低低温电除尘技术

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特 别 报 道 Special Report
2013 年 9 月 11 日 星期三
节能减排，低低温电除尘技术“技高一筹”
中国环保产业协会电除尘委员会
我国火电厂大气污染物排放要求 的 提 高 ，必 将 促 进 环 保 治 理 技 术 不 断创新和进步。低低温电除尘技术 是在借鉴国外先进技术的基础上， 结合我国燃煤电厂实际情况进行创新 开发的一种适合我国国情的环保治理 新技术和新工艺。
低低温电除尘技术将电除尘器 入口烟气温度降至酸露点温度以 下 ，在 大 幅 提 高 除 尘 效 率 的 同 时 可 以 高 效 捕 集 SO3 ，保 证 燃 煤 电 厂 满
●将电除尘器入口烟气温度降低 至 酸 露 点 温 度 以 下 ，使 烟 气 中 大 部 分 SO3 冷 凝 形 成 硫 酸 雾 ，粘 附 在 粉 尘 表 面 并 被 碱 性 物 质 中 和 ，粉 尘 特 性 得 到 很 大 改 善 ，比 电 阻 大 大 降 低 ，从 而 大 幅 提高除尘效率。
图 1 温度与飞灰比电阻关系
编者按
《火 电 厂 大 气 污 染 物 排 放 标 准》（G B 13223- 2011）和《环 境 空 气 质 量 标 准》（GB3095-2012）的 出 台 ，对 我 国 的 电 除 尘 技 术 来 说 ，是 挑 战 更 是 机 遇 。 面 对 如 此 严 格 的 排 放 标 准 ，除 了 准 确 识 别 电 除 尘 器 对 煤 种 的 除 尘 难 易 程 度 、选 取 合 适 的 比 集 尘 面 积 外 ，合 理 选 择 烟 尘 治 理 工 艺 更 为 重 要 。 低 低 温 电 除 尘 技 术 既 是 新 技 术 ，也 是 新 工 艺 ，通 过 降 低 烟 气 温 度 主 动 改 变 工 况 条 件 ，可 有 效 提 高 除 尘 效 率 ，备 受 国 内 广 大 电 除 尘 器 厂 家 和 电 力 集 团 的 关注。
煤 耗 1.9g/kWh ，标 煤 价 按 900 元 / 吨 进 行 计 算 ，每 年 可 减 少 电 煤 费 用 655 万 元 ；由 于 电 除 尘 效 率 提 高 ，在 保 效 节 能 运 行 模 式 下 可 节 省 约 30% 的 电 除 尘 电 场 运 行 功 耗 ，每 年 可 节 省 约 40 万 元 ； 脱 硫 吸 收 塔 入 口 烟 温 降 至 95℃ ，可 节 约 脱 硫 系 统 的 用水量，按每小时节约 36 吨水（每降 10 度节约 8 吨水/小时）、水价 0.8 元/吨 计 ，全 年 可 节 省 水 费 17 万 元 。 以 上 合 计 ，每 年 平 均 可 节 省 运 行 成 本 约 712 万 元 。 另 外 ，脱 硫 辅 机 耗 电 也 会 相 应下降。尽管在电除尘前端增加了低温 省 煤 器 的 阻 力 ，但 由 于 烟 气 温 度 下 降 ，引 风 机 处 理 风 量 下 降 ，实 践 表 明 还 可 节 省 一定的风机电耗。
图 2 燃煤电 厂 烟 气 治 理 岛（低 低 温 电 除 尘）典 型 系统布置图一
图 3 燃煤电 厂 烟 气 治 理 岛（低 低 温 电 除 尘）典 型 系统布置图二
低低温电除尘技术能减少 PM2.5排放吗？
目 前 ，火 电 厂 烟 囱 出 口 经 常 出 现 冒 “ 蓝 烟 ”现 象 ，对 于 燃 烧 高 硫 煤 和 安 装 选
导 电 共 同 起 作 用 。 一 般 而 言 ，飞 灰 比 电 阻 在 燃 煤 烟 气 温 度 为 150℃ 左 右 时 达 到 最 大 值 ，如 果 从 150℃ 下 降 至 100℃ 左 右 ，比 电 阻 降 幅 一 般 可 达 一 个 数 量级以上。
●电除尘器入口烟气温度的降低， 烟 气 量 减 小 ，增 大 了 比 集 尘 面 积 ，增 加 了 粉 尘 在 电 场 的 停 留 时 间 ，从 而 提 高 除 尘 效率。
