高灰煤烟尘治理技术路线及工程试验

赵琳，刘含笑，许东旭，郦建国，方小伟，颜士娟，杜依倩

（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800）

引言

我国煤种多，不同地区煤种差异较大，需考虑燃劣质煤火电机组超低排放技术路线问题。目前燃用高灰劣质煤（灰分不小于25%）的电站比例约为30%，要达到相同的排放指标，技术难度高，目前国内要实现高灰劣质煤的超低排放，多依赖“低低温电除尘器（或超净电袋复合除尘器）+湿式电除尘器”的“豪华”技术路线，投资运行成本较高。如何经济高效地实现高灰劣质煤的超低排放，是当前研究的热点。

1 超低排放主流技术路线

1.1 技术路线一：以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理路线

以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理路线充分考虑了燃煤电厂现有烟气污染物脱除设备性能（或进行适当的升级和改造），并引入了“协同治理”的理念，其技术优势表现为综合考虑脱硝系统、除尘系统和脱硫装置之间的协同关系，在每个装置脱除其主要目标污染物的同时能协同脱除其它污染物，或为其它设备脱除污染物创造条件[1～3]。

以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线为：SCR脱硝装置→烟气冷却器（WHR）→低低温电除尘器（低低温ESP）→高效湿法烟气脱硫装置（高效WFGD）→湿式电除尘器（WESP，可选择安装）→烟气再热器（FGR，可选择安装）。如图1所示。目前，低低温电除尘器几乎成为超低排放的标配设备，该技术路线已成为燃煤电厂烟气超低排放的主流技术路线之一，据中电联统计，已几乎成为了燃煤电厂超低排放烟尘治理的“标配”。

1.2 技术路线二：湿式电除尘技术路线

湿式电除尘技术路线是指在脱硝系统、除尘系统和脱硫装置末端设置WESP，如图2所示。

图1 低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理路线

图2 湿式电除尘技术路线

WESP可有效去除颗粒物，包括湿法脱硫后的产物、PM2.5等，可达到超低排放要求，同时兼备Hg、SO3的协同脱除作用，是治理火电厂大气污染物排放的精处理环保装备[1]。

据不完全统计，截至2016年12月，国内已投运的低低温电除尘器装机容量超13万MW，约占全国燃煤机组容量的13.7%，已有数十台套单机1000MW等级机组投运业绩，其中，采用以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线的机组超9万MW；国内投运WESP已超过其他国家投运数量的总和，装机容量超15万MW，占全国煤电机组容量的15.8%，已有数十台套单机1000MW等级机组投运业绩。

2 高灰煤烟尘治理技术路线

在以低低温电除尘技术为核心的烟气治理技术路线的基础上，附以PM2.5捕集增效技术，在电除尘器进口烟道布置“烟道为颗粒捕集增效装置”，将微细颗粒团聚为大颗粒后被后级电除尘器高效脱除[6～9]；在电除尘器末级电场设置旋转电极，最大限度减少二次扬尘（减少烟气裹挟，杜绝振打扬尘）[10]；而且，低低温电除尘技术本身具有较高的除尘效果及SO3协同脱除效果[11]，另外，颗粒团聚后提高了湿法脱硫进口的颗粒平均粒径，有利于提高湿法脱硫的协同除尘效果。上述技术耦合，可经济高效地实现高灰煤烟尘超低排放。工艺流程如图3所示。

图3 高灰煤超低排放技术路线

3 高灰煤烟尘超低排放工程试验

3.1 工程概况

2015年，某2×660MW机组采用上述技术路线，其中，低低温电除尘器由4个固定电极电场和1个旋转电极电场组成，固定电极电场左右分小区，全部采用高频电源供电。主要技术参数如表1所示。

表1 低低温电除尘器主要技术参数（1台炉）

3.2 试验条件

试验期间燃用高灰煤，发热量、挥发分、灰分、全硫数据分别如图4～图7。其中，空干基高位发热量在5567～5842kcal/kg，收到基低位发热量在5087～5447kcal/kg；挥发分：Aad在16.18%～21.83%，Ad在16.38%～22.10%；灰分：Aad在27.94%～31.78%，Ad在28.65%～32.14%；全硫：Stad在0.34%～0.70%。

3.3 试验仪器及方法

试验内容主要涉及总尘及PM2.5，总尘测点布置在低低温电除尘器进、出口，PM2.5测点布置在低低温电除尘器出口。

图4 发热量数据

图5 挥发分数据

图6 灰分数据

图7 硫分数据

本文基于现有的标准或方法，并对传统方法及采样设备进行适当优化改进[12～19]，以适应该深度试验的测试要求。各测试项目的测试仪器、型号及方法如表2所示。

表2 测试仪器、型号及方法

3.4 试验结果

2016年5月和6月分别开展了总尘和PM2.5的第三方测试，测试结果如表3、表4、图8、图9所示。电除尘器出口烟尘浓度为4.47mg/m3，除尘效率为99.97%；PM2.5捕集增效装置投运前后，电除尘器出口PM2.5浓度分别为3.8mg/m3、2.4mg/m3，PM2.5浓度下降率为37%。经测试，湿法脱硫出口颗粒物浓度满足国家超低排放政策要求。

表3 总尘测试数据

表4 PM2.5测试数据

图8 总尘数据

图9 PM2.5数据

4 结语

基于以低低温电除尘技术为核心的烟气协同治理技术路线，配合PM2.5捕集增效装置和旋转电极电除尘技术，可在燃用高灰劣质煤的情况下实现颗粒物超低排放要求，且电除尘器出口烟尘浓度较低（低于5mg/m3）。

参考文献：

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