燃煤电厂烟尘超低排放技术措施研究

王娴娜，朱林，姜艳靓，王康

(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院，江苏南京210000;2.国电环保研究院，江苏南京210031)

燃煤电厂烟尘超低排放技术措施研究

王娴娜1，2，朱林2，姜艳靓1，2，王康1，2

(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院，江苏南京210000;2.国电环保研究院，江苏南京210031)

针对越来越严格的环保要求，介绍了原有的除尘技术，并对除尘器新技术改造方案进行了说明，其中重点对电袋复合代替静电除尘技术、在静电除尘器中增置旋转电极、更改工频电源为高频电源、在电除尘器前加装低温换热器、脱硫后增加湿式电除尘器技术等方案进行比较分析。为了达到超低排放要求，对不同的烟尘超低排放实践工艺进行了说明，并结合东部沿海地区可再生能源发展空间有限的实际情况，提出加快推广超低排放技术在现有燃煤电厂的应用，实现传统煤电产业和环保产业的转型升级。

燃煤电厂;超低排放;技术改造

0 引言

近年来，全国平均雾霾天数日益增多，霧霾严重影响人们身心健康和正常生活。实际上，雾霾天气的形成与一次细颗粒物PM2.5的排放及环境空气中二次细颗粒物的形成密切相关［1］。中国“多煤、少油、缺气”的资源禀赋决定了能源消费中仍将以煤炭为主，燃煤发电仍将是中国中长期内主要发电方式［2］。新的《火电厂大气污染排放标准》(GB 13223－2011)要求在一般地区粉尘排放限值30mg/m3，重点地区烟尘排放限值20mg/m3。为此，国内许多电厂安装了电袋复合除尘器，基本达到排放要求。2014年9月12日，国家发改委、环境保护部、能源局联合印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014－2020)》的通知中，强调严控大气污染物排放，东部地区11个省市新建燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值，在基准含氧6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3，中部地区8省则要求接近或达到燃气轮机组排放限值，鼓励西部地区接近或达到燃气轮机组排放限值。针对越来越严格的环保要求，本文结合某些电厂超低排放的成功案例，介绍了新型除尘技术的实际应用情况。

1 原有除尘器技术

目前国内比较成熟且适用于各级容量机组的除尘技术主要是静电除尘器和袋式除尘器。

静电除尘器使用周期长、维护费低且适用性较广泛，国内电除尘器出口烟尘浓度限制为20mg/m3时，50%以上的煤种适用常规电除尘器［3］;但静电除尘器耗电量大，设备复杂、占地大并且对粉尘比电阻要求较高。对除尘效率低于99.8%，通常选用电除尘器。像神府东胜煤、晋北煤等电除尘器适应性较好的煤种，宜选用电除尘器。

布袋式除尘器对粉尘气流量的变化适宜性强，具有除尘效率高，运行稳定，适用范围广，操作维护容易并且可处理高温、高比电阻的粉尘［4－5］，但布袋除尘寿命主要取决于滤袋的使用寿命，不适宜于黏结性强及吸湿性强的粉尘，特别是烟气温度不能低于露点温度，否则会产生结露，致使滤袋堵塞。像准格尔煤、宣威煤、澳大利亚煤等电除尘器适应性差的煤种，不宜选用常规电除尘器，可选用布袋除尘器。

2 除尘器新技术改造方案

近几十年来我国在电除尘器性能上不断进行技术改造与创新，提高了电除尘器的除尘效率。根据目前国内电除尘器应用情况，比较成熟的电除尘新改造技术主要包括:更换静电除尘技术和布袋除尘为电袋复合除尘器技术;在静电除尘器中增置旋转电极;更改工频电源为高频电源;在电除尘器前加装低温换热器;脱硫后增加湿式电除尘器技术等。当要求除尘效率99.8%～99.85%时，一般采用电除尘器加高频电源、旋转电极等技术;而要求除尘效率高于99.85%时，不宜选用常规的电除尘器，可考虑采用低低温电除尘器技术、超净电袋除尘器技术。