烟气温度对飞灰比电阻影响较 大 ，图 1 为 燃 煤 锅 炉 飞 灰 比 电 阻 随 温 度 变 化 的 典 型 曲 线 。 可 见 ，温 度 低 于 100℃ 时 以 表 面 导 电 为 主 ，温 度 高 于 250℃ 时 以 体 积 导 电 为 主 ，在 100℃ ～ 250℃ 温 度 范 围 内 则 表 面 导 电 与 体 积
湿法脱硫系统虽然对 SO3有一定的 脱 除 效 果 ，但 由 于 SO3 在 吸 收 塔 内 冷 凝 成 粒 径 很 小 的 硫 酸 气 溶 胶 ，且 脱 硫 浆 液 对 SO2 的吸收速率远大于 SO3 的吸收速
率 ，导 致 吸 收 塔 对 硫 酸 气 溶 胶 的 脱 除 效 果 不 佳 。 有 研 究 表 明 ，国 内 湿 法 脱 硫设备对 SO3 的脱除效率一般为 30% 左 右 ，采 用 低 低 温 电 除 尘 技 术 对 SO3 的 脱 除 效 率 最 高 可 达 95% 以 上 ，可 以 大幅度降低 SO3排放。
低低温电除尘器是指通过低温省 煤 器 或 热 媒 体 气 气 换 热 装 置（MGGH）将 电 除 尘 器 入 口 烟 气 温 度 降 至 酸 露 点 温 度 以 下 ，最 低 温 度 满 足 湿 法 脱硫系统工艺温度要求的电除尘器。
1.这一技术能保持电除尘器的独 特 优 点 ，大 幅 提 高 电 除 尘 器 的 除 尘 效 率 ，进 一 步 扩 大 其 适 用 范 围 。
2.可大幅减少 SO3 和 PM2.5 排放。 电除尘器入口烟气温度降至酸露点 温 度 以 下 ，气 态 SO3 将 转 化 为 液 态 的 硫 酸雾。因电除尘器入口含尘浓度很高， 粉 尘 总 表 面 积 很 大 ，为 硫 酸 雾 凝 结 附 着 提 供 了 良 好 条 件 。 SO3 去 除 率 通 常 可 达 90% 以 上 ，具 体 与 烟 气 的 灰 硫 比（D/S）， 即 烟 尘 浓 度（m g/m 3）与 硫 酸 雾 浓 度（m g/ m3）之 比 有 关 。 日 本 研 究 发 现 ，当 灰 硫 比大于 100 时，烟气中 SO3 去除率最高可 达 到 95% 以 上 ，SO3 质 量 浓 度 将 低 于 3.57mg/m3。 3.对于后续配套湿法脱硫系统的机 组 ，烟 气 温 度 降 低 不 但 可 提 高 脱 硫 效 率 ， 还可减少湿法脱硫的工艺耗水量并有效 缓解石膏雨问题。 4.当低低温电除尘系统采用低温省 煤 器 降 低 烟 气 温 度 时 ，可 节 省 煤 耗 及 厂 用电消耗。 5.烟气温度降低使脱汞的化学反应 朝 有 利 方 向 进 行 ，有 效 提 高 了 脱 汞 效 率 。 6.国外大量工程实践及国内案例证 明 ，低 低 温 电 除 尘 技 术 是 实 现 燃 煤 电 厂 节能减排的可靠技术之一。
作 为 一 种 高 效 烟 气 治 理 技 术 ，低 低 温 电 除 尘 技 术 在 日 本 已 得 到 广 泛 应用且效果良好。 国 内 电 除 尘 器 厂 家 从 2010 年 开 始 加 大 研 发 力 度 ，已 有 600MW 机 组 成 功 投 运 的 业 绩 。 我 们 有 理 由 相 信 ，低 低 温 电 除 尘 技 术 的 推 广 应 用 ，将进一步提高电除尘器的除尘效率，扩大其适用范围，尤 其 是 在 当 前 国 家 要 求 重 点 控 制 地 区 达 到 特 别 排 放 限 值 和 高 度 重 视 PM2.5 治 理 的 背 景 下 ，低 低 温 电 除 尘 技 术 将 显 示 出 明 显 优 势 。
低低温电除尘技术何以值得关注？
