復合式煙氣調質技術在300MW 機組上的應用

侯敏堯，王 京，李 偉

（山西大唐國際云岡熱電有限責任公司，山西 大同 037000）

近幾年我國的空氣污染越發嚴重，霧霾天氣嚴重危害著人們的健康，國家于2011 年重新制定了《火電廠大氣污染物排放標準》（GB/T 13223-2011），其中燃煤產生的粉塵的控制排放濃度最高限也從之前的100 mg/m3的標準提升到30 mg/m3，這對電除塵器的除塵效果提出了更高的要求。提升電除塵的除塵效率有兩方面可以改變：①對電除塵進行改造（電除塵擴容加寬加高和增加布袋除塵器）；②用煙氣調質技術降低粉塵濃度。對電除塵改造成本高，占地面積大，煙氣調質技術更靈活而有效。

1 SO3 煙氣調質技術原理

飛灰比電阻對電除塵除塵效率的影響最為明顯，比電阻在104～1010Ω·cm 之間的飛灰是最容易被電除塵收集的，比電阻過高或者過低均難以收集。若粉塵層的比電阻超過臨界值1010Ω·cm，則電暈電流通過極板上的粉塵時就會受到限制，影響粉塵粒子的荷電量、荷電率和電場強度等，使電除塵效率大幅下降，電極上電荷不易釋放，壓降較大。當粉塵比電阻達到1012Ω·cm 時，會產生比較嚴重的反電暈，電流增大，電壓降低，收塵效率大幅下降。

2 NH3 煙氣調質技術原理

加入NH3可以提高粉塵的粘附性，可以增加粉塵顆粒之間的粘附力，使粉塵被粘連在一起，起到架橋作用，增大粉塵粒徑，有利于振打；還可以減少二次揚塵。NH3可與煙氣中的酸性物質（如SO3）反應生成NH4HSO4，過量的SO3則可以生成（NH4）2SO4。生成的NH4HSO4或（NH4）2SO4可增大兩極間的細顆粒濃度，增大了電場中的電荷量，提高了擊穿電壓和火花電壓，有利于電除塵提高運行電壓，提高除塵效率。另外，加入NH3可降低煙氣酸度，減少對設備的腐蝕。

3 復合式煙氣調質技術的研究

由于SO3煙氣調質和NH3煙氣調質單獨使用都有其局限性，故提出了復合式煙氣調質技術，將兩者結合起來。

復合式煙氣調質技術原理如下：在煙氣中噴入適量的SO3調質劑，SO3與煙氣中的水分生成H2SO4和硫酸鹽電解質，吸附在粉塵顆粒上形成導電薄膜，增加粉塵的荷電性，降低粉塵的比電阻，調節在易被電除塵收集的范圍內，荷電后的粉塵被吸附在電除塵極板上，便于收集。

之后，再向煙氣中噴射入適量NH3，與部分H2SO4分子化合生成NH4HSO4和（NH4）2SO4，NH4HSO4和（NH4）2SO4可明顯增大粉塵的粘附力，使細微粉塵碰撞粘附到大顆粒粉塵上，增加電除塵器對細顆粒的捕集效率，使煙氣中細微粉塵的含量大幅降低。同時，粉塵的平均粒徑也相應增大，收塵效率提高到99.8%以上，排放達到30 mg/m3以下。沒有附著在粉塵顆粒表面上的NH4HSO4和（NH4）2SO4，會很均勻的分布在煙氣中形成空間電荷，改善電場工作環境，提高電場擊穿電壓，也會提高電除塵的除塵效率。

4 復合式煙氣調質技術的應用

某電廠每臺鍋爐配置雙室五級電場靜電除塵器。鍋爐煙氣流經靜電除塵器的五個串聯電場進行除塵后，由煙囪排出。該靜電除塵器的本體由山西電力環保設備廠制造，電控部分由中荷環保三相電源。參數如表。靜電除塵器于2009 年開始運行，是按照100mg/Nm3排放標準設計的，煙塵的排放必須滿足新排放標準≤30mg/Nm3，因現有電除塵器運行時遠遠達不到國家新的排放標準，必須對除塵系統進行改造。

表1

SO3調質是將純度99.99%的固態硫磺在硫磺罐中被蒸氣溶化，由硫磺泵經計量裝置輸送到燃燒室中，與熱空氣混合燃燒生成SO2，SO2經過V2O5催化室生成SO3，由布置在煙道上的SO3噴槍噴入煙道與煙氣中的水分子結合生成H2SO4分子。NH3調質是從現有脫硝系統還原劑（NH3）制備區接入氨氣，現有脫硝系統還原劑制備區產生的氨氣體積濃度為5%，可以滿足本項目氨氣體積濃度需求，氨氣管道和系統集裝箱連接，經過系統集裝箱內的氨氣計量調整裝置計量后由噴槍噴入電除塵器入口煙道，與煙道中的H2SO4化合生成NH4HSO4。硫磺的燃燒量隨鍋爐負荷變化，整個系統采用PLC 程序控制，系統全自動運行，人機界面實時監控。

煙氣調質未投運（負荷260MW）：

濾筒編號01 07 08#1 脫硫入口折算煙塵濃度(α=1.4)43.4mg/m3 49.3mg/m3 43.5mg/m3#1 脫硫入口折算前煙塵濃度46.0mg/m3 52.3mg/m3 46.1mg/m3

只投入SO3調質（負荷280MW）：

濾筒編號24 25 26#1 脫硫入口折算前煙塵濃度25.3mg/m3 29.5mg/m3 27.4mg/m3#1 脫硫入口折算煙塵濃度（α=1.4）23.9mg/m3 27.8mg/m3 25.8mg/m3

SO3及氨氣調質全部投入（負荷270MW）：

#1 脫硫入口折算煙塵濃度（α=1.4）13.4mg/m3 11.8mg/m3 16.1mg/m3濾筒編號34 35 36#1 脫硫入口折算前煙塵濃度14.5mg/m3 12.7mg/m3 17.4mg/m3

本項目的改造滿足環保的要求，為電廠取得了良好的經濟效益和社會效益，也為燃煤電廠除塵器提效改造提供了有效手段，具有很高的推廣價值。