2.1 电袋复合代替电除尘技术

电袋复合除尘器是将电除尘的荷电除尘及袋除尘的过滤拦截机理有机结合的一种除尘器。电袋复合除尘器具有长期、稳定低排放的特点，且不受煤质变化的影响，最适合中国煤质多变的条件［6］。在一般情况，电袋复合除尘器可保证除尘器出口烟气粉尘浓度为20～30mg/m3，但烟气在流经脱硫吸收塔时，可能会夹带细石膏颗粒导致粉尘浓度有所增加，因此除尘方式要创新。

2.2 电除尘器的改造

2.2.1 增置旋转电极

旋转电极源于日本日立公司开发的一种新结构的电除尘器，采用可移动的收尘极板和可旋转的刷子来构成移动电极电场，应用于电除尘器的后级电场。该技术的优点:保持阳极板清洁，避免反电晕;减少二次扬尘;减小占地面积。华电句容电厂2× 1000MW机组，五电场电除尘器，五电场安装旋转电极，除尘器出口烟尘达10～20mg/m3。

2.2.2 改工频为高频电源

高频电源是一种利用高频开关技术而形成的逆变式电源，其供电电流由一系列窄脉冲构成。高频电源采用三相平衡电源，对电网影响小，无缺相损耗，比工频电源对复杂多变的烟气工况具有更强的适应性［7－8］。就南京某电厂1号炉1台电除尘器配备工频电源、2号炉1台除尘器配备高频电源。

该电厂2号炉配套的高频电源与1号炉配套的工频电源相比较，高频电源安装更方便、操作更简单，可降低烟尘排放40%～60%，相比工频电源可节约电耗40%～80%。配合电除尘器，除尘效率能达到99.80%～99.85%。

2.2.3 低/低低温电除尘技术

低温静电除尘器利用烟气换热器，将烟气温度降低至高于烟气酸露点温度。电除尘器的运行烟温下降后，烟气的比电阻下降，提高了除尘效率［9］。漕泾电厂1000MW机组在除尘器进口加装烟气余热利用换热器后，烟温从123℃降至约105℃，电除尘器效率从99.81%提至99.87%，出口排放浓度从21.57mg/m3降至14.29mg/m3，在投运1年多的时间里运行良好。

低低温除尘器进口的烟气温度为85～95℃左右。比低温电除尘器将烟气下降的温度更低，降低飞灰比电阻和烟气流速，比常规电除尘器可少用一个电场［10］。2013年7月实测南昌发电厂1号机组低低温电除尘器，入口烟温由140℃下降到95℃，除尘器出口烟尘浓度由58mg/m3下降到16mg/m3，除尘效果明显。

2.3 增加湿式电除尘技术

湿式电除尘器将水喷至极板上使粉尘冲刷到灰斗中随水排出，可以避免已捕集粉尘的再飞扬，达到很高的除尘效率，同时还可以消除“石膏雨”现象［11］。国外该技术已很很熟，从美国和日本电厂的运行情况来看，湿式除尘器能够长期稳定地除去烟尘，并且烟气浓度可以控制在10mg/m3以下，去除率在70%以上，对汞控制效果也很好。但初始投入成本较高、耗水量大、污水需要处理、在高粉尘浓度或高NOx浓度的烟气条件下，不宜采用湿式电除尘器［12］。日立湿式静电除尘器于2001年应用于中部电力的碧南电厂4、5号1000MW机组。运行状况良好，常年维持在2～5mg/m3，煤质较好情况最低达到1mg/m3。国内南京国电山大能源公司研发的湿式静电除尘器技术，于2012年8月在国电益阳电厂300MW机组上进行应用，效果良好。浙江六横电厂、国华舟山电厂投运的湿式静电除尘器，测得出口烟尘浓度也都低于5mg/m3。

