燃煤电厂颗粒物排放控制和技术进展
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3.1低低温电除尘技术
低低温技术除尘提效的核心措 施就是在传统干式电除尘器之前布 置了一级MGGH(余热回收)，将电除尘器的运 行温度降低至低低温状态。 优点： a）任何烟尘基本都没有高比电阻状 态，不会发生反电晕现象。 b）烟气温度降低使得烟气量减小， 烟气通过电场的流速降低，停留时 间增加，相当于电除尘器的比集尘 低低温电除尘技术工艺流程图 面积增加。 c）排烟温度降低还会使电场击穿电压升高， 从而提高电除尘的除尘效率 d）起SO3调质的作用，可以大大提高电除尘器性能。 同时SO3的去除避免了下游设备因SO3引起的酸腐蚀问题
声团聚
化学团聚 通过在烟气中添加团聚剂，从而增大细颗粒物的粒径，
进而被除尘设备脱除。根据团聚剂加入位置的不同，可分为燃烧中化学团聚 和燃后区化学团聚。
在温度较高的环境下，细颗粒物在布朗运动的作用下互相 之间发生碰撞，从而实现团聚。此即为热团聚，又称为布朗团聚。
Biblioteka Baidu
④热团聚
3.8电袋复合除尘器结构：
感谢
低低温电除尘技术的三种布置方案
方案一
方案二
方案三
3.2高频电源
高频电源三相交流输入整 流为直流电源，经全桥逆 变为高频交流，随后升压 整流输出直流高压。高频 电源工作频率可达40kHz。
高频电源的基本原理
高频电源具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、成套 设备集成一体化、转换效率与功率因数高、采用三相电源对电网影响 小等显著优点，特别是可大幅度提高除尘效率，极大拓展了电除尘器 的适应范围。
3.4湿式电除尘器
湿式电除尘器结构与常规电除 尘器结构基本类似，所不同的是湿 式电除尘器取消了传统的振打清灰 方式，而用一套喷淋系统取代振打 系统用以清灰。 湿式电除尘器克服传统干式电 除尘技术的反电晕与二次扬尘等瓶 颈限制，具有极高的除尘效率。一 般设置于湿法脱硫后的烟气处理，可以 有效控制PM2.5细微颗粒物、SO3酸雾、 气溶胶、汞等重金属和二噁英等复合污 染物，达到粉尘接近零排放的目标。
湿式电除尘器的结构示意图
3.5烟气调质 烟气调质技术是通过向烟气中喷入一些物质以调整 烟气的组分及某些物理特性，从而降低粉尘比电阻，提 高电除尘效率。 目前，普遍应用的是SO3烟气调质技术，即向烟气 中喷入SO3气体，利用其易冷凝和吸附于粉尘表面的特性， 使得粉尘表面形成酸膜，从而形成导电通道，降低粉尘 比电阻，提高除尘效率。 该技术适用于粉尘比电阻高的老机组提效项目，以 及设计煤和校核煤差异较大的新建机组。
一体式 分体式
电除尘器
袋式除尘器
电袋复合除尘器优点 a)技术安全可靠，机理科学，除尘效率高
b)不受粉尘特性的影响，适应性强 c)阻力低，压降小，滤袋寿命长 d)占地空间小，投资和运行费用低
小结--燃煤电厂除尘方式的选择
国内现有的电除尘 器大多数是在近几年 建成投产的，除尘器 具备一定规格（大多 数比集尘面积大于或 接近100m2/m3/s）， 除尘效率较高。在新 标准出台后，大多数 除尘器与新标准差距 并不大，简单地改造 成袋式除尘器势必会 造成国有资产的重大 浪费。
20mg/Nm3
二、目前的主流控制技术--电除尘技术
典型的燃煤电厂废气净化系统
锅 炉
通过这个系统能够很好的达到脱硝、 脱硫、除尘的的效果。 800-900℃
烟 囱 硫湿 塔式 脱
150-200℃ 50-70℃
脱硝 300-400℃ 空预器
除尘器
如下图，我们可以看出，现阶段我国燃煤电厂主流除尘方式还是 采用电除器。通过静电除尘器（ESP）和湿式脱硫（WFGD）,理论能 够达到99.9%的除尘效率，运行很好的系统能够将烟尘浓度控制在 10mg/Nm3以下。
