燃煤电厂超低排放技术优化

程纪东，刘海蛟，李清毅

（浙江天地环保科技有限公司，浙江 杭州 311121）

燃煤电厂超低排放技术优化

程纪东，刘海蛟，李清毅

（浙江天地环保科技有限公司，浙江 杭州 311121）

本文首先针对燃煤电厂治理烟尘的设施技术现状进行了阐述，提出实现超低碳排放的重点难点问题，然后就现今市场上的新型除尘技术的除尘效果、经济指标进行了研究，最后提出了现役燃煤电厂除尘机组的改造建议。

燃煤电厂；超低排放；除尘技术

煤炭、石油等化石燃料的燃烧是大气污染的元凶也是雾霾的起因，因此治理大气污染首先要治理烟囱的排放标准。目前我国居民及工业用电大多来自火力发电厂，因此燃煤电厂的排放成为治理过程中的大难题。

1 电力行业烟尘排放现状分析

据相关统计，2013年我国3102家煤电企业1年约向大气排放烟粉尘高达218.8×104t之多。在3102家中有独立的火电厂总计1853家，独立的火电厂总共有4825台机组，1年约向大气排放烟粉尘高达183.9×104t，这些独立电厂除尘机组共5140套，难以完成除去烟尘的任务。统计有自备电厂共1249家共2690台机组，约向大气排放烟粉尘34.9×104t，比例相对不高。据统计，2014年我国有3288家火电企业共向大气排放烟粉尘235.5×104t，较上年有很高增长。2014年我国独立的火电厂较上年增加，有1908家独立火电厂，这些独立火电厂共拥有4983台机组发电，但是除尘设备仅有5301套1年内共向大气排放了烟尘195.8×104t，较上年有所增长。2014年我国的自备电厂增加到1380家，全国的自备电厂共2895台机组1年向大气排放烟尘39.7×104t。上述数据列于表1中。

从表1中可以明确看出，目前在我国特有的经济发展背景下火电企业年烟尘排放量较大且上升趋势较大，火电行业占全国烟尘排放量2013年为17.11%，而2014年仅占13.52%，整体下降了3.59%。这也侧面看出我国环境污染问题越来越严重的趋势现状。火电企业年烟尘排放量占全国工业烟（粉）尘由19.98%下降为16.17%，降幅为3.81%。

2 国内燃煤电厂除尘技术使用现状

目前我国的除尘技术多且复杂，技术比较成熟的除尘技术有电除尘器、袋式除尘器、电袋复合除尘器三种，这三种除尘技术适用于各型号的发电设备的除尘工作。

2.1 电除尘技术

（2）优点。①电除尘技术脱除粉尘方法的原理简单可靠，最大的优点是除尘效率较高；②电除尘技术阻力损失小，同时处理量大易于大型化；③电除尘技术操作范围广，阻力损失小；④电除尘技术运行原理可靠，整体的维护费用低。

（3）主要缺点。①电除尘技术脱除粉尘方法在高比电阻粉尘情况下可能会有反电晕现象发生，会导致除尘的效率大大下降；②电除尘技术脱除粉尘方法使用的设备占地面积较大。电除尘技术脱除粉尘方法是我国电厂除尘的主要方法，约占火电装机容量的80%。

2.2 袋式除尘技术

（1）原理。利用纤状编物做成的袋式过滤元件，应用这种过滤装置对通过的烟尘进行补集的除尘技术。

（2）主要优点。①袋式除尘技术具有除尘效率高、排放浓度低的优点，除尘效率达到99.9%以上，长期稳定；②袋式除尘技术的适应范围较广；③袋式除尘技术日常运行和维护比较简单、障率低。

（3）主要缺点。①袋式除尘技术运行过程中阻力较其他方法高；②袋式除尘技术滤袋的使用寿命短、清灰频率较高。袋式除尘器技术脱除粉尘的方法是我国电厂除尘的主要方法，约占火电装机容量的9%。

2.3 电袋复合除尘技术

(2)沙沟泥石流流体重度1.786 t/m3，为稀性泥石流；泥石流速1.27～4.01 m/s；泥石流峰值流量为15.99 m3/s；一次性固体物质冲出量约为1.15×104 m3。

