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燃煤電廠煙塵低排放技術(shù)研究
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展，城市化和工業(yè)化進(jìn)程日益加快，各種大氣污染物排放急劇增加。發(fā)達(dá)國(guó)家在上百年發(fā)展過程中不斷出現(xiàn)的大氣環(huán)境問題，現(xiàn)已在我國(guó)集中涌現(xiàn)。尤其是近幾年我國(guó)出現(xiàn)大范圍霧霾天氣，各地PM2.5標(biāo)，嚴(yán)重?fù)p害人民群眾身體健康，影響社會(huì)和諧穩(wěn)定。
燃煤電廠在生產(chǎn)過程產(chǎn)生的煙氣中含有煙塵，如不進(jìn)行脫除，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重危害。本文通過研究國(guó)內(nèi)外燃煤電廠煙塵治理措施，對(duì)應(yīng)用多種環(huán)保技術(shù)的方案進(jìn)行了比較論證，提出了煙塵治理以及達(dá)到低排放目標(biāo)的工程技術(shù)措施。
1 煙塵脫除技術(shù)
1.1 煙塵脫除的機(jī)理
煙塵脫除機(jī)理包括重力分離、離心力慣性分離、碰撞慣性分離、接觸阻留、靜電力驅(qū)動(dòng)、凝聚等幾類，不同的粉塵特性適用于不同的除塵機(jī)理，除塵設(shè)備主要利用一種或者多種除塵機(jī)理進(jìn)行除塵，以提果。除塵器的型式按照結(jié)構(gòu)型式區(qū)分主要有機(jī)械式、水膜式、靜電式、過濾式等幾大類型。
1.2 煙塵脫除典型技術(shù)
1.2.1 靜電除塵器
靜電除塵器靜電除塵器的除塵原理是通過電極在煙氣中放電，使粉塵荷上電荷，并且在電場(chǎng)力的作用下向電極移動(dòng)，被集塵極捕獲并收集。在靜電除塵器殼體內(nèi)設(shè)有很多組陰極線和與之對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極板，給陰陽(yáng)極施加高壓直流電，陰極（放電極）附近空氣被電離，形成電暈。電暈區(qū)的范圍較小，正離子很快流向放電極，電子則擴(kuò)散到電暈外區(qū)域。煙氣流過電極區(qū)間時(shí)，大部分粉塵帶上負(fù)極性，在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極板（收塵極）移動(dòng)，與陽(yáng)極板接觸后放出電荷，通過振打落入灰斗。
1.2.2 濾袋式除塵器
濾袋式除塵器是一種干式的除塵器，它利用纖維織物的過濾作用進(jìn)行除塵，效率可以高達(dá)99.9%以上，濾袋式除塵器通常按粉塵排放的值進(jìn)行約定，而且其粉塵排放的值基本不受粉塵特性的影響。濾袋式除塵器收塵原理主要有三種：濾袋篩濾、碰撞慣性分離、濾袋纖維接觸。
1.2.3 濕式電除塵器
濕式電除塵器是直接將水霧噴向電極和電暈區(qū)，水霧在芒刺電極形成的強(qiáng)大的電暈場(chǎng)內(nèi)荷電后分裂進(jìn)一步霧化，在這里電場(chǎng)力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對(duì)粉塵粒子起捕集作用，終粉塵粒子在電場(chǎng)力的驅(qū)動(dòng)下到達(dá)集塵極而被捕集；與干式電除塵器通過振打?qū)O板上的灰振落至灰斗不同的是：濕式電除塵器則是將水噴至集塵極上形成連續(xù)的水膜，采用水清灰，無(wú)振打裝置，流動(dòng)水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。濕式電除塵器對(duì)酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的細(xì)微粉塵有良好的脫除效果。
1.2.4 管式換熱器（MGGH）+低溫電除塵系統(tǒng)
目前國(guó)內(nèi)火電廠運(yùn)行的燃煤機(jī)組設(shè)計(jì)排煙溫度一般為120℃～130℃，燃用褐煤時(shí)為140℃～170℃，且機(jī)組實(shí)際運(yùn)行排煙溫度普遍高于設(shè)計(jì)值，遠(yuǎn)高于煙氣酸露點(diǎn)溫度。排煙溫度偏高的后果是使得鍋爐效率下降、電除塵器除塵效率下降、脫硫耗水量增加。集成煙氣換熱器的低溫電除塵技術(shù)是解決此危害的一種有效新方法。
