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燃煤電廠煙塵低排放技術研究
隨著我國經濟持續高速發展，城市化和工業化進程日益加快，各種大氣污染物排放急劇增加。發達國家在上百年發展過程中不斷出現的大氣環境問題，現已在我國集中涌現。尤其是近幾年我國出現大范圍霧霾天氣，各地PM2.5標，嚴重損害人民群眾身體健康，影響社會和諧穩定。
燃煤電廠在生產過程產生的煙氣中含有煙塵，如不進行脫除，會對大氣環境造成嚴重危害。本文通過研究國內外燃煤電廠煙塵治理措施，對應用多種環保技術的方案進行了比較論證，提出了煙塵治理以及達到低排放目標的工程技術措施。
1 煙塵脫除技術
1.1 煙塵脫除的機理
煙塵脫除機理包括重力分離、離心力慣性分離、碰撞慣性分離、接觸阻留、靜電力驅動、凝聚等幾類，不同的粉塵特性適用于不同的除塵機理，除塵設備主要利用一種或者多種除塵機理進行除塵，以提果。除塵器的型式按照結構型式區分主要有機械式、水膜式、靜電式、過濾式等幾大類型。
1.2 煙塵脫除典型技術
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，并且在電場力的作用下向電極移動，被集塵極捕獲并收集。在靜電除塵器殼體內設有很多組陰極線和與之對應的陽極板，給陰陽極施加高壓直流電，陰極（放電極）附近空氣被電離，形成電暈。電暈區的范圍較小，正離子很快流向放電極，電子則擴散到電暈外區域。煙氣流過電極區間時，大部分粉塵帶上負極性，在電場力的作用下向陽極板（收塵極）移動，與陽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行除塵，效率可以高達99.9%以上，濾袋式除塵器通常按粉塵排放的值進行約定，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，水霧在芒刺電極形成的強大的電暈場內荷電后分裂進一步霧化，在這里電場力、荷電水霧的碰撞攔截、吸附凝并，共同對粉塵粒子起捕集作用，終粉塵粒子在電場力的驅動下到達集塵極而被捕集；與干式電除塵器通過振打將極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的水膜，采用水清灰，無振打裝置，流動水膜將捕獲的粉塵沖刷到灰斗中隨水排出。濕式電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的細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
目前國內火電廠運行的燃煤機組設計排煙溫度一般為120℃～130℃，燃用褐煤時為140℃～170℃，且機組實際運行排煙溫度普遍高于設計值，遠高于煙氣酸露點溫度。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是解決此危害的一種有效新方法。
煙氣余熱利用系統采用兩級煙氣換熱器系統。其煙氣熱量回收裝置分為兩級，*級布置在除塵器的進口，將煙氣溫度從約120℃冷卻到約95℃。第二級布置在濕式除塵器的出口，加熱脫硫凈煙氣，媒介與煙氣進行熱交換采用閉式循環水來完成。使進入電除塵器的運行溫度由常溫狀態（120℃～140℃）下降到低溫狀態（90℃～100℃左右），排煙溫度的降低，使得進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目的都達到了。
2 煙塵低排放優化方案
綜合國內外的除塵技術，結合我國的大氣環境質量標準要求，通過采取多個除塵技術的組合方式，可以使燃煤電廠煙塵排放濃度達到燃氣機組排放限值要求，即煙塵濃度≤5㎎/Nm?，該方案即系統運行可靠，又有一定的經濟性，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%，按照上述計算得到的排放見下表：
當采用上述組合方式進行煙塵脫除時，綜合除塵效率可以達到99.975%，極大的減少了煙塵排放量。
同時，本工程在脫硫系統后設置了濕式電除塵器，濕式電除塵器擁有捕集微細粉塵的功能，對微細、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問題的出現。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PM2.5的捕集效率，有效改善環境空氣質量。
3 經濟性分析
本方案比傳統除塵設施增加了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，經估算，考慮上述污染控制措施后，發電生產單位成本增加3元/MWh，上網電價增加5元/MWh。但綜合考慮其環保效益，還是很有必要的。
為了實現燃煤電廠煙塵的低排放，工程新增了濕式電除塵器、MGGH等設備，這樣使得靜電除塵器電功率有所下降，但系統阻力、電耗、廠用電率、供電標煤耗都隨之增加。MGGH系統采用閉式循環水為媒介與煙氣進行熱交換，布置在除塵器進口的*級煙氣換熱器利用高溫煙氣將水介質溫度升高，升溫后的熱水進入濕式電除塵器出口處的第二級煙氣換熱器來加熱凈煙氣，以預防“石膏雨”現象產生。在*級煙氣換熱器內被加熱的水介質并沒用進入發電機組的熱力系統，所以無法獲得常規設置低溫省煤器帶來的降低煤耗的好處。具體對電耗、煤耗的影響分析如下。
4 結論
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30%洗塵效率，脫硫后設置濕式除塵器，除塵器效率不低于70%，除塵系統綜合效率達到99.975%，煙囪出口煙塵排放濃度不過4.27mg/Nm3，達到燃氣機組5mg/Nm3的排放標準限值要求。同時還可以有效降低PM2.5的排放，減少對環境空氣的污染。
