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近年來,隨著我國的國民經濟高速(sù)發展,一些“粗(cū)放(fàng)”式發(fā)展模式下的弊端也逐漸顯現出來---環境汙染日益嚴重(chóng),在以京(jīng)津(jīn)冀、長三角、珠三角為代表(biǎo)的經濟發達地區集中爆發了嚴重的霧霾汙染,對公眾的健康造成威(wēi)脅。燃煤電廠排放的煙氣是大(dà)氣汙染的(de)主要來源(yuán)之一,也是大氣汙染治理的重點。
為貫徹可持續發展觀,國家對燃煤電(diàn)廠的節能減排提出了新的(de)要求,根據《火(huǒ)電廠大氣汙染物排放標準》(GB13223-2011)的規定,重點地區的二氧化硫、氮氧化物(wù)及粉塵的排放濃度限值分別為(wéi)100、50、20mg/Nm3,由於環保的壓(yā)力,這些(xiē)地區已經按照燃氣機組的標準50、35、5mg/Nm3開始要求。
為了達到這些排放要求,需要一種能(néng)夠去除這些細微顆粒物的(de)環保設(shè)備。濕式靜電除塵器(WESP)作為大氣汙染物控(kòng)製的終端深度處理係統,對S03氣溶(róng)膠、氮氧化物和PM2.5粉塵等都具有很高的脫除效率,同時汞的脫除效果也很好。因此,在我國燃煤電廠研究和推廣應用(yòng)濕式靜電除塵(chén)技術具有非常(cháng)重要的意義。
1.濕式靜電除塵器
1.1.除塵原理
濕式靜電除塵器通過陰極線直流高壓放(fàng)電,將周圍空氣電離,煙氣(qì)中的粉塵荷(hé)電後,受電場力驅(qū)使被(bèi)收(shōu)集到集塵板上,與幹式電除塵不同的是,濕式靜電除塵(chén)用噴淋水替代振打(dǎ)來(lái)達(dá)到清灰的功能。
如圖1所示,濕式靜電除塵器一般布置在濕法脫硫之後。濕法脫硫出口煙氣中的大部分粉塵已被(bèi)幹式(shì)電除塵除去(qù),並成為夾帶石膏顆粒的濕飽和(hé)煙氣,通過濕式靜電除塵器處理後,達到排放要求(qiú),由煙囪(cōng)排出。

圖1濕式靜電除塵布置位置
1.1.國內外(wài)應用情況
濕式(shì)靜電除塵(chén)技術在(zài)美國、歐洲、日(rì)本等發達國家已較為(wéi)成熟,有近30年的燃煤電廠應用經驗,已有近百套不同類型的WESP在電廠大型機組上成功運行,如(rú):2000年投運的(de)美國NB電力(lì)公司Dalhousie電廠315MW機組;2001年投運的日本中(zhōng)部電力碧南電廠(chǎng)(2×1000MW)機組[1];2002年投運的美國Xcel能源公司(sī)Sherburne電廠750MW機組等。
在國內,濕式靜電除塵器(qì)在冶金、硫酸(suān)行業已有30多年的成功(gōng)應用(yòng)[2],已製定《煤氣用濕式電除塵》(JB/T6409-2008)的行業標準。近兩年隨著環保要求的(de)提高,在火電行業開始大麵積應(yīng)用,據(jù)不完全統計已有近百台合同業績,10餘台投運業(yè)績。
1.2.蜂窩管式WESP工業試驗平台
為了驗(yàn)證濕式靜電除塵器的效(xiào)果,我們設立了一個導電玻璃鋼蜂窩管(guǎn)式WESP工業試驗平台,如圖2所(suǒ)示,應用於脫硝催化(huà)劑生產窯爐的煙氣深度治理,其(qí)治(zhì)理的主要汙染物為粉塵、氣溶膠和PM2.5,處理的煙氣量為10000Nm3/h,煙氣溫度為50~70℃,入口(kǒu)的粉塵濃度為55mg/Nm3,設(shè)計除(chú)塵效率為91%。
如(rú)圖3所示,開啟試驗(yàn)平台的蜂窩管式WESP後,肉眼基本看不到白煙了。經煙塵儀測量,開啟WESP後的粉塵排放濃度減至4.3mg/Nm3,實際的粉塵去除效(xiào)率達(dá)到92.18%,PM2.5的去除率(lǜ)達到85.5%,霧滴的去除率達到78.7%,設備的(de)阻力為185Pa。實測數據表明(míng)了(le)該蜂窩管式WESP可有效去除催化(huà)劑窯爐煙氣中的粉塵、PM2.5和霧滴,達到超低排放(fàng)。

