减缓粉尘颗粒对内部构件的冲刷磨损,提高装备寿命;减轻引风机负荷,相应可节省一定的风
机电耗;同时,由于电除尘效率的提高,结合保效节能电控升级改造,可进一步节省30~80%电除尘设备的运行能耗。 5.烟气调质技术 5.1技术背景:
为了克服和解决高比电阻粉尘对电除尘器功效的影响,以扩大电除尘技术的应用范围,一直是国际上发展电除尘技术的主要课题。除了降低烟气温度外,对烟气进行调质是其中一项重要的方法,改变传统电除尘被动适应粉尘、工况参数的除尘技术模式,国外曾经采用各种各样的方法对烟气进行调质处理以降低粉尘比电阻,主要有加硫、加氨、加湿等几种方法,由于受使用条件的限制,燃煤锅炉使用最多的方法是用SO3调质。
SO3-FGC烟气调质技术在燃煤锅炉应用已有20多年的应用历史,主要分布在欧洲、南非、印度、美洲等,在国际上已成为一种非常成熟的用于提高电除尘效率的补丁技术。世界上主要制造商有德国pentol公司、美国wellpo公司等。目前已投运的烟气调质系统已经超过500套。
近年来,SO3-FGC装备技术在我国主要采取国外全套进口和引进技术国产化两种模式,均已成功应用于300MW、600MW燃煤机组配套电除尘器的提效改造,以及300MW、600MW和1000MW的新建项目上。 5.2工作原理:
固态硫磺在蒸汽加热下,在储硫罐内加热转化为液态硫磺,液态硫磺在温度为125℃~145℃,此时液态硫磺的粘度最小,利于输送,液态硫磺通过输送泵由带蒸汽加热夹套输送管道送到硫燃烧室完全燃烧,生产二氧化硫。燃烧所需的空气由空气过滤器、离心鼓风机、电加热器对空气进行过滤和预热处理后送到燃烧室。含二氧化硫的混合气体进入到转化器中,在五氧化二钒的催化作用下进一步生成三氧化硫。此三氧化硫(SO3)作为调质剂,在烟气进入电除尘器之前将极少量(10~20ppm)的三氧化硫喷入到烟气流中,与烟气中水分结合形成的烟酸气溶胶,极易吸附于粉尘表面,形成导电通道,从而降低飞灰的比电阻,提高除尘效率,从而降低电除尘器出口粉尘排放浓度。工作流程见下图。
5.3基本结构:
三氧化硫烟气调质系统由熔化硫磺的储硫罐、燃烧硫磺燃硫炉、转化塔、鼓风机、电加热器、空气过滤器及输送管路等设备组成。 5.4特点:
(1)烟气调质手段彻底改变了电厂电除尘被动适应粉尘、工况参数的工作模式,在电煤波
动下,通过实时调节烟气性质可达到稳定排放的目的。
(2)烟气调质改造工期短,系统高度集成,全自动控制,不受场地限制,为老电除尘器的提效改造提供了高效、简捷的技术手段。
(3)通过SO3-FGC烟气调质,可有效降低粉尘比电阻,消除反电晕现象,提高电除尘器效率,在保效节能模式下运行还可进一步节省电除尘的能耗。
(4)SO3-FGC烟气调质适用条件:烟气温度范围为110℃~145℃;一般适用于低硫(含硫量≤1.0% )、弱碱性灰( SiO2+Al2O3≤90%)及高灰分(灰分≥25%)工况;多适用于煤粉炉,机组越大越经济,排烟温度低,效果好,一般用于200MW(含200MW)以上机组;循环流化床锅炉实施炉内喷钙工艺,灰中额外增加活性较强的CaO,在此工况下不适合采用SO3调质。 6.结论
本文结合《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)、《环境空气质量标准》实施后对常规电除尘器面临的考验,对近年来燃煤电厂除尘领域所采用的几种主流的除尘新技术进行了简要分析、总结,得出结论如下:
6.1电除尘高频电源技术是一项除尘电源技术的突破,通过现场应用,在节能降耗、提高除尘效率方面效果显著,性价比高,符合国家节能减排方向,可以在老电除尘器电源改造及新建项目上大力推广。
6.2旋转电极式电除尘技术是清灰方式的突破,通过极板的旋转、改变了由传统的振打清灰方式变为正反两把旋转刷双面清灰,能弥补常规电除尘器的不足,实现对高比电阻、超细微、粘性粉尘等常规电除尘技术难以收集粉尘的有效收集。但其极板旋转传动系统及旋转清灰刷传动系统较传统电除尘器单纯的振打传动可能在维护量上稍有所增加。该技术可以在老电除尘器改造及新建项目上推广。
6.3电袋复合技术是当前主流除尘技术中除尘效率最高的技术,排放浓度甚至可以控制在10mg/Nm3 以下。不过电袋复合除尘器因存在压力损失大、应用时间短、滤袋使用寿命短、在使用不当时易发生破袋等问题,所以其运行稳定性及安全性有待进一步验证。电袋除尘器适用在城市附近等排放要求严格的场合应用。
6.4调温节能除尘增效技术是在目前大力倡导节能降耗、提高锅炉效率、提高除尘效率的大环境下比较理想的综合技术,经济效益和环保效益显著,成果突出,非常值得在老电除尘器改造及新建项目上大力推广。但低温电除尘技术, 需要重视和解决以下问题:由于烟尘比电阻降低,粉尘释放电荷容易,粉尘的附着力降低,容易引起二次飞扬, 需要从振打方案和极板结构方采取改进措施;含高浓度烟尘的原烟气通过脱硫GGH,需要采取相适应的GGH 结构和清灰方式。
6.5烟气调质技术彻底改变了电厂电除尘被动适应粉尘、工况参数的工作模式,技术成熟,效果突出,可以在老电除尘器改造及新建项目上推广(适用局限性见文中“特点”部分第4条)。对于新上大型机组,采用多煤种燃煤工况时,可按比电阻低易于收尘的煤种优化电除尘器选型,同步配套烟气调质设备作为补充。这样,即可达到合理选用电除尘器规格,减少投资,并确保达标排放的目的。
6.6另外,以上5种除尘新技术虽然在国内有了规模化应用,但在选择上并不是孤立的,需
综合考虑各种因素,也可采用几种技术的“组合”,进而达到既实用,又经济,最终实现提高除尘效率、达标排放的目的。 参考文献:
[1]龙净环保.燃煤电厂余热利用高效低温电除尘技术介绍[G],2010. [2]龙净环保.电除尘器如何满足低排放研究报告[G],2010. [3]菲达环保.旋转电极式电除尘器介绍[G],2010.
[4]孔春林等.转动极板电除尘技术原理[A].第13届中国电除尘学术会议论文集,2009:191-195.
[5]姜雨泽等.火电厂除尘技术的动态发展研究[J].环境科学与技术,2008,8:59-64