以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路
煙氣污染物協同治理系統是在充分考慮燃煤電廠現有煙氣污染物脫除設備性能(或進行適當的升級和改造)的基礎上,引入“協同治理”的理念建立的,具體表現為綜合考慮脫硝系統、除塵系統和脫硫裝置之間的協同關系,在每個裝置脫除其主要目標污染物的同時能協同脫除其它污染物,或為其它設備脫除污染物創造條件。
煙氣超低排放協同治理典型技術路線包括:以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路線和以濕式電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路線。
本期我們將介紹“以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路線”。
一、技術路線介紹
以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理典型技術路線為:脫硝裝置(SCR)→熱回收器(WHR)→低低溫電除塵器(低低溫ESP)→石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置(WFGD)→濕式電除塵器(WESP,可選擇安裝)→再加熱器(FGR,可選擇安裝)。
當燃煤電廠污染物需達到超低排放的要求時,可采用以低低溫電除塵技術為核心的煙氣協同治理技術路線,如圖1所示。
當煙塵排放限值為5mg/m3,且不設置WESP時,低低溫電除塵器出口煙塵濃度宜小于20mg/m3,濕法脫硫裝置的除塵效率應不低于70%。
當煙塵排放限值為10mg/m3,且不設置WESP時,低低溫電除塵器出口煙塵濃度宜小于30mg/m3,濕法脫硫裝置的除塵效率應不低于70%。
圖1線圖
注:
當不設置再加熱器(FGR)時,熱回收器處的換熱量按上圖①所示回收至汽機回熱系統;
當設置再加熱器(FGR)時,熱回收器處的換熱量按上圖②所示至再加熱器(FGR)。
1.關鍵設備主要功能
(1)脫硝裝置(SCR)
主要功能是實現NOx的脫除,若通過在脫硝系統中加裝汞氧化催化劑,可提高元素態汞的氧化效率,有利于在其后的除塵設備和脫硫設備中對汞進行脫除。
(2)熱回收器(WHR)
主要功能是使煙氣溫度降低至酸露點以下,一般為90℃左右。此時,絕大部分SO3在煙氣降溫過程中凝結。由于煙氣尚未進入電除塵器,所以煙塵濃度高,比表面積大,冷凝的SO3可以得到充分的吸附,下游設備一般不會發生低溫腐蝕現象,同時實現余熱利用或加熱煙囪前的凈煙氣。
(3)低低溫電除塵器(低低溫ESP)
主要功能是實現煙塵的脫除,同時實現SO3的協同脫除。當煙氣經過熱回收器時,煙氣溫度降低至酸露點以下,SO3冷凝成硫酸霧,并吸附在粉塵表面,使粉塵性質發生了很大變化,不僅使粉塵比電阻降低,而且提升了擊穿電壓、降低煙氣流量,從而提高除塵效率。
低低溫電除塵器在除塵的基礎上對SO3的脫除率一般不小于80%,zui高可達95%。而且低低溫電除塵器的出口粉塵粒徑會增大,可大幅提高濕法脫硫裝置協同除塵效果。
(4)濕法煙氣脫硫裝置(WFGD)
主要功能是實現SO2的脫除,同時實現煙塵、SO3等的協同脫除。
采用單塔或組合式分區吸收技術,改變氣液傳質平衡條件,優化漿液pH值、漿液霧化粒徑、鈣硫比、液氣比等參數,優化塔內煙氣流場,改善噴淋層設計,提高除霧器性能等提高脫硫效率。
低低溫電除塵器的出口粉塵粒徑增大,WFGD出口的液滴中含有石膏等固體顆粒,要達到顆粒物的超低排放,WFGD的除塵效率可≥70%,提高其協同除塵效率的措施有:
1)較好的氣流分布;
2)采用合適的吸收塔流速;
3)優化噴淋層設計;
4)采用高性能的除霧器,除霧器出口液滴濃度為20mg/m3~40mg/m3;
5)采用合適的液氣比。
(5)濕式電除塵器(WESP)(可選)
(6)煙氣再熱器(FGR)
主要功能是將50℃左右的煙氣加熱至80℃左右,改善煙囪運行條件,同時還可避免煙囪冒白煙的現象,并提高外排污染物的擴散性,具體工程可根據環境影響評價文件或經濟性比較后選擇性安裝。
2.污染物協同脫除
脫硝、除塵和脫硫設施在脫除其自身污染物的同時,對其他污染物均有一定的協同脫除作用。各個設備處理的污染物協同脫除如表1所示,典型污染物治理技術間的協同脫除作用如表2所示。
表1各污染物協同脫除
表2典型污染物治理技術間的協同脫除作用
3.技術優勢
(1)該技術路線理念先進,現實可行;
(2)利用原有設備進行改造集成,初投資、運行成本增幅較小;
(3)不會造成新的二次污染及能源消耗轉移;
(4)具有良好的技術適應性,可應用于新建或改造機組;
(5)不同模塊間具有良好的集成性能,可根據不同排放要求進行有效組合。
二、可達到的性能指標
該技術路線可達到的性能指標如下:
(1)濕法脫硫系統的協同除塵效率≥70%,煙塵排放可達到10mg/m3甚至5mg/m3以下;
(2)SO2排放≤35mg/m3;
(3)NOX排放≤50mg/m3;
(4)SO3的脫除率≥80%,zui高可達95%以上。
三、適用條件
該技術路線的適用條件如下:
(1)灰硫比大于100;(關于灰硫比的計算在本專欄第三期時已介紹過)
(2)中、低硫且灰分較低的煤種;
(3)低低溫ESP出口煙塵濃度<15mg/m3時,電場數量一般應≥5個;除塵難易性為容易或較容易的煤種,ESP所需比集塵面積(SCA)一般應≥130m2/(m3/s);除塵難易性為一般的煤種,ESP所需SCA一般應≥140m2/(m3/s)。
對于灰硫比過大或燃煤中含硫量較高或飛灰中堿性氧化物(主要為Na2O)含量較高的煤種,煙塵性質改善幅度相對減小,對低低溫電除塵器提效幅度有一定影響。