圖2蜂窩管式WESP三(sān)維模型圖

圖3蜂窩管式WESP試(shì)驗平台投運前、後對比圖
2.濕(shī)式靜電除塵器應用在百萬機組燃煤火電廠超低(dī)排放項目
目前(qián)我國(guó)燃煤(méi)機組好裝機容量為(wéi)1000MW,濕式靜電除塵器(qì)在燃煤電廠百萬機組的應用實例(lì)並不多,因此對百萬機(jī)組的應(yīng)用實例分析(xī)具有一定的實際參考意義。本節給出了國電寧(níng)波(bō)北侖電廠三期#7機組(zǔ)(1000MW)加裝濕式靜電(diàn)除塵(chén)的應用實例,通過(guò)對裝(zhuāng)WESP前、後的煙(yān)氣排放(fàng)成(chéng)分分析及對比,證明了濕式靜電除塵器可有效去除燃煤電廠煙氣(qì)中的SO3氣溶膠、氮氧化物、粉塵和PM2.5等汙染物,滿足百萬燃煤(méi)機組的超低排放要(yào)求。
2.1.應用背景
為達到國(guó)家的燃(rán)煤機組大氣汙染排放新(xīn)標準,實現燃煤機組在完成改造之後的煙氣排放達到天然氣機(jī)組標準,由南京國電環保科技有(yǒu)限公司與浙江德創環保合作EPC總承包,對國(guó)電寧波北侖電廠三期#6、#7機組(2×1000MW)加裝濕式(shì)靜(jìng)電除塵設備。
2.2.工程概(gài)況
國電寧波北侖電廠#6、#7機組(zǔ)(2×1000MW)濕式靜電(diàn)除塵器的陽極係統運用模塊化設計,將整個陽(yáng)極係統分(fèn)為48個陽(yáng)極模塊,模塊由車間生產並通過公路(lù)運輸,現場再按圖紙安(ān)裝成整體。陽極管(收塵集)采用的導電玻璃(lí)鋼具有非常好的耐腐蝕性能[2],且具有很強的疏(shū)水性,能有效地阻隔灰塵和石膏對陽極壁的粘結。導電玻璃鋼極板具有耐腐蝕、重量輕、導電性能好、抗燃、抗氧化(huà)性好等方麵擁有的突出特點,在技術風險和可靠性、運行費用上(shàng)占(zhàn)有(yǒu)較大的優(yōu)勢,代表著(zhe)濕式靜電除塵技術(shù)的發展方向。
陰極線采用2205不鏽鋼材料製作的管(guǎn)狀針刺線(xiàn),具有強度高(gāo),耐腐(fǔ)蝕性(xìng)能好等特點,能適用於飽(bǎo)和濕煙氣環(huán)境長期工作。陰極線固定於上下框架(jià)上,框架通過設置於殼體外部的絕緣箱支(zhī)撐,絕緣箱內吊杆采用陶瓷管支撐,絕緣箱內配有電加(jiā)熱(rè)裝置(zhì),其內部溫度維持在120~140℃,同時絕緣箱還配有熱風吹掃裝置(zhì),以保(bǎo)證絕緣箱時刻保持幹燥絕緣狀態。陰極鉛垂布(bù)置,底部有固定(dìng)防擺裝置,裝置內設置的(de)拉杆采用陶瓷材(cái)料並配有(yǒu)加熱功能保證其幹(gàn)燥絕緣。
進、出口煙道以及陽極模塊以下部分采(cǎi)用玻璃鱗片防腐,陰極大梁(liáng)、陽極(jí)模塊以上(shàng)本體采用襯預硫化定基橡膠防腐,陰極上框架其餘部分全部采用2205不鏽鋼製作。
目(mù)前,#7機組的濕式靜電除塵器已完成(chéng)安裝、調試(shì)及(jí)試運行,並正式投入使用。本文使用(yòng)的測試數據均來自(zì)於#7機組(zǔ)。
2.3.運行情況
#7機組於2009年(nián)6月建成投產,其脫硫係統(WFGD)改造於2013年(nián)1月完成,如圖4所示,#7機組的濕式靜電除塵(chén)器布置在WFGD後,考慮到電廠的(de)空間(jiān)和濕式靜電除塵器的體積重量等因素,采用塔外鋼支架獨立布(bù)置的形式,不影響吸收塔安全,支(zhī)架(jià)的支撐(chēng)梁(liáng)避開地下鋪設的管道(dào)。#7機組(zǔ)的WESP進口煙氣流量(liàng)約為2950000Nm3/h,濕飽和煙(yān)氣由WFGD流向WESP,煙氣流(liú)向“上進下出”。
蜂窩管濕式電除塵(chén)在陽極管上部設(shè)置有一(yī)層間歇噴淋,此噴淋由衝洗水泵供水,采用高壓力及(jí)專用的無堵塞衝洗噴(pēn)嘴,正(zhèng)常運行時,濕式電(diàn)除塵溫降僅為2~3℃,間斷噴淋時,溫(wēn)降為5~7℃。噴淋時集塵極表麵形(xíng)成一層連續水膜,收集下來的煙(yān)塵隨水膜重力自流(liú)至下部集液槽,實現在線清灰。溫度40℃以(yǐ)上時,石膏易溶於水,粘度下降,不易粘結(jié)在陽極管上,整個設備在運行過程中不會產生灰塵和石膏的粘結現象。
#7機組的濕(shī)式靜電除塵器自(zì)2015年3月投(tóu)運至今已正常運行2個多月(yuè),係統運行的(de)各項指標正常、穩定。

