湿式电除尘专题报告(最终版) - 图文(2)

2019-04-16 00:21

乎没有设计余量,使得电除尘器难于适应复杂多变的运行工况。

电除尘器的制造、安装及调试存在缺陷,维修及保养不及时,影响了其稳定可靠运行。

对具体粉尘特性缺乏针对性设计,造成设计失误。

国内有研究表明,造成目前电除尘器总体运行状况不佳的主要原因2004 年是比集尘面积偏小,它是造成电除尘器除尘效率低的主要原因。-2009 年间投产的电除尘器的除尘效率都在99.7%以上,有的甚至高达99.9%。据统计:其平均比集尘面积在100m2/(m3/s)左右,而同等效率情况下,欧美国家电除尘器的平均比集尘面积在140~160m2/(m3/s)之间,个别难收集的粉尘仍至达180~300 m2/(m3/s),除尘器出口浓度可控制在30~50 mg/m3以内。 2.3 SO3及其他污染物排放情况

国内目前还没有对SO3的排放进行监测,随着对NOx排放要求日益严格,SCR已成为燃煤电厂脱硝系统的主流配置。但是SCR中的催化剂在催化氨与NOx反应的同时,也将部分的SO2转化为SO3,SO3的转化率作为SCR的重要指标目前国标中规定应小于1%。也就是说以发热量5600大卡含硫量1%的燃煤为例,燃烧后烟气中SO2在2500 mg/Nm3左右,当SO3的转化率为1%,SO2转化成为SO3的量为31 mg/Nm3,数倍于锅炉省SO3以直径亚微米级煤器出口烟气中SO3浓度。当烟气温度低于露点时,的微液滴形式存在,而静电除尘和湿法脱硫系统对直径小于10μm的颗粒去除率较低,无法有效脱除SO3微液滴,这样在安装SCR后,将使烟SO3直接排放造成的蓝羽现象囱中排放的SO3成倍增加,(烟囱出口烟气凝结后,使烟气透明度下降,在晴朗蓝天时形成淡蓝色羽状尾迹),使排烟的黑度增加,在周围环境中形成酸雨。同时湿式排烟比干式排烟对

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SO3 的蓝羽更加敏感, 在湿式排烟中, 10 mg/Nm3的SO3就可见蓝羽, 20 mg/Nm3的SO3 就使蓝羽非常明显,30 mg/Nm3的SO3 蓝羽非常严重而必须治理。而在干法排烟中只有在冬季可见蓝羽。而其他季节基本不可见。目前美国等发达国家对烟囱排放SOX严格控制,也就是说同时对烟气排放的SO2和SO3进行控制,我国还没有烟气中SO3排放提出强制要求,但是随着燃煤机组大量采用SCR装置后,SO3排放增加,必将成为下一步污染物控制主要目标。

新标准中对汞及汞氧化物的排放也做出要求,但国内对烟气中汞的脱除还处在研究起步阶段,脱除工艺和方法还都不成熟。而国外采用的活性炭吸附法,其成本高昂,限制了大规模使用。 3 实现烟囱出口粉尘排放≤5mg/Nm3的技术方案

经过对国内主要除尘器厂家的调研和方案研究,要实现烟囱排放≤5mg/Nm3,目前可采用的技术方案有两种:

方案一.干式电除尘器+湿式静电除尘器; 方案二.袋式或电袋复合除尘器。 两种技术方案比较如下: 技术方案 排放指标 干式除尘器出口粉尘排放浓度≤30mg/Nm3,经过海水脱硫以后根据经验值粉尘湿式电除尘技术国内应用较少,干式电除尘器+浓度在15-20 mg/Nm3,湿式没有国内制造业绩。采用进口设湿式静电除尘静电除尘器出口粉尘浓度备投资比较高;设备阻力增加器方案: 在5mg/Nm3左右。 SO3去除效率到达70%左右;率20%;雾滴去除率70%。