3 烟尘超低排放实践工艺

为达到烟尘超低排放(小于10mg/m3)，福建龙净环保股份有限公司提出了一种无须湿式电除尘的超级除尘技术，该工艺由超净电袋复合除尘器和超净吸收塔组成，粉尘总排放浓度可低于5mg/m3。该工艺可节省水资源，避免水的二次污染。

神华国华舟山电厂二期1×350MW的超临界燃煤4号机组，其烟尘处理主要配套采用了高频电源(常规四电场+旋转电极)静电除尘装置+湿式电除尘装置，所排放的烟尘浓度低于5mg/m3。4号机组的静电除尘器采用4个电极+1旋转电极，旋转电极使用的清灰刷，克服了“反电晕”和“二次扬尘”，且烟尘出口浓度不高于20mg/m3。4号机组环保设施的亮点在于安装了湿式电除尘，利用喷水雾化对极板冲洗，很好的消除反电晕现象。

目前国内湿式电除尘器技术主要是三大类:一类是吸收引进的日本三菱、日立等企业的以阳极板为不锈钢材质;一类是山东山大自主研发的阳极板为柔性纤维织物;还有就是南京国电环保科技、西安热工研究院、宜兴成套化工设备有限公司自主研发的阳极板为导电玻璃钢阳极技术。舟山4号机组的阳极板引进的是日本三菱重工的不锈钢材质，该技术与其他技术的主要差别是采用了连续喷雾的方式和板式阳极结构。相关数据显示，湿式电除尘器出口烟尘浓度为2.01mg/m3(6%O2)，相比入口烟尘浓度下降了6.47mg/m3，除尘效率达76.3%。

浙能集团在嘉电三期7、8号两台百万燃煤机组也已开展超低排放示范工程，在建的六横电厂2× 1000MW、台二电厂2×1000MW燃煤机组等烟气超低排放项目也已全面同步建设［13］。六横电厂超低排放系统按年发电5500h计，项目实施后每台机组一年可减排SO2270t、NOx820t以及烟尘540t。

4 结论与建议

(1)目前围绕满足超低排放标准的要求，多种除尘器新技术的开发和研究不断呈现新成果，特别是湿式电除尘器、低低温电除尘等新技术的推广应用为燃煤电厂实现10mg/m3超低排放进一步创造了条件，国内大量燃煤电厂已投运大型机组配套的除尘新技术，甚至有部分电厂实现了烟尘污染浓度低于5mg/m3的情况。

(2)对于可再生能源发展空间有限的东部沿海地区而言，实施烟气超低排放是传统燃煤电厂产业发展的一条新路。加快推广超低排放技术在现有燃煤电厂的应用，实现传统煤电产业和环保产业的转型升级势在必得。

(3)适度开放东部沿海地区清洁煤电项目的建设，在保证烟尘浓度低于10mg/m3的前提下，建议利用原有设备进行改造集成，减少初投资和运行成本，更经济、节能的组合各项技术。

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Measures of ultra－low emission technology of coal－fired power plant smoke

According to increasingly stringent environmental requirements，describes the original dust removal technology，then describes the new transformation program of dust，which focuses on electricity instead of static dust bag composite technology，electrostatic precipitator home by rotating electrode，changing the frequency power for high－frequency power，the installation of low－temperature heat exchanger before electrostatic precipitators and wet electrostatic precipitator technology.In order to achieve ultra－low emission requirements，it describes the different soot ultra－low emission technology practice，combined with the eastern coastal areas of renewable energy development in the limited space of the actual situation，to speed up the promotion of ultralow emission technology in existing coal－fired power plants，coal industry and environmental protection of traditional industries the transformation and upgrading.

coal－fired power plants;ultra－low emissions;technological innovation

X701.2

B

1674－8069(2015)04－047－03

2015-03-07;

2015-05-21

王娴娜(1990-)，女，江苏盐城人，硕士，主要研究方向大气污染控制技术及工程。E－mail:wangxianna@sina.com