参考文献
• 1.GB 13223-2011, 火电厂大气污染物排放标准[S]. 中国环境科学 出版社, 2011. • 2.赵珂. 北京某燃煤电厂颗粒物的排放特征与环境影响研究[D]. 成 都理工大学, 2013. • 3.狄华娟, 郭彦鹏. 低PM2.5排放的燃煤电厂除尘系统改造技术进展 [J]. 城市环境与城市生态, 2015. • 4.邵靖邦. 电厂锅炉类型与成灰特性[J]. 粉煤灰, 1997, 01期. • 5.魏建鹏, 朱江, 雷新政. 电袋复合式除尘器改造的技术探讨[J]. 环境 保护与循环经济, 2014, 第5期:28-31. • 6.刘芳, 顾国维, 韩作振. 锅炉类型与粉煤灰的物相特征[J]. 同济大学 学报：自然科学版, 2003, 08期:990-994. • 7.邹春蕾. 火电厂除尘改造遭遇“三岔口”[J]. 中国电力报
颗粒物的粒径分布
1.2燃煤电厂颗粒物排放标准
1980以前，火电厂执行《工业“三废”排 放试行标准》，除尘效率80--90%即可达 标 1991年，《燃煤电厂大气污染物排放标准》 （GB13223--1991），烟尘浓度 2000mg/Nm3甚至≦3000mg/Nm3即可达标 1996年，《火电厂大气污染物排放标准》， 将排尘浓度限值提高到200--600mg/Nm3 2003年，《火电厂大气污染物排放标准》 （GB13223--2003），规定新建火电厂执 行50mg/Nm3
课程汇报题目
燃煤电厂颗粒物的产生排放 和控制技术进展
汇报人：李元元 明大成 龚雄虎 唐南 刘石香
周霞
主要内容
1
概述
2
3
目前的主流控制技术
展望
一、概述
1.1燃煤电厂颗粒物的产生
燃煤电厂工艺流程示意图
燃煤电厂三大系统
颗粒物的主要来源
燃烧系统 （锅炉）
燃煤电厂
汽水系统
电气系统
锅炉中煤粒的燃烧及其排放颗粒物的组成
3.6移动电极
收尘原理：阳极板在驱动轮的带动下 缓慢地上下移动，附着在极板上的粉 尘随极板转移到非收尘区域，被正反 两把转动清灰刷刷除，粉尘直接刷落 于灰斗中，减少了二次扬尘。 优点：由于集尘极能保持清洁状态且 粉尘在灰斗中被清除，有效克服了困 扰常规电除尘器对高比电阻粉尘的反 电晕及振打二次扬尘等问题，可以提 高除尘效率。 缺点：极板和清灰刷驱动电机消耗了 移动电极原理示意图 额外的电功率由于运动配合部件繁多，其 所需要的制造以及安装水平也很高。另外，还增加了维护保养的难度。
煤的任何反应时刻煤粒都是由水分、原煤、焦 炭(即炭)和灰分(矿物质)四部分组成。 煤粒的反应包括煤粒的加热、着火、 煤的挥发分的析出、挥发分的燃烧、 焦炭反应和燃烧、矿物质转化。 燃烧形成颗粒物的化学组成异常复 杂,总体上由水溶性离子(如S042-、NCV、 Cr、NH4+、K+、Ca2+等)、含碳组分 (有机碳、元素碳等)和无机元素(如 Si、A1、Fe等地壳元素)组成为主。
基本结构：
放电集、集尘集、电极清 灰装置、气流分布装置、 外壳、供电设备。 原理： 电晕放电与空间电荷形成
粒子荷电
粒子沉降 粒子清除 电除尘器的结构
优点：压力损失小，仅100~~200Pa
处理效率高达99.99%，能捕集1um以下的 细微粉尘 处理气量大，可用于高温、高压、高湿场 合
三、展望--电除尘新技术
现行的标准--《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223--2011）
燃料和热能 污染物项目 转化设施类 型 试用条件 限值 污染物排放 监测位置
表1
燃煤锅炉
烟尘
全部
试用条件
30mg/Nm3
限值
烟囱或烟道
污染物排放 监测位置 烟囱或烟道
表2
燃料和热能 污染物项目 转化设施类 型 燃煤锅炉 烟尘
全部
3.3机电多复式双区
