600MW燃煤機組煙塵超低排放技術路線對比研究

王興輝，李浩

（內蒙古大唐國際托克托發電公司，內蒙古 呼和浩特 010216）

600MW燃煤機組煙塵超低排放技術路線對比研究

王興輝，李浩

（內蒙古大唐國際托克托發電公司，內蒙古 呼和浩特 010216）

本文通過對電力行業煙塵排放現狀及煙塵超低排放技術發展現狀進行分析，介紹了幾種常見的煙塵超低排放設備，分析其除塵機理及優缺點。通過對國內幾家具有代表性的火力發電廠進行實地觀測及煙囪入口處煙塵數據對比分析，得出目前兩種主流的、相對有效的煙塵超低排放的技術方法，為我國火力發電廠煙塵的超低排放改造提供了方向。

燃煤機組；煙塵超低排放；高效除塵除霧器；濕式電除塵器

隨著我國工業化進程的高速發展，經濟、城市化等進程的持續快速增長，大氣中各種污染物的含量急劇增加，霧霾的平均天數日益增長。我國“煤多、石油等不可再生能源儲量少”的現狀導致了燃料消費狀態仍然以煤炭資源的使用為主要途徑。燃煤火力發電廠仍將會是我國未來中期乃至長遠時期最主要的發電方式之一。

火力發電廠在日常工業生產過程中產生的煙氣污染物中含有的煙塵量較大，按照我國《大氣污染防治計劃》和《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》有關加大實施火電等重點行業環保升級、推進清潔生產和完善脫硝和除塵價格政策以及響應創建潔凈能源國家號召，落實內蒙古自治區政府環保廳超低排放要求，要求現有燃煤機組脫硫除塵系統升級改造滿足當地政府環保脫硫除塵超低排放要求（煙塵排放濃度不大于5mg/Nm3）。本文通過對現有煙塵超低排放技術進行分析，對比國內600MW火力發電機組煙塵超低排放技術路線及實測數據，提出了煙塵治理方案及滿足排放標準的改造路線。

1 電力行業煙塵排放現狀分析

據不完全統計，2014年我國燃煤火電行業共有3370家，裝機容量9.01×108kW，排放粉塵232.1×104t，其中，獨立運行的火力發電廠1934家，擁有4967臺發電機組，配套除塵設備5314套，排放煙塵/粉塵量為185.4×104t。自備火力發電廠1436家，有2750臺發電機組，排放煙塵/粉塵量為46.5×104t。

2015年我國燃煤火電行業增長為3513家，裝機容量9.48×108kW，排放粉塵252.3×104t。其中，獨立運行的火力發電廠1983家，擁有5093臺發電機組，配備除塵設備5497套，排放煙塵/粉塵量為201.1×104t。自備火力發電廠1560家，有2903臺發電機組，排放煙塵/粉塵量為51.2×104t。2014年、2015年電力行業煙塵排放量如下表1所示。

由表1可以看出，2014年電力行業煙塵排放總量占工業煙塵排放總量的比例為19.7%，2015年占比為16.3%，同比下降3.4%；2014年電力行業煙塵排放總量占煙塵排放總量的比例為17.15%，2015年占比為14%，同比下降3.15%。2015年電力行業煙塵排放量占比相對2014年整體呈下降趨勢，但仍是煙塵排放大戶，所以在全中國范圍內的火力發電廠推行煙塵超低排放意義重大。

2 煙塵超低排放技術發展現狀

2.1 煙塵超低排放技術機理

煙塵超低排放技術機理主要有通過重力選擇性分離、凝聚分離、靜電場力驅動分離、煙塵碰撞慣性力分離等幾大種類，根據煙塵中粉粒固有特性的不同，采用的分離機理不盡相同。煙塵超低排放除塵設備主要是選擇性的采用一種或者多種除塵方式相結合進行粉塵去除，提高除塵效率。煙塵超低排放除塵設備按其機械結構形式的不同可以分為機械振打式、靜電吸附式等幾大類。

