大型超净电袋复合除尘技术在土耳其的应用

曾晓芳

（福建龙净环保股份有限公司，国家环境保护电力工业烟尘治理工程技术中心，福建 龙岩 364000）

1 前言

随着大气污染问题日益严峻，我国的火电厂大气污染排放标准也日趋严格。烟尘排放限值从1996年的200mg/m3（标态干烟气，含氧量6%，下同），到2003年的50mg/m3，再到2011年的30mg/m3，经历了“三级跳”。近几年，雾霾频发，国家有关部门陆续出台了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014～2020年）》《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》等政策，我国进入了史上最严的超低排放（≤10mg/m3）时代。标准严格程度与发达国家相当，甚至处于领先水平。

同样，欧洲国家在大气污染问题爆发后也在不断严格排放标准。20世纪上半期，欧洲快速发展的工业化和城市化进程，诱发了“马斯河谷烟雾事件”和“伦敦烟雾事件”，造成了严重的环境、社会问题和经济损失。20世纪70年代以来，大气污染问题成为欧洲的主要政治关切之一，欧洲国家开始通过跨国的大气合作和本国的空气质量管理来改善大气环境质量[1]。欧盟通过实施大型燃烧装置大气污染物排放限值指令加强燃煤电厂污染排放控制，出台多次指令，包括1987年当时的欧洲共同体出台的首部《大型燃烧企业大气污染物排放限值指令》（88/609/EEC）以及2002年修订的《大型燃烧企业大气污染物排放限制指令》（2001/80/EC）[2]，要求进一步加严污染物排放限值，颗粒物排放由50mg/m3降为30mg/m3，降幅达40%[3]，同时规定了各成员国的总量削减目标。此标准与美国的排放要求相当，一般只有安装高效除尘装置才能实现达标排放。公认的高效除尘设备主要为电除尘器、袋式除尘器及电袋除尘器[2]。不断严格的排放标准对欧洲国家的大气环境质量改善起到了重要的作用。经过几十年的努力，欧洲主要大气污染物排放量显著下降，其中：1990～2010年间，二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、非甲烷挥发性有机物（NMVOC）与氨气（NH3）的排放量分别削减81%、49%、57%和37%；2000～2010年间，细微颗粒物（PM2.5）排放量削减25%[1]。

排放标准的不断严格，促使电厂必须选择可实现长期稳定保持低排放的除尘技术。超净电袋复合除尘技术便是近几年在我国超低排放政策下应运而生的，具有长期稳定低排放、运行阻力低、滤袋使用寿命长、运行维护费用低、排放浓度不受煤质和工况变化的影响等优点，因此在燃煤电厂得到迅速推广应用。

2 超净电袋技术

2.1 技术原理

超净电袋复合除尘技术是基于最优耦合匹配、高均匀多维流场、微粒凝并、高精过滤技术等多项技术组合形成的新一代电袋复合除尘技术[4]，可实现烟尘排放浓度长期稳定小于10mg/m3，甚至可达到小于5mg/m3。也是一种不上湿电而简化烟气系统的超低排放工艺技术[5]。该工艺具有占地面积小、设备投资低、运行费用低、操作维护工作量少等优点。

2.2 技术措施

常规的电袋复合除尘器经过十几年的开发应用及工程经验积累，技术已相当成熟，超净电袋复合除尘器与其相比需采取如下主要技术措施[6]：1）保证电区与袋区参数合理匹配。在考虑经济性的前提下，超净电袋复合除尘器应根据具体情况确定滤袋区最佳的入口粉尘浓度值；2）强化颗粒荷电，提高电区可靠性。包括采用高放电性能、高场强的电区极配型式，提高颗粒荷电以及电场区除尘效率。并采用前后小分区供电技术，提高电区可靠性；3）采用高精过滤滤料。滤料过滤精度越高，超净电袋复合除尘器实现超低排放就越可靠，适应工况变化能力也越强，而且中长期运行阻力更低更平稳；4）保证电袋复合除尘器内气流分布均匀（即袋区各室流量均匀性相对偏差小于5%）。此外，还需在设计、安装、运行维护等各个环节进行严格把关，杜绝一切可能出现的泄漏。

3 工程案例

3.1 机组情况

土耳其泽塔斯三期2×660MW电站工程位于土耳其北部，滨临黑海，距土耳其首都安卡拉200多公里。本期工程建设2×660MW超临界燃煤机组，并同步建设湿法脱硫（石灰石-石膏）、脱硝装置（SCR）。电厂在当前欧盟排放限值基础上，要求保证除尘器出口的烟尘排放浓度≤10mg/m3。电厂最终选定超净电袋复合除尘方案。

3.2 煤质分析及飞灰特性

该项目的煤质分析及飞灰特性分析如表1。从表1中可以看出，Na2O含量为0.76%，（Al2O3+SiO2）含量为80.2%，Sar含量为1.2%，根据电袋复合除尘器选型设计规范，得出所需的比集尘面积，最终确定在方案设计上采用一电三袋的结构，在保证出口排放要求的同时，充分提高设备经济性。