在电除尘器的末电场使用 机电多复式的双区电厂，不仅 可将粉尘荷电区和收尘区分开 ，而且能采用连续多个小双区 进行复式配置。 由于收尘区采用了高场 强的圆管+板式的极配形式， 双区电除尘器的结构 实现了高电压低电流的运行特性， 可以有效提高对电除尘器末电场细微粉尘 的捕集，并可以抑制高比电阻粉尘的反电 晕与低比电阻粉尘的二次反弹现象，同时 管式电极还可以收集荷正电的粉尘，从而 提高除尘效率。
•8.姜雨泽, 宋荣杰. 火电厂除尘技术的发展动态研究[J]. 环境科学与技 术, 2008, 08期:59-64. •9.帅伟, 陈瑾, 王临清,等. 火电厂除尘技术如何适应新标准[J]. 环境保 护, 2014, 07期. •10.李奎中, 莫建松. 火电厂电除尘器应用现状及新技术探讨[J]. 环境工 程技术学报, 2013, 03期:231-239. •11.贺晋瑜, 燕丽, 雷宇,等. 我国燃煤电厂颗粒物排放特征[J]. 环境科学 研究, 2015. •12.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, 第4期:48-54. •13.李汇才. 珠江电厂除尘器改造工程研究[D]. 华南理工大学, 2014. •14.舒英钢. 燃煤电厂电除尘技术综述[J]. 中国环保产业, 2013, 第12期 :7 •15.陈国榘. 适应新排放标准的火电厂除尘技术[J]. 科技导报, 2010, 03 期(03):90-95.
3.7团聚（凝并）技术
团聚（凝并）技术是指微细颗粒物通过物理或化学的途径互相接触而结 合成较大颗粒的过程。该 过程可以作为除尘器的前处理阶段，从而能够提高 传统除尘器的除尘效率， 达到控制细颗粒物排放的目的。 电凝并 通过提高微细颗粒物的荷电能力，促使微细颗粒物以电泳 方式到达飞灰颗粒表面，从而增强颗粒间的团聚效应。 利用声波促进烟气中细颗粒物的相对运动，从而使细颗粒 物碰撞凝结长大。 声波团聚可以使细颗粒物瞬间团聚成较大尺寸的颗粒物， 这有利于后续的处理。
低低温技术除尘提效的核心措 施就是在传统干式电除尘器之前布 置了一级MGGH(余热回收)，将电除尘器的运 行温度降低至低低温状态。 优点： a）任何烟尘基本都没有高比电阻状 态，不会发生反电晕现象。 b）烟气温度降低使得烟气量减小， 烟气通过电场的流速降低，停留时 间增加，相当于电除尘器的比集尘 低低温电除尘技术工艺流程图 面积增加。 c）排烟温度降低还会使电场击穿电压升高， 从而提高电除尘的除尘效率 d）起SO3调质的作用，可以大大提高电除尘器性能。 同时SO3的去除避免了下游设备因SO3引起的酸腐蚀问题
声团聚
化学团聚 通过在烟气中添加团聚剂，从而增大细颗粒物的粒径，
进而被除尘设备脱除。根据团聚剂加入位置的不同，可分为燃烧中化学团聚 和燃后区化学团聚。
在温度较高的环境下，细颗粒物在布朗运动的作用下互相 之间发生碰撞，从而实现团聚。此即为热团聚，又称为布朗团聚。
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④热团聚
3.8电袋复合除尘器结构：
感谢
低低温电除尘技术的三种布置方案
方案一
方案二
方案三
3.2高频电源
高频电源三相交流输入整 流为直流电源，经全桥逆 变为高频交流，随后升压 整流输出直流高压。高频 电源工作频率可达40kHz。
高频电源的基本原理
高频电源具有输出纹波小、平均电压电流高、体积小、重量轻、成套 设备集成一体化、转换效率与功率因数高、采用三相电源对电网影响 小等显著优点，特别是可大幅度提高除尘效率，极大拓展了电除尘器 的适应范围。
3.4湿式电除尘器