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实施存在的风险和问题分析 200Pa(不含烟道),水耗增加约湿式静电除尘器PM2.5去除11t/h。 技术方案 排放指标 布袋及电袋除尘器能够保证出口粉尘排放浓度在10mg/Nm3以下。经过海水脱硫以后,根据经验估算,烟囱出口粉尘排放在5 mg/Nm左右。布袋和电袋除尘器对于控制烟尘中PM2.5及汞的排放,效果也比较好。 3实施存在的风险和问题分析 滤袋对排烟温度、水分、灰成分比较敏感,对机组运行要求比较高。滤袋寿命一般为3~4年,更换成本较高。而且目前更换的滤袋造成的二次污染还没有较好的处理办法。设备阻力较大,在1000Pa以上,导致引风机功率增加较多,厂用电增大。 袋式或电袋复合除尘器: 经过比较分析,布袋及电袋除尘器存在滤袋寿命短、更换后的滤袋会产生二次污染、运行维护费用高、设备阻力大等缺点。而湿式除尘器运行较为简单,阻力远小于布袋除尘器,且能综合去除多种污染物,对比布袋及电袋除尘器,有一定的优势。

5月30号国华电力公司项目部、国华电力研究院、浙江省电力设计院、浙江南源环境工程技术有限公司(日本日立)、舟山项目公司等单位在杭州进行了湿式电除尘技术交流会,并讨论了在4号机组采用湿式电除尘的可能性。日立公司针对本工程的煤种和灰分情况及排放要求,做了具体方案,进行了设备选型。7月5日,舟山电厂邀请日立公司、国华电力公司项目部、国华电力研究院技术中心、浙江省电力设计院相关人员召开了湿式除尘器技术交流会。日立公司对《350MW燃煤锅炉烟气排放用日立湿式电气除尘设备规格参数书》进行了详细介绍。 湿式电除尘器能够保证烟囱排放低于5mg/Nm3,PM2.5去除效率达到70%以上。湿式电除尘在日本是成熟技术,已经在700MW及1000MW电厂进行了应用,并运行多年,有较为全面的应用经验。如关键部件采用进口产品,并由外方提供性能保证,能够对舟山电厂实现粉尘排放5mg/Nm3目标提供可靠保证。因此我们将“干式电除尘器+湿式静电除尘器方案”定

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为主选技术方案。

4 湿式电除尘器原理及结构分析 4.1 湿式静电除尘器的主要工作原理

将水雾喷向放电极和电晕区,水雾在芒刺电极形成的强大的电晕场内荷电后分裂进一步雾化,电场力、荷电水雾的碰撞拦截、吸附凝并,共同对粉尘粒子起捕集作用,最终粉尘粒子在电场力的驱动下到达集尘极而被捕集。水在集尘极上形成连续的水膜,将捕获的粉尘冲刷到灰斗中随水排出。原理图如下

静电除尘器的除尘过程可分为四个阶段:气体的电离;粉尘获得离子而荷电;荷电粉尘向电极移动;将电极上的粉尘清除。

只是湿式静电除尘脱除的对象由粉尘和雾滴,但是由于雾滴与粉尘的物理特性存在差别,其工作原理也有所差异。从原理上来讲,首先由于水滴的存在对电极放电产生了影响,要形成发射离子,金属电极中的自由电子必须获得足够的能量,才能克服电离能而越过表面势垒成为发射电子。让电极表面带水是降低表面势垒的一种有效措施。水覆盖金属

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表面后,将原来的“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”界面,后两种界面的势垒比前一种界面的势垒低很多。这样,金属表面带水后,将原来的高势垒分解为两种低势垒,大大削弱表面势垒对自由电子的阻碍作用,使电子易于发射。另外,水中的多种杂质离子在电场作用下,也易越过表面势垒而成为发射离子。这些都改变了电极放电效果,使之能在低电压下发生电晕放电。其次由于水滴的存在,水的电阻相对较小,水滴与粉尘结合后,使得高比电的粉尘比电阻下降,因此湿式静电除尘的工作状态会更加稳定;另外由于湿式静电除尘器采用水流冲洗,没有振打装置,所以不会产生二次扬尘。

放电极结构和电晕场荷电示意图

4.2 湿式静电除尘器对PM2.5和SO3的去除机理

在电除尘器中对粉尘颗粒有两种类型的荷电过程,对于直径大于1μm的颗粒来说场荷电是主要作用,颗粒碰撞沿电力线运动的负离子而带电,这时电压的强弱是影响这个过程的最主要因素。对直径小于0.5μm的颗粒来说扩散荷电是主要作用,亚微米粒子在随机运动时与负离子碰撞而带电,注入的电流密度是影响扩散放电最重要的因素。湿式静电除

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