低低温电除尘技术是实现燃煤电厂节能减排的有效技术之一.docx

低低温电除尘技术是实现燃煤电厂节能设排的有效技术之一北极星节能环保网20147/115:25:41中国环保产业协会我国以媒炭为主的能源供应格局在将来相当长的时间内不会发生根本性变更，因此燃煤电厂污染物排放问区始终是人们关注的热点。4火电厂大气污染物排放标准3(GB13223-2011)的出台，将期尘排放浓度眼饯由50mgN11降至30mgNm)由点地区降至20mg.Nn,达到了与欧美发达国家同样严格的标准要求，£环境空气施依标准3(GB3095-2012)增设了PM2.5排放浓度限值，并给出了监测实施的时辰衣。鉴于中国也种多变等特殊国情，新环保标准的实施，对电除尘技木来说,既是挑战更是机遇.电除尘器因其具有除尘效率高、设备阻力低、处理烟气量大、运行费用低、维护工作量少且无二次污染等优点,长期以来在电力行业除尘领域占据着肯定的优势地位.国内电除尘领域的众多专家在对国内媒种的适应性进行了探讨后，认为在满意新排放标准并保证经济性的前提下，电除尘器仍有广泛的适应性,但电除尘器的除尘效率与粉尘比电阻有很大的关系,低低油电除尘技术可大幅度降低粉尘的比电阻，避开反电晕现象.从而提高除生效率，不但能实现低排放，当采纳低温省煤器时，还可节约能耗，同时去除烟气中大部分的SQ,.该技术在日本已得到工程实践的考脸。随着我国节能减持政策执行力度的Jfi一步加大，国内对该技术的关注度也日益增加.低低温电除尘技林述低低温电除尘技术发展历史低低温电除尘技术是从电除尘器及湿法烟气脱斑工艺演化而来。在日本已有近20年的应用历史.三芟垂工于1997年起先在大型燃媒火电机组中推广应用基于MGGH管式气气换热装徵使烟气温度在90C左右运行的低低温电除尘技术，已有超650()MW的业绩,在三菱电工的烟气处理系统中,低低温电除尘器出口烟尘浓度均小干30mgNm',Seh浓度大部分低于357mgN11?,湿法脱硫出口烟尘浓度可达5mgNm',湿式电除生出口姻尘浓度可达Img/Nnf以下。目前日本多家电除尘器制造厂家均拥有低低温电除尘技术的工程应用案例,据不完全统计，日本配套机组容量祟计已超5.0MW.典型的有三菱通工(MH1)、石川岛播庭(IHI)、日立(Hi1.aChD等。低低温电除尘技术简介低低温电除尘技术是通过低温省煤器或热媒体气气换热装置（MGGH）降低电除生入口烟气温度至酸乐点温度以下，一般在90'C左右，使烟气中的大部分SO,在低温省燥器或MGGH中冷凝形成就酸骂黏附在粉尘上并被碱性物质中和,大幅降低粉尘的比电阻.避开反电晕现象，从而提高除尘效率，同时去除大部分的SO”当采纳低温省燥器时还可节约能耗。低低温电除尘系统布置如图I所示，与传统工艺路途布置不同的是电除尘器的上游布SSrGGH热回收器，图1低低温电除尘早统布Ir图图2燃煤电厂烟气治理岛（低低潭塞酎尘）鼻型学统布置图一*4«®"9",>图3燃煤电厂烟气治理岛（低低温电除尘）典型系统布置图二燃煤电厂烟气治理岛低低温电除尘系统典型布置方式主要有两种（如图2、图3所示人图2是在电除尘器前布置低温省煤器,具有节能的效果，是目前国内采纳的主要工艺路途.图3是在电除尘器前布置MGGH,将烟气温度降低,同时将烟气中回收的热量传送至湿法脱硫系统后的再加热器，提岛烟囱烟气温度，该工艺路途在口本应用特别广泛。低低温电除尘技术抬点依据在口本电厂的应用状况，与假统电除尘器相比，低低温电除尘技术具有以下特点.(1)除尘效率高1)比电阻卜降.低低温电除尘器将烟气油度降低到酸露点以上由于烟气温度的降低，特殊是由于S。,的冷凝，可大魄度降低粉尘的比电阻，避开反电晕现象.从而提高除尘效率(如图4所示)。在这种模式下省略除尘塔和湿式电除尘器也可满意排放要求。