火电厂除尘技术如何适应新标准_帅伟.pdf

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1、55ENVIRONMENTAL PROTECTION Vol.42 No.07 2014火电厂除尘技术如何适应新标准我国以煤为主的能源生产与消费结构使大气污染防治工作面临严峻的挑战。目前我国大气污染呈现出以灰霾为主要特点的结构型、复合型和压缩型特征。虽然我国火电行业烟尘控制已取得很大成效，但是灰霾的产生与烟尘排放有很大关系，尤其是一次颗粒物排放。此外，2012年，我国相继制定出台了火电厂大气污染物排放标准(GB132232011)、环境空气质量标准(GB30952012)和重点区域大气污染防治“十二五”规划，均对火电烟尘排放提出了新的要求。所以，环保新形势下火电烟尘控制仍然很值得研究。我国火电

2、厂除尘技术现状火电行业现状截至2012年底，全国发电装机容量达到114491万千瓦，同比增长7.8%。其中，水电24890万千瓦（含抽水蓄能2031万千瓦），占全部装机容量的21.7%；火电81917万千瓦（含煤电75811万千瓦、气电3827万千瓦），占全部装机容量的71.5%；核电1257万千瓦，并网风电6083万千瓦，并网太阳能发电328万千瓦。截至2012年底，全国发电量49774亿千瓦时，同比增长5.22%。其中，水电发电量8641亿千瓦时，同比增长29.3%，占全国发电量的17.4%，比2011年提高3.2%；火电发电量39108亿千瓦时，同比增长0.3%，占全国发电量的78.6%

3、，比2011年降低3.9%；核电、并网风电发电量为982亿千瓦时和1004亿千瓦时，同比分别增长12.6%和35.5%，占全国发电量的比重分别比2011年提高0.1%、0.5%。无论从装机容量还是发电量来看，火电仍占绝对多数，达70%以上。火电烟尘控制及排放现状截至2012年，全国燃煤机组安装静电除尘器的比例达到94.0%，袋式除尘器和电袋除尘器的比例分别为5.5%和0.5%。据统计，2011年我国电力烟尘年排放量降到155万吨左右，单位火电发电量烟尘排放量降到0.4克/千瓦时。2012年电力烟尘排放约140万吨。由于受火电厂大气污染物排放标准（GB132232011）限值影响，2012年后我

4、国电力烟尘排放绩效还会进一步下降。火电烟尘控制技术现状我国火电烟尘控制技术主要包括：静电除尘器、布袋除尘器和电袋除尘器1。静电除尘器，集尘极与电晕极之间建立非均匀电场，使气体电离产生正离子与自由电子，自由电子漂移过程中使粉尘荷电，附着在集尘极上，通过清灰落入灰斗被去除。影响静电除尘器除尘效率的因素包括工况条件（燃煤煤质、飞灰及烟气特性等）、除尘器结构（内部构型、电场设置、振打方式、烟气流分布均匀性等）和运行条件（电压、电流密度、极板积灰及振打频率等）三大方面因素。其中，粉尘比电阻、表观趋进速度是电除尘器适应性的考量标准，也是设计选型的主要依据。布袋除尘器是通过滤布（过滤材料）及所吸附的粉尘层构

5、成过滤层对烟气中飞灰颗粒实现机械拦截。滤袋表层灰可通过不同的清灰方式进行清除。袋式除尘器的除尘效率可以超过99.9%，与电除尘器相比，袋式除尘器能更好地捕捉超微细颗粒。影响布袋除尘器除尘效率的因素主要是材料和运行管理。袋是袋式除尘器的“心脏”，而滤料(即滤袋的材质)则是袋式除尘器能否长期、可靠、高效运行的关键。合理地选择滤料，是保证除尘器性能的先决条件。运行管理则是保证除尘器性能的后期保证。电袋除尘器是电除尘器与布袋除尘器有机结合的新型除尘器，含尘烟气首先通过电除尘器（一般为二电场），去除较大颗粒的烟尘，除尘效率一般在80%左右，然后通过布文/帅伟 陈瑾 王临清 李佳摘 要 火电厂大气污染物排

6、放标准(GB132232011)的实施对火电行业大气污染物排放提出了更严格的控制，对污染防治技术提出了更高的挑战。针对烟尘排放与控制，在分析我国火电厂除尘技术发展、应用现状及存在问题的基础上，结合燃煤及不同除尘技术的特性，提出适应新标准的火电厂除尘技术发展方向及对策建议。关键词火电厂；除尘技术；火电厂大气污染物排放标准How fl ue gas dust removal technology adapt to the new standard业务56袋除尘器除尘，总除尘效率可达到99.9%。影响电袋除尘器除尘效率的因素主要包括电场区和滤袋区，包括粉尘特性、烟气性能、电袋两区气流分布、控制系统、