表1 主要技术参数表

3.3 超净电袋复合除尘技术方案

该项目采用前置1个电场除尘室，后置3个滤袋除尘室，双通道，滤袋除尘区可实现在线检修、换袋。项目处于“一带一路”倡议的中欧经济走廊关键位置，所供设备进入土耳其要求符合欧盟CE认证，具有“项目起点高、建设标准高、环保要求高”的“三高”特点。钢结构和铝结构的施工满足标准EN1090的要求。所有的就地柜结构，低压动力柜结构满足标准《低压成套开关设备和控制设备》（IEC60439-1）要求。具体的主要技术参数如表2。

3.4 关键技术

3.4.1 高精过滤滤料

滤袋是超净电袋复合除尘器的终端控制环节，是决定其出口排放浓度的关键部件，滤袋的过滤精度直接关系到烟尘的排放值。该项目采用（PPS+PTFE）混纺+PTFE覆膜的高精过滤滤料，两种材质混纺提高了滤袋的综合性能及使用寿命，微孔覆膜技术大大提高了滤袋的过滤精度。

表2 电袋复合除尘器主要技术参数表

3.4.2 气流均布技术

气流分布均匀性是影响除尘效率的重要因素之一，不良的气流分布可造成除尘效率显著降低。研究超净电袋复合除尘器气流分布均匀性主要有物理模型试验和数值模拟计算两种。数值模拟计算方法（CFD）可获得全流场的数值解，为优化电袋除尘器内部结构提供依据。该项目采用CFD数值模拟技术，采用FLUENT软件，湍流模型采用标准k-ε模型，整个模拟过程为等温过程。由于袋室内滤袋数量多、排列紧密，必须生成十分细密的网格才能实现有效的空间离散。在划分袋室网格时，首先划分袋室顶部面网格，然后采用Cooper方法划分袋室的网格，大大减少了网格数量，同时又满足了计算要求。

从图1的速度云图可以看出，除尘器内部气流组织分布良好，从图2的袋区上升速度云图可以看出袋区底部的上升气流较均匀。除尘器中后袋室的相对流量偏差绝对值≤5%，气流分布较均匀，满足了设计要求。

4 工程运行情况

2016年7月，土耳其泽塔斯电厂4#炉660MW机组超净电袋复合除尘器项目顺利投运（如图3），标志着按照欧盟标准设计制造的首台超净电袋复合除尘器正式投产，在机组满负荷工况下，除尘器出口烟尘排放浓度约7mg/m3，进出口压差低于500Pa，各项参数均优于合同要求（如图4）。

图1 +Z方向速度云图

图2 袋区上升速度云图

图3 现场运行图

图4 上位机运行数据显示

2017年9月18日，设备制造厂家收到土耳其泽塔斯电厂三期电厂的使用报告（图5），对超净电袋复合除尘器的运行状况、阻力、排放等优异性能表示充分肯定。该项目于2016年6月投运至今已运行一年多，在长期满负荷运行工况下，除尘器出口烟尘排放浓度稳定低于10mg/m3，平均阻力低于800Pa，完全达到欧盟排放标准。

图5 土耳其电厂使用报告

5 结语

土耳其超净电袋项目是国内除尘行业出口的首台最大型超净电袋复合除尘器项目，自成功投运以来，以其烟尘浓度排放低、设备能耗低、运行稳定、可靠性高的特性赢得了土耳其泽塔斯电厂及周边其他电厂用户的一致好评，将为超净电袋进一步开拓欧洲及中亚燃煤电厂烟气治理项目奠定坚实的基础。

目前，全球煤电行业超净电袋的应用已达100台，其中大型机组包括土耳其2×660MW机组和河南平顶山2×1000MW机组等大型电站项目。超净电袋作为具有中国自主知识产权的新一代除尘技术，在国家火电“绿色一带一路”倡议中成为一张亮丽名片，未来必将在欧洲及其他国外市场得到进一步推广。

参考文献：

[1] 杜譞，程天金，等．欧盟大气污染物排放清单管理经验及启示[J]．环境保护，2014（10）：66-68．

[2] 盛青，武雪芳，等．中美欧燃煤电厂大气污染物排放标准的比较[J]．环境工程技术学报，2011（11）：512-516．

[3] EU．On the limitations of certain pollutants into the air from large combustion plants，directive 2001/80 /EC of the European parliament and of council [R]．Brussels：European Union，2001．

[4] HJ 2301-2017火电厂污染防治可行技术指南[S]．

[5] 陈奎续．超净电袋复合除尘技术对劣质煤的适应性分析[J]．中国环保产业，2017（4）：28-31．

[6] 修海明．超净电袋复合除尘技术实现超低排放[J]．电力科技与环保，2015（2）：32-35．