煤粉工業鍋爐超低排放技術淺析
2.2濕式電除塵器
電站鍋爐系統在WFGD的下游安裝濕式電除塵器(WetElectrostaticPrecipitator,WESP),作為煙氣凈化工藝的終端處理設備。WESP工作原理和干式電除塵除塵原理基本相同,都要經歷電離、荷電、收集和清灰四個階段。如圖1所示,含塵煙氣經多孔板均勻進入收塵室,在放電極作用下被電離形成電子和正離子,電子與粉塵發生碰撞使其表面荷電,荷電粒子在電場作用下在集塵機富集,水流自上而下沖洗集塵極表面將粉塵帶走,經灰斗排至排水池。
日本的濕式電除塵技術起步較早,已經有30a多的應用歷史,碧南電廠5臺濕式電除塵器器投產20a來,煙塵排放濃度長期保持在2mg/m3~5mg/m3的水平。中國WESP技術發展迅速,至今已有近百臺工程業績。同時,產品國產化進程顯著加快,可供工業鍋爐配套選用的小型WESP產品已成功應用在上海長興島第二發電廠2×12MW鍋爐和福建上杭瑞翔紙業20t/h循環流化床鍋爐。前者濕式電除塵器出口粉塵排放濃度為6.1mg/m3,后者濕電除塵器出口粉塵排放濃度9.3mg/m3。
經驗表明,除塵效率可達到70%~80%,具有控制復合污染物的強大功能。由于煙氣溫度降低及含濕量增高,粉塵比電阻大幅度下降,可對PM2.5、黏性的或高比電阻粉塵及煙氣中SO3酸霧、氣溶膠、重金屬(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有機污染物(多環芳烴、二噁英)等起到有效的控制作用,社會效益巨大。
2.3超低排放技術工藝路線
通過對煤粉工業鍋爐的主流污染控制技術項目應用情況的分析,結合電站鍋爐超低排放系統的工藝布置及小型WESP產品的開發應用情況,提出一種適用于煤粉工業鍋爐的超低排放技術工藝。
如圖2所示,該工藝路線為“低氮燃燒器+鍋爐本體+SCR反應器+袋式除塵器+濕法脫硫洗滌塔+濕式電除塵+煙囪”。即選用低氮燃燒聯合SCR脫硝技術及提效技術優化的濕法脫硫技術,用于NOx和SO2的超低排放控制。同時,在煤粉工業鍋爐WFGD下游安裝WESP,控制煙超低排放和對復合污染物的有效控制,徹底解決濕法脫硫不能完全避免的石膏雨、藍煙問題。
3關于WESP的經濟分析
以熱效率90%、額定出力75t/h的蒸汽工業鍋爐(3.82MPa,450℃)為例,過剩系數1.8,煙氣溫度60℃,WESP阻力損失Δp=300Pa,燃用Ⅲ類煙煤(Car=57.77%、Har=4.07%、Oar=10.18%、Nar=0.83%、Sar=0.48%、Mar=10.71%、Aar=15.96%、Vdaf=29.85%、Qar,net=22848kJ/kg)條件下,煙氣流量Qy=104430Nm3/h,含氧量9.08%,參照風機功率計算公式:
則在介質壓縮系數取ψ=1,風機效率取η=90%的條件下,增加風機功率N=9.86kW。
煙塵排放限值自30mg/m3降至8mg/m3后,按照年運行7200h考慮,則增加電耗70992kW˙h,減少煙塵排放16.54t。
4結語
濕式電除塵技術成熟可靠、煙塵減排效果良好,國內已完成小型化產品的應用,可以廣泛應用于煤粉工業鍋爐污染控制系統;“低氮燃燒+SCR+FF+WFGD+WESP”煙氣處理工藝優化了各單元的污染物脫除效率,兼顧了對尾端煙氣中復合污染物的治理,可以確保煤粉工業鍋爐煙氣實現超低排放,適合在中國大面積推廣;燃煤工業鍋爐能源消費基數大,污染物排放量大,參照電站燃煤機組政策要求,開展針對燃煤工業鍋爐的超低排放技術改造,可以實現超低排放,對煤粉工業鍋爐意義重大。
責任編輯:任我行
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