7、运行管理等2。2013年7月刚投入运行的新密电厂100万千瓦机组电袋复合除尘器是迄今为止世界上投运的最大型的电袋复合除尘器。火电厂除尘技术适应新标准排放限值问题对于火力发电燃煤锅炉，新标准要求烟尘排放浓度全部执行（含新建和现有）30毫克/立方米，即对于新建锅炉从标准实施开始（即从2012年1月1日开始）执行30毫克/立方米，对于现有锅炉从2014年7月1日开始执行30毫克/立方米。重点地区则全部（含新建和现有）按照相应时间执行20毫克/立方米。如何适应新标准的排放限值，应从不同除尘技术的适应性入手进行分析。静电除尘技术适应性问题分析我国使用静电除尘器的部分燃煤电厂运行效果不佳，存在的问题主要体

8、现在6个方面：实际燃煤偏离设计值（占20%）、特殊粉尘（约占15%）、选型偏小（约占15%）、制造安装调试及维护问题（约占15%）、选型失当（约占15%）和其他（约占20%）3。静电除尘器在我国使用了30年，在世界上也应用了上百年，已经成为火力发电厂中最常见的烟气除尘方式，具有除尘效率高、烟气处理量大、压力损失小、适用范围广等显著特点，但其除尘效率也容易受燃煤煤质、飞灰成分、煤种波动等影响。在燃烧准格尔煤、平顶山煤的时候，由于其自身属于高灰分、低热值煤质，电除尘器的除尘效果会比较差；在收集高比电阻飞灰时，电除尘器效率就会下降；由于燃煤电厂实际燃用煤种与设计煤种偏差较大，一旦实际煤种变化或烟气量

9、超过设计值时，烟尘超标排放的可能性很大。因此，燃煤煤质、飞灰成分、煤种波动等不利于静电除尘器时，是否能够稳定达到30毫克/立方米（重点地区20毫克/立方米）成为除尘首要的适应性问题。静电除尘器是否能长期稳定满足排放限值，新技术的应用也是一个非常重要的因素。除了高频电源之外，移动电极、烟道聚合器等均没有大范围运用，只是在个别电厂予以示范性的使用。而低低温电除尘器、湿式电除尘器、多污染物协同控制等新技术，尤其湿式电除尘器技术研发，有利于控制细颗粒物排放，正在得到广泛重视4。但新技术的研发从实验阶段发展到成熟技术再到广泛应用需要时间，尤其在重点控制地区的大型火电厂为控制细颗粒物的影响需要新技术的支持

10、，凸显了实际应用与研发进度间的矛盾。这也是传统静电除尘另一个适应性问题。袋式除尘技术适应性问题分析袋式除尘器包括布袋除尘和电袋除尘。袋式除尘器在我国发展近40年，但在电力行业一直没有大面积应用，这有以下5个方面的原因：国产滤料质量不过关（约占30%）、系统对烟温及烟气成分适应性不够（约占20%）、系统内部气流分布不均（约占20%）、布袋笼骨（约占10%）以及其他原因（约占20%）5。与静电除尘器相比，袋式除尘器具有受煤质和飞灰性质影响小、能够较为稳定地控制出口粉尘浓度维持在较低水平的优点。但袋式除尘器运行时系统阻力较大、对烟气的温度、成分较为敏感，温度太高会烧坏袋，水汽进入布袋时，有可能造成糊

11、袋现象，使用滤袋时，需要定期清灰，频繁的清灰会导致破袋，从而排放超标，处理不当还会造成二次污染等。有些布袋除尘器为保护布袋不受高温影响还设置有旁路。滤袋使用一段时间后需要定期更换，而目前国内情况很多滤袋使用不会超过3年，且与机组的检修周期不能同步，增加布袋除尘器的维护管理。因此新型混合型滤料的研发，生产能够耐高温、耐腐蚀、价廉的滤料是布袋除尘器得到应泛应用的瓶颈，滤袋问题成为袋式除尘器的最大适应性问题6。另外，根据对国内调研资料统计，袋式除尘器的一次投资在100元/千瓦左右，改造电厂成本高于新建电厂成本。滤袋费用大致占设备总造价的15%20%，运行维护成本较高也成为袋式除尘器潜在的适应性问题7

12、。火电厂除尘技术适应新标准的对策静电除尘技术适应新标准对策静电除尘器适用于新建和改造机组，能够在很宽范围的温度、压力和烟尘负荷条件下运行。除尘效率高、阻力损失小、处理烟气量大、能处理高温烟气（350400摄氏度）。运行费用低、维护工作量小（一般处理1000立方米/小时烟气消耗的电能为0.20.8千瓦时）。然而，静电除尘器的设备造价偏高(钢材用量大)，占地面积大，制造、安装要求高，除尘效率对粉尘的特性敏感，对某些比电阻较高的飞灰收尘效果差，烟气量和入口浓度的变化也会影响除尘效率8。所以，为满足标准火电厂大气污染物排放标准（GB132232011）烟尘排放浓度30毫克/立方米实践交流57ENVIR

13、ONMENTAL PROTECTION Vol.42 No.07 2014或重点地区20毫克/立方米的要求，对于现有电除尘器的改造应根据具体情况进行可行性研究，综合比较后确定具体方案。为达到新排放标准要求，静电除尘器可以使用的具体对策包括：一是高频电源方案，将电除尘器的工频电源改造为高频电源，一般可使电除尘器出口烟尘排放浓度明显下降，同时降低电除尘器的能耗。二是增容改造，增加12个常规电场；对于易形成二次扬尘的飞灰，可考虑采用旋转电极技术。三是电袋复合除尘或袋式除尘改造，如无场地条件，可将现有静电除尘器改造为电袋复合除尘器或袋式除尘器。四是采用低温电除尘器，在电除尘器之前，加装低温省煤器，降低