低低温电除尘器出口烟尘浓度低于30mg.'Nm通过湿法脱硫装置保证出口烟尘浓度小于IOmg/Nn排放，图4»4?«TBB后熠忿浜磨的关苏2)击穿电压上升,排烟品度降低，使电场击穿电压上升，除尘效率提高从以下阅历公式看，排烟温度税降低IOC,电场击穿电压将上升3%.3)烟气量降低.由于排烟温度降低，烟气量相应下降电除尘电场风速降低，比集尘面积增加，有利于粉尘的捕集.(2)可除去绝大部分SOa电除尘器烟气温度降至酸露点以下，气态的SO.;将转化为液态的硫酸雾。因烟气含尘浓度很高，粉尘总表面积很大，这为硫酸雾的凝合附者供应了良好的条件。当灰硫比(D/S),即粉尘浓度(mgNm)与硫酸雾浓度(mgN11)之比大于100时，烟气中的S。，去除率可达到95%以上，S6质盘浓度将低于IPPm学J3.57mgNmzF1.本通过试验得出燃块电厂烟气处理系统中硫酸雾质M浓度变更均势状况如图5所示,80C90C的低低温电除尘系统除硫酸雾或SO,效率明显.高于13O'CI5O'C的常规电除尘系统.1JC-I1C国5能*雾浓度变化为(3)当采纳低温省燥器时，节能效果明显对I仔100oMw机组低低温电除尘系统的节能效进行果计算分析,烟气温度降低30C,可回收热以1.64X1.OXkJm(相当于1.2吨标媒h),节约湿式脱硫系统水耗hi70g,同时,烟气温度降低后，实际烟气量大大削诚，这不仅可以降低下游设釜规格，而且可使风机(IDF)的电耗约削减10%.脱硫系统用电量由原来的1.3%减小到1.0%.(4)二次扬尘加剧粉尘比电阻的降低公收弱捕集到阳极板匕的粉尘静电黏附力,从而导致二次扬尘现象比常规电除尘严峻，影晌除尘性能.图6表示了烟气温度与ESP除尘效率的关系及ESP出口助尘浓度的构成。从图6可以看出，常规电除尘器中扑放的烟尘主要是未能捕族的一次粒子，而低低温电除尘器中二次扬尘部分是主体，未实行特殊对策的低低温电除尘器的二次扬尘主要由振打再飞散粉尘组成，而未能捕集的次粒:仅仅占很小部分。低低温电除尘涔如不对二次扬尘实行针对性的措施，烟尘排放量将会超过常规电除尘器，但在实行特殊对策后，烟尘排放浓度可大幅降低，烟气温度与ESP除尘效率<x>a*wnnrESP出口烟尘浓度的构成低低温电除尘技术探讨现状低温腐蚀问题由于烟气温度在MGGH中被降低至90C左右,低于酸溺点,使烟气中的大部分SO1住MGGH中冷凝，形成具有腐蚀性的硫酸雾.关干烟气温度低于酸隔点温度是否引起低温腐蚀问题，有日本学者的探讨结果显示，合适的ESP入口粉尘浓度可以保证S0；凝合在粉尘表面，不会发生设备腐蚀,三菱理工的探讨结果显示当灰硫比大于10时，腐蚀率几乎为零（如图7a所示），三菱重工已交付的火电厂的低低油电除尘器灰硫比一般远大干00都没有低温腐蚀问题.美国南方电力公司也通过灰破比来评价腐蚀程度（如图7b所示），当低低温电除尘岩采纳含硫fit为2.5%的燃煤时，灰硫比在50-100之间可避开腐蚀，当采纳含琉量更高的燃煤时，为避开腐蚀,灰碇比应大于200.a灰谶比（DS）与腐馋率的关系b.美国某项目评价腐蚀方法低低温电除尘器目前多应用于低疏煤。在IHK石川岛播磨的业绩中，对应的煤种含硫盘最高为1.17%,美国应用的低低温电除尘中，有电除尘入口SCh气体浓度为51.5mgNnT'的报道，H本日立在试验室完成j'SOj气体浓度为MJmg-1Nm'.降温后SOJ气体浓度为0286mgNm'的试验.日本各电厂的燃埋秘.定，因此其酸露点温度也较稳定.由于燃煤含疑量越高，烟气中的SCh浓度越高，其对应的酸露点温度就越高，发生密蚀的风验会增加.低低晶电除尘器对高破处的腐蚀状况还有待进步探讨。常陆那河电厂将离筑块和次烟煤等混合后燃用,在衿定程度上解决了高疏煤低温腐蚀问题.总之，低低温电除尘器一般不存在腐蚀何题，但对高瑜媒工况尚未见工程应用.