圖4國電寧(níng)波(bō)北侖電廠#7機組(1000MW)濕式靜電除塵器
2.4.應用分析(xī)
國電北侖電廠#7機組濕式靜電除塵(chén)器正常運行2個月來(lái),通過對各(gè)項監測數據的采樣和收集,可對濕式靜電除塵器的效果(guǒ)作出定量和定性的分析。
首先通(tōng)過肉(ròu)眼觀(guān)察,如圖5所示(shì),#7機組煙囪排放的煙氣在濕式靜電除塵器投運前、後(hòu)有比較直觀的對比,濕式(shì)靜電除塵器投(tóu)運後煙囪排放的白煙明顯減少,說明濕式靜電除塵器對霧滴和粉塵的去除效果明顯。
再(zài)從定量的角度分(fèn)析,#7機組完(wán)成濕式靜電除塵改造後的“168”小時滿負荷試運行。該機組的實時環(huán)保數據為:二氧化硫11.6mg/Nm3、氮氧(yǎng)化物40.4mg/Nm3、煙塵2.2mg/Nm3,這標誌著該燃煤(méi)機組經過超低排放改造,汙染物排放指標已經達到甚至(zhì)優於燃氣輪(lún)機標準。據測算,改(gǎi)造後#7機組每年(nián)可在原基礎上減排二氧化硫約500噸、氮氧化物約500噸、減排(pái)煙塵約27噸[3]。

圖5國電(diàn)北侖電廠#7機組WESP投運前、後煙囪排放對比圖
3.結(jié)論及展望:
濕式靜電除塵器因其穩定、高效的(de)除塵效(xiào)果在發達國家的火(huǒ)電廠已有相當廣泛的應用,目(mù)前在(zài)我國火電行業(yè)也在積極推(tuī)廣。本文通過對國電寧波北侖電廠#7機組(1000MW)燃煤機組濕式靜電除塵器的(de)應(yīng)用實例分析,證明濕式靜電除塵器可以(yǐ)有(yǒu)效去除燃煤煙氣中的SO3氣(qì)溶膠、氮氧化物(wù)和粉塵等主(zhǔ)要汙染(rǎn)成分。隨著國家和公眾對環境保(bǎo)護(hù)的日益重視,相信濕式靜電除塵器會更快普(pǔ)及到各大燃煤電廠,在我(wǒ)國大氣汙(wū)染治理的進程中起到重(chóng)要作用。