（1）原理。将电除尘的荷电除尘及袋除尘的过滤拦截两种方法进行结合的除尘技术。一般在除尘装置的前部设置电除尘设备，在设备的后部装设滤袋的方式。

表1 2013年、2014年电力行业烟尘排放情况

（2）优点。①电袋复合除尘技术设备能稳定且长期运行；②电袋复合除尘技术设备在相同的工作条件下，运行阻力比袋式除尘器低；③电袋复合除尘技术设备的滤袋比袋式除尘法使用寿命长；④操作便捷、维护简单；⑤电袋复合除尘技术设备的节能效果明显；⑥电袋复合除尘技术设备能捕集细颗粒物。电袋复合式除尘器脱除粉尘方法是我国电厂除尘的主要方法，约占火电装机容量的11%。

2.4 除尘技术主要存在的问题

由于国内的煤品质不同导致了烟气工况变化范围较大，或者设备选型的不合理，或者在制造、安装过程中质量把控不严格，或者运行管理不科学等导致烟尘难以实现超低排放的要求。

3 燃煤电厂烟尘超低排放技术路线探讨

针对目前燃煤电厂烟尘排放开发出了很多新的除尘技术。这些新的具有良好改造效果的有：低低温静电除尘、湿式电除尘为核心的超低排放技术。

3.1 低低温电除尘技术为核心的超低排放技术

将空气预热器和电除尘器之间有烟气换热器且保持其低低温状态（90～110℃左右)，这种除尘技术称为低低温电除尘器。

（1）原理。通过降低烟温来达到提高粉尘的荷电性能、降低电场风速、去除绝大部分SO3等目的。

（2）技术特点。①低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的烟气流速随烟气体积流量的降低而降低；②低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的比电阻在108～1010Ω·cm范围内电除尘器工作效率最高；③低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的烟温每下降10℃击穿电压升高3%；④低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的可降低湿法脱硫工艺水量约30%；⑤低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的回热走低加系统，可节煤1～3g/(kW·h)；⑥低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的系统阻力比传统的方法阻力低节电约10%；⑦低低温电除尘技术为核心的超低排放技术的在灰硫比大于100时，SO3的去除率可达95%。

（3）该技术适用条件。①烟气含尘浓度小于等于100g/m3；②燃煤收到基硫分应小于等于2%；③热回收器应小于200℃、再加热器宜为50℃左右；④工作温度为85～110℃其中的再加热器温度应大于70℃；⑤低低温电除尘器换热介质宜采用水媒介。

3.2 湿式电除尘为核心的超低排放技术

（1）工作原理。湿式电除尘器简称WESP，其工作原理是与干式的基本相同，主要有金属板式、柔性电极式、导电玻璃钢式类型。

（2）技术特点。①湿式电除尘器的除尘效率较其他方法高，并且没有反电晕现象，内部不存在运动部件，设备也不存在二次扬尘的问题，湿式电除尘器的整体运行较稳定，工作过程中的压力损失相对小，运行过程中操作简单，比其他方法能耗低；②由于这种方法用水清灰所以耗水量比较大，一般采用工业废水；③由于这种方法的设备所处环境酸性较强，对设备的防腐处理方法应可靠。

（3）适用条件。①湿式电除尘器主要用于烟气排放要求高的电厂；②湿式电除尘器较适用于前端除尘器改造难度较大或者改造费用比较高的电厂；③湿式电除尘器湿法脱硫后烟尘浓度增加导致排放超标等改造项目。

3.3 燃煤电厂烟尘超低排放技术改造建议

考虑到目前国内现状，主要建议如下：

（1）对于烟尘排放浓度小于20mg/m3的可考虑在脱硫塔后考虑湿式电除尘器进行补充。

（2）布袋除尘器或者用电袋除尘器的烟尘排放浓度介于20～30mg/m3的情况需要对选除尘装置改造，应该在脱硫塔后考虑湿式电除尘器进行补充；对于尾气排放烟尘浓度在50mg/m3左右的电除尘器可考虑应用低低温电除尘器技术对设备改造，同时应该在脱硫塔后考虑湿式电除尘器进行补充。

4 结语

本文通过对低低温电除尘、湿式电除尘器的研究，发现这些方法可以更好地实现超低排放减少空气的污染。在选择烟尘超低排放技术时应考虑经济、资源等条件进行全面的考虑。

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