电 除 尘 器 具 有 高 效 率 、低 能 耗 、使 用 简 单 、维 护 费 用 低 且 无 二 次 污 染 等 优 点 ，对 国 内 大 部 分 煤 种 具 有 良 好 的 适应性。在国内外工业烟尘治理领 域 ，特 别 是 电 力 行 业 ，电 除 尘 一 直 占 据 主 导 地 位 ，是 国 际 公 认 的 高 效 除 尘 设 备 ，但 煤 种 会 影 响 其 除 尘 性 能 。 面 对 日 益 严 格 的 排 放 标 准 ，除 了 准 确 识 别 电 除 尘 器 对 煤 种 的 除 尘 难 易 程 度 、选 取 合 适 的 比 集 尘 面 积 外 ，合 理 选 择 烟 尘治理工艺路线也尤为重要。
相 关 研 究 表 明 ，经 电 除 尘 器 和 湿 法 脱 硫 系 统 后 ，PM2.5 在 总 尘 中 的 比 例 约 为 50% ，低 低 温 电 除 尘 技 术 可 大 幅 提 高 除 尘 效 率 ，实 现 低 排 放 ，在 大 量 减 少 总 尘 排 放 的 同 时 也 减 少 了 PM2.5 排 放量。
总 之 ，低 低 温 电 除 尘 技 术 通 过 大 幅 提 高 除 尘 效 率 ，减 少 了 PM2.5 排 放 ， 并 通 过 脱 除 大 部 分 SO3，有 效 减 少 了 大 气 中 硫 酸 盐 气 溶 胶（二 次 生 成 的 P M 2.5）的 生 成 。
低低温电除尘技术的节能体现在哪里？
●电除尘器入口烟气温度的降低，使 电场击穿电压上升，从而提高除尘效率。
从 以 下 经 验 公 式 可 以 看 出 ，排 烟 温 度 每 降 低 10℃ ，电 场 击 穿 电 压 将 上 升 3% ，从 而 提 高 电 场 强 度 ，增 加 粉 尘 荷 电 量 ，提 高 除 尘 效 率 。
公 式 中 ：U 击 — 实 际 击 穿 电 压（V）， U0— 温 度 为 T0 时 的 击 穿 电 压（V），Tt＝ 上 升 温 度（℃）＋ 273（K），T0＝ 273K 。
择 性 催 化 还 原 脱 硝 装 置 的 锅 炉 ，这 种 现 象尤为明显。蓝烟主要是由烟气中 SO3 产生的酸性气溶胶造成的。酸性气溶胶 的 粒 径 很 小 ，可 长 时 间 飘 浮 在 大 气 中 ，当 与 其 他 污 染 物（如 氨 、有 机 蒸 气 等）碰 撞 或 被 吸 附 在 固 体 颗 粒 物 表 面 时 ，与 颗 粒 物 中 的 碱 性 物 质 发 生 化 学 变 化 ，会 生 成 硫 酸 盐 气 溶 胶 ，其 粒 径 一 般 在 0.01μm～1μm 之 间 ，属 于 二 次 生 成 的 PM2.5，影 响 大 气 能 见 度 ，是 造 成 雾 霾 天 气 的“ 元 凶 ”之 一 。
低低温电除尘系统采用低温省煤器 降 低 烟 气 温 度 时 ，还 具 有 很 好 的 节 能 效 果 ，回 收 的 热 量 可 用 于 加 热 锅 炉 补 给 水 或 汽 机 冷 凝 水 ，提 高 了 锅 炉 系 统 的 热 效 率 ，节 约 煤 炭 消 耗 。
国内大部分燃煤火电机组都可采用 低低温电除尘器来大幅提高节能效果， 对实际排烟温度比设计排烟温度高很 多的机组效果尤为显著。以一台 600MW 机 组 配 套 低 低 温 电 除 尘 器 为 例 ，以 烟 气 降 温 幅 度 45℃ 、年 发 电 利 用 5800 小 时（100% THA 、75% THA 、 50%THA 三 种 工 况 的 运 行 比 率 分 别 为 20% 、60% 、20%）计 算 ，则 全 年 节 省 的 运 行 成 本 主 要 包 括 ：在 运 营 期 内 ，按 节 约Hale Waihona Puke Baidu
足 低 排 放 要 求 ，并 有 效 减 少 PM2.5 排 放。低低温电除尘系统采用低温省煤 器 时 ，还 可 以 将 回 收 的 热 量 加 以 利 用 ， 具有较好的节能效果。国内多个燃煤 电厂低低温电除尘器的成功投运证 明 ，这 一 技 术 可 以 很 好 地 满 足 最 严 格 的 排 放 标 准 要 求 ，具 有 显 著 的 经 济 效 益和广阔的市场前景。这一新型技术 的 开 发 应 用 ，不 但 扩 大 了 电 除 尘 器 的 适 用 范 围 ，而 且 为 实 现 节 能 减 排 开 辟 了一条新路径。