表1 2014年、2015年電力行業煙塵排放量

2.2 煙塵超低排放技術現狀

（1） 靜電除塵器。靜電除塵器的工作機理是通過安裝高壓電場使得煙塵和空氣的混合物產生電離現象，空氣流的粉塵粒子帶電荷，其在電場力的作用下與空氣產生分離現象。在裝置的殼體內部分布著許多組陰極線和與之配套的陽極板，當設備給陰極線組和陽極板供給直流電時，靠近放電極部位的空氣被電離，其中那個正離子快速移動至放電級，而電子則擴散至外區域。當電廠排放的煙塵混合氣流通過該區域時，大部分粉塵粒子帶負電荷，在殼體內部電場力的左右下移動至陽極板位置，與陽極板接觸釋放電荷后脫落，產生煙塵與空氣分離去除的現象。該除塵器適用于煙塵粒子與空氣混合狀態溫度較高、氣流壓力大的場合。且在排放煙氣混合物量較大的情況下，采用靜電除塵器的運行經濟性越好。

（2） 袋式除塵器。袋式除塵器是一種干式過濾除塵設備，其作用對象主要為微小及離散型的粉塵顆粒。除塵工況運行時，煙氣和粉塵混合物經過除塵裝置時，相對較大的粉塵顆粒在重力選擇作用下自由落進灰斗中，相對較小的粉塵顆粒則通過濾袋選擇隔離使得粉塵和煙氣實現分離。袋式除塵設備具有結構簡單，維護操作方便，煙塵去除效率較高等優點，但隨著使用時間的增長，該除塵設備濾袋的除塵效果會越來越差，需要定期清灰或更換濾袋。

（3）濕式電除塵器。濕式電除塵器是目前比較新式的一種對微粉塵進行處理的設備，是治理大氣粉塵污染的理想設備。它與靜電除塵器和袋式除塵器的除塵機理相同，主要是靠微粉塵帶電后在電場作用力的影響下達到收塵裝置，它們的區別在于需要凈化的煙塵含水量以及處理收塵裝置上積累的灰塵的方式不同。濕式電除塵裝置一般用來處理含水量較高的煙塵氣體，同時采用水流沖洗的方式清除收塵裝置上面積累的粉塵。

（4）高效除塵除霧器。高效除塵除霧技術是采用高效能的設備凈化飽和狀態的煙塵氣體中的粉塵和液體。從濕法脫硫裝置中出來的煙塵氣體中，粉塵與液體相互混合，而高效除塵除霧裝置就是煙塵氣體在裝置內劇烈的運動過程中通過液體的相互凝聚自重掉落、裝置的捕捉以及細小液滴的湮滅三種不同的運動狀態，將煙塵氣體中的液滴清除的同時達到除塵的目的。

3 基于實測的國內600MW燃煤機組超低排放技術路線效果對比分析

本文通過對國內幾家具有代表性的幾家火力發電廠600MW超低排放燃煤機組進行實地考察，并對使用自動煙塵測試儀對機組常規污染物粉塵濃度進行抽樣測試，選取不同時間段煙囪入口煙塵濃度樣本取平均值，分析不同超低排放技術機理的除塵效果。對比結果如表2所示。

表2 600MW超低排放燃煤機組對比結果

由表2可以看出,內蒙古某電廠煙塵超低排放采用國電清新專利的高效除塵除霧器，采樣煙囪入口處煙塵平均濃度為1.11 mg/Nm3；浙江及湖南兩家具有代表性的電廠采用濕式電除塵器，采樣煙囪入口處煙氣粉塵的平均濃度分別為1.3 mg/Nm3及1.78 mg/Nm3。均達到燃氣輪機的排放標準（煙塵濃度不大于5mg/Nm3）。目前選用高效除塵除霧器和濕式電除塵器是行之有效兩種主流的煙塵超低排放方式。

4 結語

在環保要求不斷提高的大環境下，對煙塵排放限值的要求越來越高。本文通過對電力行業煙塵排放情況及煙塵超低排放技術發展形式進行分析，闡述了靜電除塵器、濕式電除塵器、高效除塵除霧器等幾種常見的煙塵超低排放設備。通過對國內幾家具有代表性的火力發電廠進行實地觀測及煙囪入口處煙塵數據對比分析，得出目前兩種有效的煙塵超低排放的技術方法，為國內火力發電廠煙塵超低排放改造提供了方向。

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1671-0711（2017）06（下）-0066-02