14、进入电除尘器的烟气温度，从而降低烟气量，降低飞灰比电阻，相应增大比收尘面积，均可提高除尘效率。五是湿式静电除尘器，可在湿法脱硫后加装湿式电除尘器，有利于控制细颗粒物的排放，而且可减少烟气中的三氧化硫排放，也有利于减缓“石膏雨”的形成5、9、10。上述对策一方面需要静电除尘技术不断改进，另一方面对于新建静电除尘器的火电厂，应高度重视除尘器各项参数的设计，在对煤质特性进行适应性分析的基础上，合理搭配各种提效的新技术。袋式除尘技术适应新标准对策袋式除尘器的除尘效率高（可达99.9%）、处理烟气量大；对粉尘特性不敏感，不受飞灰比电阻的影响；系统结构简单，操维护方便；出口粉尘浓度基本不受烟气量及入口粉尘

15、浓度变化的影响。袋式除尘器适应性强，在高灰分燃煤电厂锅炉、循环流化床锅炉及干法脱硫装置的烟气治理中应用较广。袋式除尘器还可去除烟气中的汞等重金属。然而，滤袋价格较高，阻力较电除尘器高，能耗较大。对烟气温度较敏感，一般要求在180摄氏度的烟气温度以下运行，在用于处理相对湿度高的含尘气体时，需对除尘器进行保温处理，避免产生“糊袋”情况11。烟气成分对滤袋的使用寿命影响较大，尤其是烟气中强氧化性气体。所以，袋式除尘器能够满足标准火电厂大气污染物排放标准（GB132232011）中烟尘排放浓度要求。但为了稳定达到新标准的排放要求，扩大袋式除尘器的应用范围，应解决滤袋的稳定性和可靠性问题，核心就是滤料的

16、开发和改进；对静电袋除尘器，需进一步研究电区和袋区之间的组合方式、优化烟气在系统内分配的均匀性、调整供电条件及电极结构，完善系统各项参数等。同时，需针对燃煤煤质和锅炉烟气的特性，进一步完善电袋复合除尘器的控制及运行模式。开展除尘器新技术应用项目的调研工作随着排放标准的日趋严格以及国家相关大气污染控制政策的相应出台，对火电厂烟尘排放浓度的要求将越来越严格。促进除尘器新技术研发和在大型电厂应用将为我国除尘技术的研发提供有利的发展空间，但目前我国的除尘器制造厂家主要是在吸收国外先进技术的基础上进行研发，对核心技术的掌握还需要一个消化的过程。发展成为在大型电厂成熟技术广泛的应用也需要一定的时间。因此建

17、议对已经安装采用旋转电极、湿式除尘器、低低温静电除尘器、电袋除尘器等新技术的大型机组电厂组织开展调研工作，积累经验，将会有利于推进我国除尘器的技术发展。参考文献1王志轩.我国燃煤电厂烟尘排放与控制J.中国电力企业管理,2010,(01):28-31.2黄炜,林宏,郑奎照,等.电袋复合式除尘技术及应用J.中国环保产业,2006,(04):40-42.3汤茜.我国燃煤电厂除尘系统存在的问题及对策J.科技经济市场,2007,(07):101-102.4郦建国,舒英钢,朱建波,等.适应新烟尘排放标准的电除尘集成技术J.石油石化节能与减排,2012,2(04):35-42.5薛建明,刘涛,许月阳,等.燃

18、煤电厂应对新标准的烟尘控制对策研究J.电力科技与环保,2011,27(2):25-28.6中国环境保护产业协会袋式除尘委员.我国袋式除尘行业2012年发展综述J.中国环保产业,2013,(05):6-20.7郦建国,舒英钢,朱建波,等.30mg/m3及更严格烟尘排放标准下电除尘器适应性研究和经济性分析A.中国环境保护产业协会电除尘委员会.第十四届中国电除尘学术会议论文集C.出版者不详,2011:25-32.8陈丽艳,谢小杰,廖增安,等.电除尘器满足低排放的研究A.焦永道,中国硅酸盐学会环境保护分会.中国硅酸盐学会环保学术年会论文集C.北京:中国建材工业出版社,2012:145-165.9陈丽艳,谢小杰,廖增安,等.电除尘器如何满足低排放研究报告A.中国环境保护产业协会电除尘委员会.第十四届中国电除尘学术会议论文集C.出版者不详,2011:1-24.10赵建民.新排放标准情况下火电厂除尘方式的选择J.中国环保产业,2013,(04):48-54.11江得厚,郝党强,王勤.燃煤电厂袋式除尘器发展趋势及其运行寿命的影响因素J.中国电力,2008,41(05):86-91.（帅伟、李佳，环境保护部环境工程评估中心；陈瑾、王临清系环境保护部环境工程评估中心高级工程师）