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電除霧技術:一體式濕電在燃煤電廠的應用分析

添加時間:2019-03-01 10:02:50   瀏覽次數: 次    【 】   打印   關閉窗口

通過對一體式濕電的應用工程案例的分析,認為在吸收塔上采用一體式濕電具有技術先進性,有助于燃煤電廠實現煙囪出口的“*凈排放”

引言

近年來,隨著我國對環保要求的提高,特別是2014年9月國家發改委、環保部、國家能源局聯合發布了《關于印發〈煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014——2020年)〉的通知》,并正式將新建燃煤發電機組污染物推到了大眾的視野之內,這也直接拉開中國燃煤電廠實施*凈排放的序幕,濕法脫硫出口煙氣攜帶的霧滴、氣溶膠等污染物受到前-所未有的關注。濕式電除塵器布置在濕法脫硫吸收塔出口、煙囪入口,可對吸收塔出口的污染物進行 “終端攔截”,進一步降低煙囪出口排放,達到“*凈排放”的標準。

1  濕式電除塵器技術

1.1  工作原理

濕式電除塵器的工作原理與電除塵器基本相似,在高壓直流電源的作用下,電場陰、陽極之間形成非均勻的高壓電場,電暈線周圍產生電暈區,電暈區中的空氣發生電離,從而產生大量的負離子。煙氣進入濕式電除塵器內,粉塵粒子與負離子相碰撞而荷電,帶電粒子在高壓電場力的作用下,向收塵極運動并沉積在陽極管內壁上釋放電荷。大量霧滴在陽光的照射之下直接衍生成了液膜,并在重力的作用下又重新地進行了集液槽集中處理,只有這樣,煙氣中霧滴和塵粒才能夠被凈化。當陽極管內壁的粉塵堆積到一定厚度時,開啟噴淋系統對電場陰、陽極進行水沖洗,恢復電場的除塵性能。

但是濕式電除塵器運行溫度在煙氣的露點以下,內部煙氣、液體具有強烈的腐蝕性,因此,在選材時必須考慮采用抗腐蝕性能強的材料,以保障濕式電除塵器正常運行和使用壽命。

1.2  濕式電除塵器的發展

近年來,隨著我國環保要求的提高,在前端干式電除塵器和濕法脫硫組合無法滿足排放要求的情況下,濕式電除塵器被大量地應用到鍋爐尾氣的治理工藝中,出現了“脫硝+干式除塵器+濕法脫硫+濕式電除塵器”的煙氣治理工藝。工藝路線圖如圖1所示。

濕式電除塵器的煙氣治理工藝流程圖

圖1  增加濕式電除塵器的煙氣治理工藝流程圖

在濕法脫硫后增加濕式電除塵器,在一定程度上解決了前端干式除塵器和濕法脫硫組合無法滿足排放要求的問題。根據濕式電除塵器陽極板形式存在極大差異,具體可以包括金屬板式濕電、導電玻璃鋼管式濕電等方面,而且這些濕電都需要用應用業績來說話,也算是獲得了一些運行經驗。其中,金屬板式濕電和導電玻璃管式濕電應用業績較多。2013年,在燃煤電廠開始使用金屬板式濕電并投運一段時間后,金屬板式濕電的弱點逐漸暴露,而導電玻璃鋼管式濕電由于形式多樣、布置靈活、綜合性能優異,迅速崛起,成為燃煤電廠主流的濕電形式。

1.3  濕式電除塵器的結構和布置形式

濕式電除塵器的結構與干式電除塵器相類似,均有相應的進出口喇叭、殼體、灰斗、電場陰陽極等基本的結構,其主要區別在于,干式除塵器采用機械振打清灰,而濕式除塵器采用水沖洗清灰。金屬板式濕電通常采用臥式,煙氣水平進風水平出風 ;而導電玻璃鋼管式濕電采用立式布置,煙氣方向為上進下出或下進上出。目前,燃煤電廠濕式除塵器的布置形式主要有以下2種類型:

(1)分體布置。這種布置形式濕式電除塵器與FGD的吸收塔相對獨立,需要有額外的場地,可以采用臥式或立式結構,便于安裝和運行維護,同時布置方式也更為靈活。

(2)一體布置。一體式濕電放置在 WFGD 上方,殼體可與FGD的外殼一體成型,不增加占地面積。殼體采用玻璃鋼一體成型或“碳鋼+玻璃鱗片”防腐。由于為立式結構,陽極管一般為管式,材質可選用PVC、導電玻璃鋼或不銹鋼材質等,其中以正六邊形的導電玻璃鋼材質居多。沖洗水為脫硫工藝水,間歇式噴淋,沖洗后的廢水直接下落,與吸收塔上方的機械除霧器沖洗水混合,回流至下方吸收塔的漿液池,進入脫硫系統循環利用。

2  一體式濕電關鍵技術的研究

2.1  緊湊型結構設計

濕式靜電除塵工作原理與普通的電除塵相同,因此,對于濕式電除塵對粉塵的去除機理,仍然可按電除塵器的除塵效率計算公式(多依奇公式):
                                              濕式電除塵對粉塵的去除機理

S 主要是作為集塵面積而存在,而ω則是粉塵在電場中的理論驅進速度,理論驅進速度是能夠直接將粉塵在電暈場中運動的難易程度的指標反映出來。在設計煙氣量一定的前提下,集塵面積S 是由除塵器的結構所決定的,且與陽極管的長度、電場有效截面積和電場風速相關。因此,在一體式濕電選型設計時,電場有效截面積受到吸收塔截面積的制約,從而影響電場風速的選取。

由于吸收塔的空塔流速一般在3~4m/s,而濕電內部的電場風速為2~3m/s,所以濕電殼體的直徑往往大于下部吸收塔的直徑,這對濕電和吸收塔的結構設計提出了更為苛刻的要求。如不能解決結構設計問題,那么一體式濕電無疑就是“空中樓閣”。

2.2  高效的噴淋系統

一體式濕電采用間歇式噴淋技術,二者能夠直接通過電場陽極管和陰極線來進行噴淋清洗處理,覆蓋率幾乎可以直接達到200%??刂葡到y可根據機組的負荷調整清洗時間和頻率,以保證清洗效果,充分保-證系統的穩定性。

2.3  供電電源的選擇

高壓供電電源采用L-C恒流源和高效的火花控制裝置,這也可以直接避免出現閃絡拉弧這一情況,整體的電場在運行的過程當中也能夠更加趨于穩定。在電網輸入的交流正弦電壓源當中,還是應該將L-C恒流變換器利用起來,并經過升壓、整流處置之后,為電場供電。所以,L-C電源被加到電場本體上去的其實就是電流源。其所輸出的電流保持不變,供電水平也會直線上升。

3  燃煤電廠一體式濕電的應用及性能

鄭州市鄭東新區熱電有限公司 2#爐 200MW 機組前級干式除塵器為電袋復合除塵器,除塵器出口排放≤ 30mg/m3,煙氣脫硫系統采用石灰石-石膏濕法脫硫,濕電布置在吸收塔上方,殼體采用碳鋼+玻璃鱗片防腐,正六邊形導電玻璃鋼陽極管。本項目于2016年1月1日開工建設,2016年6月竣工,并于2016年7月12日順利投運。后經第三方測試,在100%負荷時,燃燒設計煤種煙囪出口的排放值為1.99~2.26mg/m3,達到了設計保證值要求(≤5mg/m3)。

4  結語

大氣污染物排放標準日趨嚴格,在濕法脫硫后增加濕式電除塵器可實現對PM2.5、SO3、石膏霧滴和重金屬等污染物進一步脫除,有利于改善電廠周邊的生態環境,成為燃煤電廠實現*凈排放的工藝路線之一。而與吸收塔集成的一體式濕式電除塵器,是在傳統結構上的一種創新,實現了脫硫-除塵一體化布置,有效解決了濕式電除塵器布置難的問題,具有一定的技術先進性,值得進行推廣應用。


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