湿式电除尘器结构与常规电除 尘器结构基本类似，所不同的是湿 式电除尘器取消了传统的振打清灰 方式，而用一套喷淋系统取代振打 系统用以清灰。 湿式电除尘器克服传统干式电 除尘技术的反电晕与二次扬尘等瓶 颈限制，具有极高的除尘效率。一 般设置于湿法脱硫后的烟气处理，可以 有效控制PM2.5细微颗粒物、SO3酸雾、 气溶胶、汞等重金属和二噁英等复合污 染物，达到粉尘接近零排放的目标。
湿式电除尘器的结构示意图
3.5烟气调质 烟气调质技术是通过向烟气中喷入一些物质以调整 烟气的组分及某些物理特性，从而降低粉尘比电阻，提 高电除尘效率。 目前，普遍应用的是SO3烟气调质技术，即向烟气 中喷入SO3气体，利用其易冷凝和吸附于粉尘表面的特性， 使得粉尘表面形成酸膜，从而形成导电通道，降低粉尘 比电阻，提高除尘效率。 该技术适用于粉尘比电阻高的老机组提效项目，以 及设计煤和校核煤差异较大的新建机组。
一体式 分体式
电除尘器
袋式除尘器
电袋复合除尘器优点 a)技术安全可靠，机理科学，除尘效率高
b)不受粉尘特性的影响，适应性强 c)阻力低，压降小，滤袋寿命长 d)占地空间小，投资和运行费用低
小结--燃煤电厂除尘方式的选择
国内现有的电除尘 器大多数是在近几年 建成投产的，除尘器 具备一定规格（大多 数比集尘面积大于或 接近100m2/m3/s）， 除尘效率较高。在新 标准出台后，大多数 除尘器与新标准差距 并不大，简单地改造 成袋式除尘器势必会 造成国有资产的重大 浪费。
20mg/Nm3
二、目前的主流控制技术--电除尘技术
典型的燃煤电厂废气净化系统
锅 炉
通过这个系统能够很好的达到脱硝、 脱硫、除尘的的效果。 800-900℃
烟 囱 硫湿 塔式 脱
150-200℃ 50-70℃
脱硝 300-400℃ 空预器
除尘器
如下图，我们可以看出，现阶段我国燃煤电厂主流除尘方式还是 采用电除器。通过静电除尘器（ESP）和湿式脱硫（WFGD）,理论能 够达到99.9%的除尘效率，运行很好的系统能够将烟尘浓度控制在 10mg/Nm3以下。
参考文献
• 1.GB 13223-2011, 火电厂大气污染物排放标准[S]. 中国环境科学 出版社, 2011. • 2.赵珂. 北京某燃煤电厂颗粒物的排放特征与环境影响研究[D]. 成 都理工大学, 2013. • 3.狄华娟, 郭彦鹏. 低PM2.5排放的燃煤电厂除尘系统改造技术进展 [J]. 城市环境与城市生态, 2015. • 4.邵靖邦. 电厂锅炉类型与成灰特性[J]. 粉煤灰, 1997, 01期. • 5.魏建鹏, 朱江, 雷新政. 电袋复合式除尘器改造的技术探讨[J]. 环境 保护与循环经济, 2014, 第5期:28-31. • 6.刘芳, 顾国维, 韩作振. 锅炉类型与粉煤灰的物相特征[J]. 同济大学 学报：自然科学版, 2003, 08期:990-994. • 7.邹春蕾. 火电厂除尘改造遭遇“三岔口”[J]. 中国电力报
颗粒物的粒径分布
1.2燃煤电厂颗粒物排放标准
1980以前，火电厂执行《工业“三废”排 放试行标准》，除尘效率80--90%即可达 标 1991年，《燃煤电厂大气污染物排放标准》 （GB13223--1991），烟尘浓度 2000mg/Nm3甚至≦3000mg/Nm3即可达标 1996年，《火电厂大气污染物排放标准》， 将排尘浓度限值提高到200--600mg/Nm3 2003年，《火电厂大气污染物排放标准》 （GB13223--2003），规定新建火电厂执 行50mg/Nm3
课程汇报题目
燃煤电厂颗粒物的产生排放 和控制技术进展
汇报人：李元元 明大成 龚雄虎 唐南 刘石香
周霞
主要内容
1
概述
2
3
目前的主流控制技术
展望
一、概述
1.1燃煤电厂颗粒物的产生
燃煤电厂工艺流程示意图
燃煤电厂三大系统
颗粒物的主要来源
燃烧系统 （锅炉）
燃煤电厂
汽水系统
电气系统
锅炉中煤粒的燃烧及其排放颗粒物的组成
3.6移动电极
