600MW燃煤机组烟尘超低排放技术路线对比研究

王兴辉，李浩

（内蒙古大唐国际托克托发电公司，内蒙古 呼和浩特 010216）

600MW燃煤机组烟尘超低排放技术路线对比研究

王兴辉，李浩

（内蒙古大唐国际托克托发电公司，内蒙古 呼和浩特 010216）

本文通过对电力行业烟尘排放现状及烟尘超低排放技术发展现状进行分析，介绍了几种常见的烟尘超低排放设备，分析其除尘机理及优缺点。通过对国内几家具有代表性的火力发电厂进行实地观测及烟囱入口处烟尘数据对比分析，得出目前两种主流的、相对有效的烟尘超低排放的技术方法，为我国火力发电厂烟尘的超低排放改造提供了方向。

燃煤机组；烟尘超低排放；高效除尘除雾器；湿式电除尘器

随着我国工业化进程的高速发展，经济、城市化等进程的持续快速增长，大气中各种污染物的含量急剧增加，雾霾的平均天数日益增长。我国“煤多、石油等不可再生能源储量少”的现状导致了燃料消费状态仍然以煤炭资源的使用为主要途径。燃煤火力发电厂仍将会是我国未来中期乃至长远时期最主要的发电方式之一。

火力发电厂在日常工业生产过程中产生的烟气污染物中含有的烟尘量较大，按照我国《大气污染防治计划》和《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》有关加大实施火电等重点行业环保升级、推进清洁生产和完善脱硝和除尘价格政策以及响应创建洁净能源国家号召，落实内蒙古自治区政府环保厅超低排放要求，要求现有燃煤机组脱硫除尘系统升级改造满足当地政府环保脱硫除尘超低排放要求（烟尘排放浓度不大于5mg/Nm3）。本文通过对现有烟尘超低排放技术进行分析，对比国内600MW火力发电机组烟尘超低排放技术路线及实测数据，提出了烟尘治理方案及满足排放标准的改造路线。

1 电力行业烟尘排放现状分析

据不完全统计，2014年我国燃煤火电行业共有3370家，装机容量9.01×108kW，排放粉尘232.1×104t，其中，独立运行的火力发电厂1934家，拥有4967台发电机组，配套除尘设备5314套，排放烟尘/粉尘量为185.4×104t。自备火力发电厂1436家，有2750台发电机组，排放烟尘/粉尘量为46.5×104t。

2015年我国燃煤火电行业增长为3513家，装机容量9.48×108kW，排放粉尘252.3×104t。其中，独立运行的火力发电厂1983家，拥有5093台发电机组，配备除尘设备5497套，排放烟尘/粉尘量为201.1×104t。自备火力发电厂1560家，有2903台发电机组，排放烟尘/粉尘量为51.2×104t。2014年、2015年电力行业烟尘排放量如下表1所示。

由表1可以看出，2014年电力行业烟尘排放总量占工业烟尘排放总量的比例为19.7%，2015年占比为16.3%，同比下降3.4%；2014年电力行业烟尘排放总量占烟尘排放总量的比例为17.15%，2015年占比为14%，同比下降3.15%。2015年电力行业烟尘排放量占比相对2014年整体呈下降趋势，但仍是烟尘排放大户，所以在全中国范围内的火力发电厂推行烟尘超低排放意义重大。

2 烟尘超低排放技术发展现状

2.1 烟尘超低排放技术机理

烟尘超低排放技术机理主要有通过重力选择性分离、凝聚分离、静电场力驱动分离、烟尘碰撞惯性力分离等几大种类，根据烟尘中粉粒固有特性的不同，采用的分离机理不尽相同。烟尘超低排放除尘设备主要是选择性的采用一种或者多种除尘方式相结合进行粉尘去除，提高除尘效率。烟尘超低排放除尘设备按其机械结构形式的不同可以分为机械振打式、静电吸附式等几大类。

表1 2014年、2015年电力行业烟尘排放量

2.2 烟尘超低排放技术现状

（1） 静电除尘器。静电除尘器的工作机理是通过安装高压电场使得烟尘和空气的混合物产生电离现象，空气流的粉尘粒子带电荷，其在电场力的作用下与空气产生分离现象。在装置的壳体内部分布着许多组阴极线和与之配套的阳极板，当设备给阴极线组和阳极板供给直流电时，靠近放电极部位的空气被电离，其中那个正离子快速移动至放电级，而电子则扩散至外区域。当电厂排放的烟尘混合气流通过该区域时，大部分粉尘粒子带负电荷，在壳体内部电场力的左右下移动至阳极板位置，与阳极板接触释放电荷后脱落，产生烟尘与空气分离去除的现象。该除尘器适用于烟尘粒子与空气混合状态温度较高、气流压力大的场合。且在排放烟气混合物量较大的情况下，采用静电除尘器的运行经济性越好。