二次扬尘向JH在低低能电除尘系统中，二次扬尘会对烟尘排放起确定性的作用，应采纳防止二次扬尘的措施.现有的措施有：1）采纳离线振打技术，住摄打时关断该通道的气流，也可协作断电报打来提升极板的清沾效果（如图8所示），三菱重工主要采纳这种技术。2）采纳移动电极电除尘技术，日立主要采纳这种技术.3）出口封头内设置收尘板式的出口气流分布板,使部分来不及捕集或二次E扬的粉尘进行再次捕集,»8三*attta11Mm须要指出的是，采纳悠规振打技术增大了电除尘器尺寸，增加成本和结构的困难性，须要对隔离门进行维护，当一个室因振打而关闭时公破坏正常的气流.衣斗堵塞问题由,温度较低，灰的流淌性降低易引起灰斗堵塞。三菱重工提出的对策有：1）灰斗的卸灰角需增加：2）灰斗不仅需保温，在下部还需用蒸汽加热或电加热器进行有效加热，强化蒸汽加热管并涂抹远红外线涂料，以保证下灰通畅；3）灰斗内壁涂增加光滑度的材料.国内外应用状况及典型案例分析图9日本U南电厂10MW晨；I机无超气龙均金比国外低低温电除尘技术己有近20年的应用历史，投运业绩超过20个电厂，机组容IA累计超15,000MW.国外投运状况为低低温电除尘技术的国内应用供应了借鉴.国内在2010年起先加大该技术研发，目前已有600MW机组投运业绩.石川岛指UHI)的常随那珂I号机姐石川岛播磨(IHI)的常陆那珂1号机组I(XX)MW燃煤电厂2003年12月投运，热回收器从烟气中汲取相当于发电V的3%5%的热量，其工艺流程为：含有高浓度粉尘和SO,的烟气通过空气预热器将烟气海度从370C降到138匕，通过MGGH将烟气海度降至92C,然后进入低低温电除生，出口烟尘浓度为30mgNms,出口烟气温度90C,除尘效率为99.8%。脱硫装置出口SoJ浓段1.1.1.mgNm塔内流速4.0n's.石膏纯度在95%以上、石膏含水率在IoW%以卜.，为了使脱硫装置出口烟气温度达到酸露点以上,符合F1.本烟气排放的温度标准，通过烟气再加热器将温度上升到90C左右，烟尘排放浓度小于8.0mgNm”1.避开了对下游设备的期蚀。由于脱硫系统的除尘效率较高，一般可达80%左右，因此低低温电除尘器的出口烟尘浓度限值设置在30mgNn是合理的.运煤设备考虑;混煤运用的设计，通过调整两台烧炭装毂输送机的排出速度，可按随意比率在输送带上进行混煤。对于含硫高的煤和次烟煤等对低低温电除尘器存在运行风隐的煤种，可通过混煤加以利用。日本日立(Hitachi),南电厂4、5号机蛆日本日立已将“DcNOx系统+低低温电除尘器+DcSOx系统+湿式电除尘器”技术胜利应用在日本中部电力株式会社的碧南电厂I(X)OMW燃煤机组中，第南电厂共有五台机组,其中4#、5#炉KX)OMW机组均为低低温电除尘器，分别于2001年、2002年投运.如图9所示，诳入移动电极电除尘器的烟气温度为80C90C,GGH进1.1.粉尘浓度为5-30gNn低低温电除尘器出口烟尘浓度小于30mgNm脱觥系统出口烟尘浓®3-511g/Nn?,湿式电除尘器出口烟尘浓度0.3210mg/Nm',烟囱入口SO,浓度小于0.286mg.'Nm此工艺通过移动电极解决门氐低温电除尘器二次扬尘间的，日本电源开发株式会社的橘湾火力发电站2号机蛆由日本电源开发株式会社供应的橘湾电J,2号机组(1050MW)配套低低温电除尘丁2000年12月起先商业运转，设计温度9OC,测试温度96C,设计低低温电除尘器出口烟尘浓度24.0mgNm',测试低低阻电除尘器烟尘出口浓度37mgNm1.测试烟因出11烟尘排放浓度为ImyNm1.国外低低温电除尘器出口烟尘浓度设计为低丁30n图Nm国外由于脱硫系统除尘效率较高,这个低低迷电除尘器烟尘出口浓度设计是合理的,事实上,低低淑电除尘器烟尘出1.1.