收尘原理：阳极板在驱动轮的带动下 缓慢地上下移动，附着在极板上的粉 尘随极板转移到非收尘区域，被正反 两把转动清灰刷刷除，粉尘直接刷落 于灰斗中，减少了二次扬尘。 优点：由于集尘极能保持清洁状态且 粉尘在灰斗中被清除，有效克服了困 扰常规电除尘器对高比电阻粉尘的反 电晕及振打二次扬尘等问题，可以提 高除尘效率。 缺点：极板和清灰刷驱动电机消耗了 移动电极原理示意图 额外的电功率由于运动配合部件繁多，其 所需要的制造以及安装水平也很高。另外，还增加了维护保养的难度。
煤的任何反应时刻煤粒都是由水分、原煤、焦 炭(即炭)和灰分(矿物质)四部分组成。 煤粒的反应包括煤粒的加热、着火、 煤的挥发分的析出、挥发分的燃烧、 焦炭反应和燃烧、矿物质转化。 燃烧形成颗粒物的化学组成异常复 杂,总体上由水溶性离子(如S042-、NCV、 Cr、NH4+、K+、Ca2+等)、含碳组分 (有机碳、元素碳等)和无机元素(如 Si、A1、Fe等地壳元素)组成为主。
基本结构：
放电集、集尘集、电极清 灰装置、气流分布装置、 外壳、供电设备。 原理： 电晕放电与空间电荷形成
粒子荷电
粒子沉降 粒子清除 电除尘器的结构
优点：压力损失小，仅100~~200Pa
处理效率高达99.99%，能捕集1um以下的 细微粉尘 处理气量大，可用于高温、高压、高湿场 合
三、展望--电除尘新技术
现行的标准--《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223--2011）
燃料和热能 污染物项目 转化设施类 型 试用条件 限值 污染物排放 监测位置
表1
燃煤锅炉
烟尘
全部
试用条件
30mg/Nm3
限值
烟囱或烟道
污染物排放 监测位置 烟囱或烟道
表2
燃料和热能 污染物项目 转化设施类 型 燃煤锅炉 烟尘
全部
3.3机电多复式双区
在电除尘器的末电场使用 机电多复式的双区电厂，不仅 可将粉尘荷电区和收尘区分开 ，而且能采用连续多个小双区 进行复式配置。 由于收尘区采用了高场 强的圆管+板式的极配形式， 双区电除尘器的结构 实现了高电压低电流的运行特性， 可以有效提高对电除尘器末电场细微粉尘 的捕集，并可以抑制高比电阻粉尘的反电 晕与低比电阻粉尘的二次反弹现象，同时 管式电极还可以收集荷正电的粉尘，从而 提高除尘效率。
•8.姜雨泽, 宋荣杰. 火电厂除尘技术的发展动态研究[J]. 环境科学与技 术, 2008, 08期:59-64. •9.帅伟, 陈瑾, 王临清,等. 火电厂除尘技术如何适应新标准[J]. 环境保 护, 2014, 07期. •10.李奎中, 莫建松. 火电厂电除尘器应用现状及新技术探讨[J]. 环境工 程技术学报, 2013, 03期:231-239. •11.贺晋瑜, 燕丽, 雷宇,等. 我国燃煤电厂颗粒物排放特征[J]. 环境科学 研究, 2015. •12.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, 第4期:48-54. •13.李汇才. 珠江电厂除尘器改造工程研究[D]. 华南理工大学, 2014. •14.舒英钢. 燃煤电厂电除尘技术综述[J]. 中国环保产业, 2013, 第12期 :7 •15.陈国榘. 适应新排放标准的火电厂除尘技术[J]. 科技导报, 2010, 03 期(03):90-95.
3.7团聚（凝并）技术
团聚（凝并）技术是指微细颗粒物通过物理或化学的途径互相接触而结 合成较大颗粒的过程。该 过程可以作为除尘器的前处理阶段，从而能够提高 传统除尘器的除尘效率， 达到控制细颗粒物排放的目的。 电凝并 通过提高微细颗粒物的荷电能力，促使微细颗粒物以电泳 方式到达飞灰颗粒表面，从而增强颗粒间的团聚效应。 利用声波促进烟气中细颗粒物的相对运动，从而使细颗粒 物碰撞凝结长大。 声波团聚可以使细颗粒物瞬间团聚成较大尺寸的颗粒物， 这有利于后续的处理。