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【科塵】濕式電除塵器應用于燃煤電廠PM2.5治理的技術研究

人氣:631 發表時間:2019-08-12 【


2019-08-1216:03:09

  國內外燃煤電站煙氣粉塵治理設備主要為電除塵器和袋式除塵器。電除塵器具有效率高、能耗低、煙氣處理量大等優點,是燃煤煙氣粉塵治理應用最廣的技術裝備。針對目前條件下,要滿足國家新一輪排放標準,達到顆粒物排放濃度30mg/m3,重點地區20mg/m3,甚至滿足超低排放5mg/m3的要求,同時消除取消濕法脫硫GGH后造成的“石膏雨”和造成的設備腐蝕等問題,提出在國內現有煙氣污染治理技術的基礎上,開發濕法脫硫后PM2.5、酸霧、石膏雨等污染物一體化脫除的濕式電除塵技術勢在必行。


  PM2.5燃煤電站排放的大量煙塵基本上都是屬于對人體健康影響極大的可吸入顆粒物(PM10和PM2.5),是大氣環境的重要污染物之一,對人類健康造成的危害特別嚴重。PM2.5是汞、砷等有毒元素沉積的主要載體,能長期懸浮于空氣中,被人體吸入后可進入支氣管,損傷肺部組織,甚至進入血液循環,引發多種疾病。PM2.5粒徑小,在大氣中的停留時間長、送距離遠,PM2.5一旦進入到大氣中,控制和治理難度極大。因此,只能通過對污染源頭進行有效控制,才能達到較好的PM2.5防治效果。為此,中國政府頒布了全世界最嚴格的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011),標準要求火電廠粉塵排放濃度低于30mg/Nm3,重點地區低于20mg/Nm3。同時將PM2.5納入環境空氣質量標準,作為重點大氣污染物進行監控。2013年起在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市和省會城市率先開展PM2.5與臭氧等項目監測,2015年覆蓋所有地級以上城市。


  眾多測試結果表明,大多燃煤電廠排放的顆粒物中PM2.5占50%以上。在未來相當長的時間內,我國以煤為主的能源供應格局不會發生根本性的改變,預計2015年電力裝機容量將達到1470TW,2020年可能達到1840TW??梢灶A見,燃煤電廠產生的PM2.5是我國PM2.5治理過程中一個需要重點解決的問題。


  1燃煤電廠濕法脫硫出口PM2.5分布特征研究


  針對某660MW機組不同工況下濕法脫硫系統出口的PM2.5含量進行了測試,結果如圖1所示:


  4個工況的機組負荷均為滿負荷660MW,但由于燃煤種類不同,脫硫系統運行狀況不同,對PM2.5在粉塵中的分布特性產生了影響。由圖可見,4個工況下的總粉塵濃度分別為23.14mg/Nm3、14.78mg/Nm3、11.05mg/Nm3和6.10mg/Nm3,其中PM2.5占總粉塵比例分別為84.75%、62.58%、73.67%和80.67%,說明在經過上游環保設備治理過后,煙氣中粉塵含量極低,PM2.5占大多數,據此次試驗結果該比例超過60%,由此可知,在脫硫裝置之后對粉塵進行深度脫除的主要對象應為PM2.5,因此濕式電除塵器對PM2.5的脫除效率的提升將有助于其整體除塵效率的提升。見圖1。


  2干/濕式電除塵器放電及收塵特性對比研究


  實驗對比研究了干、濕式條件下電除塵器的除塵性能。陰極線選用針刺線,停留時間約為1s,入口粉塵濃度為29mg/m3,噴嘴選用實心錐噴嘴,噴淋流量為60L/h。為更好地證明液滴對脫除效率的影響,采用超聲波加濕器霧化產生液滴,將液滴通入管道內,與不通入液滴的情況進行對比。


  由圖2和圖3可知,干、濕式電除塵器電流密度和除塵效率隨著電壓上升而上升,濕式電除塵器除塵效率高于干式電除塵器,且加濕后干、濕式電除塵器除塵效率均有所提高。分析原因為:一方面,濕式電除塵器中由于反應器內部煙氣處于飽和狀態,存在水蒸氣與液滴,水蒸氣以細顆粒物為凝聚核凝結成液滴,細顆粒物被液滴捕捉表面濕潤性增加,在液滴液橋力的作用與顆粒本身所受電場力的作用下,小顆粒更易團聚成大顆粒,大顆粒更易受到電場力作用被極板捕集,從而提高了除塵效率。加濕后干、濕式電除塵器除塵效率均增加很好的證明了液滴對顆粒物團聚的作用;另一方面,濕式電除塵器陽極板上覆蓋水膜,細顆粒物運動到極板之上,受極板表面液體粘性力作用,不會出現反彈,避免了干式靜電除塵器二次揚塵現象,大大提高了細顆粒物脫除效率;再者,水膜降低了原來干電收塵集上顆粒與極板之間的電勢,更利于顆粒的捕集。


  此外,還對濕態與干態條件下進口處粉塵形貌變化進行了表征。采用電子顯微鏡拍攝,放大倍率均為5000倍,采用鍍鋅片作為顆粒物的載體,可清晰觀測到10μm左右顆粒物形態。從圖3中可看出,在濕態狀態下,大顆粒物明顯減少,細顆粒物團聚增強,且顆粒邊緣清晰度降低。由此可見,液滴對10μm及以下的顆粒物具有一定的清洗作用,同時對細顆粒物具有團聚的作用。


  3測試結果


  針對某600MW燃煤機組的的實際工況條件對濕式電除塵器各部件進行了制作,并在多個燃煤機組煙氣超低排放改造工程現場進行應用。


  針對某600MW燃煤機組工程化應用在100%負荷及50%負荷條件下進行了測試,測試結果詳見表1和表2,出口煙塵濃度均滿足設計值,也大大低于超低排放標準,同時濕電對三氧化硫、汞及霧滴的協同脫除作用也非常明顯。


  4結論


  隨著煙氣超低排放技術的全面推廣,濕式電除塵器也受到了關注,濕式電除塵器作為深度除塵凈化裝置,對降低煙塵,尤其是PM2.5有著較好的效果,同時對三氧化硫、汞及霧滴的協同脫除作用也非常明顯,值得在火電廠超低排放工程實施中大力推廣。


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