（2） 袋式除尘器。袋式除尘器是一种干式过滤除尘设备，其作用对象主要为微小及离散型的粉尘颗粒。除尘工况运行时，烟气和粉尘混合物经过除尘装置时，相对较大的粉尘颗粒在重力选择作用下自由落进灰斗中，相对较小的粉尘颗粒则通过滤袋选择隔离使得粉尘和烟气实现分离。袋式除尘设备具有结构简单，维护操作方便，烟尘去除效率较高等优点，但随着使用时间的增长，该除尘设备滤袋的除尘效果会越来越差，需要定期清灰或更换滤袋。

（3）湿式电除尘器。湿式电除尘器是目前比较新式的一种对微粉尘进行处理的设备，是治理大气粉尘污染的理想设备。它与静电除尘器和袋式除尘器的除尘机理相同，主要是靠微粉尘带电后在电场作用力的影响下达到收尘装置，它们的区别在于需要净化的烟尘含水量以及处理收尘装置上积累的灰尘的方式不同。湿式电除尘装置一般用来处理含水量较高的烟尘气体，同时采用水流冲洗的方式清除收尘装置上面积累的粉尘。

（4）高效除尘除雾器。高效除尘除雾技术是采用高效能的设备净化饱和状态的烟尘气体中的粉尘和液体。从湿法脱硫装置中出来的烟尘气体中，粉尘与液体相互混合，而高效除尘除雾装置就是烟尘气体在装置内剧烈的运动过程中通过液体的相互凝聚自重掉落、装置的捕捉以及细小液滴的湮灭三种不同的运动状态，将烟尘气体中的液滴清除的同时达到除尘的目的。

3 基于实测的国内600MW燃煤机组超低排放技术路线效果对比分析

本文通过对国内几家具有代表性的几家火力发电厂600MW超低排放燃煤机组进行实地考察，并对使用自动烟尘测试仪对机组常规污染物粉尘浓度进行抽样测试，选取不同时间段烟囱入口烟尘浓度样本取平均值，分析不同超低排放技术机理的除尘效果。对比结果如表2所示。

表2 600MW超低排放燃煤机组对比结果

由表2可以看出,内蒙古某电厂烟尘超低排放采用国电清新专利的高效除尘除雾器，采样烟囱入口处烟尘平均浓度为1.11 mg/Nm3；浙江及湖南两家具有代表性的电厂采用湿式电除尘器，采样烟囱入口处烟气粉尘的平均浓度分别为1.3 mg/Nm3及1.78 mg/Nm3。均达到燃气轮机的排放标准（烟尘浓度不大于5mg/Nm3）。目前选用高效除尘除雾器和湿式电除尘器是行之有效两种主流的烟尘超低排放方式。

4 结语

在环保要求不断提高的大环境下，对烟尘排放限值的要求越来越高。本文通过对电力行业烟尘排放情况及烟尘超低排放技术发展形式进行分析，阐述了静电除尘器、湿式电除尘器、高效除尘除雾器等几种常见的烟尘超低排放设备。通过对国内几家具有代表性的火力发电厂进行实地观测及烟囱入口处烟尘数据对比分析，得出目前两种有效的烟尘超低排放的技术方法，为国内火力发电厂烟尘超低排放改造提供了方向。

[1]王闲娜，朱林，姜岩靓，王康.燃煤电厂烟尘超低排放技术措施研究[J].电力科技与环保，2015,31(04):47-48.

[2]Deeming A S,Emmet E J,Richards-Taylor C S,et al. Rediscovering the chemistry of sulfur dioxide:new developments in synthesis and catalysis[J]. Synthesis, 2014,46(20):2701-2710.

[3]宋卫东.日本中部电力公司碧南发电厂的环保技术[J].国际电力，2002,6(1):56-58.

[4]Cheng Zhen, Jiang Jingkun, Fajardo O, et al. Characteristics and health impacts of particulate matter pollution in China (2001-2011) [J]. Atmospheric Environment, 2013,65:186-194.

[5]Lai H K,T sang H, Thach T Q, et al. Health impact assessment of exposure to fine particulate matter based on satellite and meteorological information[J]. Environmental Science: Processes&Impacts, 2014,16(2):239-246.

[6]潘志强，钟金鸣. 燃煤发电机组电除尘器节能减排改造实践[J].环境污染与防治，2014(01).

[7]倪吴忠，葛国建. 燃煤烟气污染物超低排放技术及运用研究[J].低碳世界，2017(09).

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1671-0711（2017）06（下）-0066-02