燃煤电厂烟尘超低排放技术措施研究方锐

燃煤电厂烟尘超低排放技术措施研究方锐

(首钢京唐钢铁联合有限责任公司063210)

摘要:能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,煤炭既是我国的主体能源,又是我国大气中各种污染物的主要来源。随着人们对环保要求的日益严苛,如何解决煤炭开发与利用带来的环境问题已迫在眉睫。基于此,本文对于燃煤电厂烟尘超低排放技术措施进行了研究,希望为以后的具体工作起到实际的参考作用。

关键词:燃煤电厂;超低排放;除尘技术

1、国内燃煤电厂除尘技术使用现状

1.1、电除尘技术

(1)原理。电除尘技术主要原理是通过强电场的电晕放电将烟气电离、粉尘荷电,并且带电粉尘在受电场力作用定向移动,从而将其从烟气中分离。(2)优点。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;电除尘技术阻力损失小,同时处理量大易于大型化;电除尘技术操作范围广,阻力损失小;电除尘技术运行原理可靠,整体的维护费用低。

(3)主要缺点。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;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%。

1.2、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。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;袋式除尘技术的适应范围较广;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。袋式除尘技术运行过程中阻力较其他方法高;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、超低排放经济性分析与技术选择

燃煤烟气污染物超低排放相对于燃气发电经济性显著,相对于常规烟气治理投资较高,应综合考虑超低排放技术选择的经济效益与环境效益。对于燃煤机组的超低排放改造而言,装机容量越大,单位发电量投资越低,改造经济性越显著。燃煤烟气污染物超低排放从技术层面上看是可行的,但不同的排放要求、锅炉炉型、燃煤煤质、工况变化可采用的最优技术路线并不唯一。

综合而言,燃用中低灰分、中低硫分煤种时可采用的超低排放技术的选择范围较广,而燃用高灰分及硫分的煤质则需综合考虑技术路线的技术可行性(是否满足超低排放要求)及经济性。例如当煤质硫分较低时可以考虑采用托盘技术或旋汇耦合技术等,而不需采用双循环脱硫等高投入技术;当硫分更低时可仅只通过更换喷嘴或增加喷淋层的方式实现污染物的超低排放要求。

当煤质灰分较低时,可不采用湿式电除尘器;而燃煤灰分较高时,对于电除尘器改造而言,湿式电除尘器的一次成本投入较高,但除尘效率较高且长年平均运维费用较其他电除尘器改造技术低;当考虑对PM2.5、SO3和汞这些污染物开展协同脱除时,应考虑安装湿式电除尘器。

综上所述,当采用湿式电除尘器时,推荐采用超低排放技术路线为低氮燃烧+SCR+低低温电除尘器/电除尘自身改造+单塔单循环脱硫(低硫分)/双塔双循环(高硫分)+湿式电除尘器。当不采用湿式电除尘器时,推荐采用超低排放技术路线为低氮燃烧+SCR+低低温电除尘器/电除尘自身改造+单塔一体化技术/(托盘+加喷淋层+高效除雾技术)。

3、燃煤电厂超低排放技术发展趋势

3.1、目前,我国追求燃煤电站的超低排放是通过多污染物高效协同控制技术,使燃煤机组的烟尘、SO2、NOx等大气主要污染物排放标准达到燃气机组的排放标准,但现有超低排放改造一次投资成本高、运行维护费用高、稳定性难以保证,因此低成本超低排放技术还需研究和突破。

3.2、继续完善一体化协同脱除技术,例如全煤种烟气污染物一体化协同控制与脱除超低排放技术、多级湍流高效脱除协同除尘一体化技术、单塔一体化技术等。与此同时,在脱除主污染物的同时为脱除其他污染物或提供有利于脱除的条件。例如三氧化硫协同脱除策略是控制煤硫分+低氧化率SCR催化剂+烟冷器+干式电除尘器+FGD(烟气脱硫)+湿式电除尘器;汞协同脱除策略是汞氧化脱硝催化剂+烟冷器+电除尘器+湿法脱硫+湿式电除尘器。

3.3、针对存在的火电厂超低排放改造技术路线的选择难题及环保设施精细化控制方面的需求,提出基于全过程污染控制超低排放理念的精细化、差异化超低排放技术选择策略等,寻求解决目前超低排放改造技术的选择难题。

3.4、进一步的脱硝改造研究重点将放在开发宽温度窗口、无毒且再生或无害化处理的新型催化剂、降低氨逃逸的运行优化等方面的技术改进。

3.5、适应经济社会发展新常态下煤电机组频繁参与调峰,优化燃煤机组运行方式,减少烟尘及其他主要污染物的瞬时超标。

4、结论

4.1、电除尘的超低排放改造主要集中在对原有电除尘器的改造及湿式电除尘器、低低温电除尘器工艺的选择,应结合各厂的实际情况选择最适工艺,做到“一厂一策”。

4.2、脱硫装置的提效改造主要针对在原有湿法脱硫设备上的改造,改造后问题主要集中在设计偏差及运行未达到预期、原料质量问题、上下游设备对脱硫改造影响、在线监测系统精确性等。

4.3、脱硝装置的提效改造并无实质性的技术变化,但改造后的问题较多,体现在监测、设计选型、材料运维、脱硝效率等多方面。

4.4、以是否采用湿式电除尘器为依据,推荐采用超低排放技术路线为:低氮燃烧+选择性催化还原+低低温电除尘器/电除尘自身改造+单塔一体化技术/(脱硫改造+湿式电除尘器)。

参考文献

[1]吴玉生.燃煤电厂烟尘超低排放技术路线比选研究[J].能源与节能,2016,(04):5-7+9.

[2]王娴娜,朱林,姜艳靓,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):47-49.

[3]程道同.燃煤电厂烟尘超低排放技术研究[J].科技传播,2014,6(11):86-87.

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