浓度可以更低，比如广野电厂600MW机组低低温电除尘岩烟尘出口浓度为16.4mgm橘湾电厂2号机组1050Mw低低温电除尘器烟尘出口浓度为37mg11国内应用案例低低温电除尘技术在国外应用特别成熟，也引起了国内业主的广泛关注。福建大陆宁德电厂4#两6600MW燃煤发电机组,每台炉配套双列双室五电场静电除尘器.2010年该机组电除尘器通过采纳低低温电除尘技术，并对.原电除尘器全面检修，前电场采纳高频电源(3#炉)，对凹凸压电控设备进行升级改造，将姻气温度降至93'C左右，低于94C的烟气酸露点.经测试,4#炉烟尘排放浓度从原约60mgN11下降到20mgNmSOS脱除率为73.78%,华能长兴电厂2x660MW、台州共次发电厂2x1000MW机组等已经旌订低低温电除尘器的合同,目前项目正在执行中.低低温电除尘器核心问题及对策措施探讨由于低低温电除尘器运行制度处于酸露点温度以E,烟尘性侦发生了很大的变更,其核心问题土要有：电除尘器选型技术，煤种变更和高硫煤带来的不良影响，二次扬生、灰斗饵蚀、堵灰、绝缘子室结正、阴极线材料、入孔门及四周区域的腐蚀等。选型技术面临携戢与常规电除尘滞相比，低低温电除尘揖中的烟尘性质发生了报本性变更，不能用常规的选型方法或阅历进行选R设计，需探讨针对性的选型技术，这是电除尘器制造商面临的挑战,应加强机理探讨，吸取国内外低低油电除尘器运行的实践阅历.防止煤种变更和高硫煤带来的不良影响燃煤含硫量越高，相对来说烟气中的SOs浓度越高，其对应的酸斫点就越高，发生琳蚀的风险就会噌加.特殊要留意当锅炉燃煤收到基嫉的电酸百分比高于1.0%尤其当高于1.5%时对低低温电除尘涔的影响，防止二次扬尘由于烟尘性质的变更，粉尘附若力降低，二次扬尘加剧.因此低低温电除尘器宜采纳离处振打技术，即振打造灰时，阻断其一个或多个通道气流通过，并与其振打涌灰进行联锁,达到限制二次扬尘的目的：也可采纳移动板式电除尘技术，即通过变更木电场清灰方式来最大限度地避开二次扬尘.防止灰斗腐蚀、堵灰由干SO1.范附在粉尘上并被被性物侦汲取中和,收集卜来的灰的流淌性变差，因此灰斗卸灰角度需大于常规设计，不应小于65。,作为电除尘器的储灰装的，灰斗须要肯定时间存灰,因此灰斗是电除尘器防腐的理点之一，因期气温度较低,且灰中SO,含量较高，因此灰斗板材宜采纳ND钢或内衬不锈钢板,内衬不锈钢板谆度应不小于2mm.为了防止因结筹而引起堵塞，不仅须要较好的保温，还需有大面积的蒸汽加热或电加热，其加热面需超过灰斗高度的2/3.防止第ft子室结因烟气温度较低，易引起绝缘子结好爬电甚至破损，因此绝缘子应有防止结裾的措施.绝母子室应采纳良好的保温措施和电加热,宜采纳热风吹扫措施.选用合理的阴极畿材料低低通电除尘器阴极线采纳芒刺线时,由于芒刺线放电较为剧烈,需防止芒剌低海腐蚀，芒刺应选用不锈刑材料.防止人孔门及四周区域的腐蚀因烟气温度较低且人孔门四周不行避开地存在肯定量的漏风,人孔门及其四周也是简单发生腐蚀的区域之一,因此双层人孔门与烟气接触的内门应采纳不轨钢材料，在每个人孔门四周约I米范圉内的壳体钢板宜来纳ND剂或内衬不锈钢板.结语(1)相关探讨表明，当灰硫比大于K)时，低温腐蚀率几乎为零，三菱电工目前投运的低低温电除尘器灰硫比一般都大于100,电除尘器几乎不存在低温腐蚀问题.但对薪硫煤工况尚未见工程应用，应留遨煤种变更和高硫煤带来的影响.(2)低低温电除尘器的出口烟尘中二次扬尘是主体，应实行防止二次扬尘的措施,可采纳窗线振打或移动电极电除尘技术.(3)低低温电除尘技术除尘效率高，SOJ去除率可达90%以上，在全部除尘设备中SO,去除率批高，当来纳低温省煤器时还具有节能效果，该技术可作为环保型燃煤电厂的首选除尘工艺，也可与其它成熟技术优化组合，应用前景广袤.