煙氣余熱利用系統(tǒng)采用兩級(jí)煙氣換熱器系統(tǒng)。其煙氣熱量回收裝置分為兩級(jí)，*級(jí)布置在除塵器的進(jìn)口，將煙氣溫度從約120℃冷卻到約95℃。第二級(jí)布置在濕式除塵器的出口，加熱脫硫凈煙氣，媒介與煙氣進(jìn)行熱交換采用閉式循環(huán)水來(lái)完成。使進(jìn)入電除塵器的運(yùn)行溫度由常溫狀態(tài)（120℃～140℃）下降到低溫狀態(tài)（90℃～100℃左右），排煙溫度的降低，使得進(jìn)入電除塵器的煙氣量減少，粉塵比電阻降低，余熱利用和提高除塵效率的兩個(gè)目的都達(dá)到了。
2 煙塵低排放優(yōu)化方案
綜合國(guó)內(nèi)外的除塵技術(shù)，結(jié)合我國(guó)的大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，通過采取多個(gè)除塵技術(shù)的組合方式，可以使燃煤電廠煙塵排放濃度達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組排放限值要求，即煙塵濃度≤5㎎/Nm?，該方案即系統(tǒng)運(yùn)行可靠，又有一定的經(jīng)濟(jì)性，具體方案如下：
管式換熱器（MGGH）+干式低溫靜電除塵器（高頻電源）+濕式電除塵器。
低低溫靜電除塵器（帶MGGH、高頻電源）除塵效率不小于99.88%，脫硫系統(tǒng)除塵的效率按30%考慮，濕式電除塵器除塵效率不小于70%，按照上述計(jì)算得到的排放見下表：
當(dāng)采用上述組合方式進(jìn)行煙塵脫除時(shí)，綜合除塵效率可以達(dá)到99.975%，極大的減少了煙塵排放量。
同時(shí)，本工程在脫硫系統(tǒng)后設(shè)置了濕式電除塵器，濕式電除塵器擁有捕集微細(xì)粉塵的功能，對(duì)微細(xì)、潮濕、黏性或高比電阻粉塵的捕集效果都很。由于被捕集的粉塵和水之間有黏著力，避免了濕式電除塵器粉塵收集后的再飛揚(yáng)問題的出現(xiàn)。濕式電除塵器能提供幾倍于干式電除塵器的電暈功率，這就大大提高了對(duì)PM2.5的捕集效率，有效改善環(huán)境空氣質(zhì)量。
3 經(jīng)濟(jì)性分析
本方案比傳統(tǒng)除塵設(shè)施增加了MGGH、濕式電除塵器，并改用了低低溫靜電除塵器，在初投資上增加了約1.25億元，經(jīng)估算，考慮上述污染控制措施后，發(fā)電生產(chǎn)單位成本增加3元/MWh，上網(wǎng)電價(jià)增加5元/MWh。但綜合考慮其環(huán)保效益，還是很有必要的。
為了實(shí)現(xiàn)燃煤電廠煙塵的低排放，工程新增了濕式電除塵器、MGGH等設(shè)備，這樣使得靜電除塵器電功率有所下降，但系統(tǒng)阻力、電耗、廠用電率、供電標(biāo)煤耗都隨之增加。MGGH系統(tǒng)采用閉式循環(huán)水為媒介與煙氣進(jìn)行熱交換，布置在除塵器進(jìn)口的*級(jí)煙氣換熱器利用高溫?zé)煔鈱⑺橘|(zhì)溫度升高，升溫后的熱水進(jìn)入濕式電除塵器出口處的第二級(jí)煙氣換熱器來(lái)加熱凈煙氣，以預(yù)防“石膏雨”現(xiàn)象產(chǎn)生。在*級(jí)煙氣換熱器內(nèi)被加熱的水介質(zhì)并沒用進(jìn)入發(fā)電機(jī)組的熱力系統(tǒng)，所以無(wú)法獲得常規(guī)設(shè)置低溫省煤器帶來(lái)的降低煤耗的好處。具體對(duì)電耗、煤耗的影響分析如下。
4 結(jié)論
通過在脫硫前配合管式換熱器采用低低溫靜電除塵器加高頻電源，低低溫靜電除塵器按五電場(chǎng)電除塵器考慮，除塵器效率不低于99.88%，除塵器出口排放濃度小于20.5mg/Nm3。考慮脫硫系統(tǒng)30%洗塵效率，脫硫后設(shè)置濕式除塵器，除塵器效率不低于70%，除塵系統(tǒng)綜合效率達(dá)到99.975%，煙囪出口煙塵排放濃度不過4.27mg/Nm3，達(dá)到燃?xì)鈾C(jī)組5mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求。同時(shí)還可以有效降低PM2.5的排放，減少對(duì)環(huán)境空氣的污染。
