20140624燃煤锅炉超清洁排放烟气治理工艺路线探讨(龙净)

燃煤锅炉超清洁排放 烟气治理工艺路线探讨,福建龙净环保股份有限公司 2014年6月24日,治霾利剑,龙净电袋,主要内容,一、烟气治理工艺路线 二、湿式除尘除雾技术 三、国内除尘市场发展状况 四、超清洁排放工艺设计,治霾利剑,龙净电袋,1、烟尘达标要求,一、烟气治理工艺路线,1）GB13223-2011标准 烟尘排放限值 一般区域≤30mg/Nm3 重点区域≤20mg/Nm3 2）部分地方或企业 清洁排放烟尘≤10mg/Nm3 超清洁排放烟尘≤5mg/Nm3,治霾利剑,龙净电袋,2、影响烟囱出口烟尘达标的因素,煤种 除尘方式 选型设计 其他,除尘器因素,湿法脱硫因素,对烟尘有除尘作用 雾滴逃逸，增加颗粒物排放量,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,治霾利剑,龙净电袋,洗涤除尘效率相关因素入口烟尘浓度、喷淋层数、烟气流速、烟尘粒径大小等。,一般默认固体颗粒物占雾滴浓度的20。,一、烟气治理工艺路线,1）正作用对烟尘有洗涤除尘作用,2）负作用雾滴逃逸，增加石膏 固体颗粒物,新的环保要求下，湿法脱硫通过各种措施对烟尘可实现零作用或微正作用,3、烟气治理工艺路线 （1）国标工艺≤30（20）mg/Nm3排放； （2）清洁工艺10mg/Nm3排放，无石膏雨； （3）超清洁工艺 ≤5mg/Nm3排放，无石膏雨；,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,3、烟气治理工艺路线（各司其职） （1）国标工艺各司其职实现国标要求的30（20）mg/Nm3排放,出口烟尘浓度≤2030mg/Nm3,出口雾滴浓度 40-50mg/Nm3,总烟尘浓度 ≤2030mg/Nm3,一、烟气治理工艺路线,洗涤除尘与雾滴逃逸颗粒持平,治霾利剑,龙净电袋,3、烟气治理工艺路线 （2）清洁工艺各司其职，采用电袋高效除尘， 实现10mg/Nm3排放，工艺配套GGH，消除水汽长龙,出口烟尘浓度≤10mg/Nm3,出口雾滴浓度 20-40mg/Nm3,总烟尘浓度 ≤10mg/Nm3,一、烟气治理工艺路线,洗涤除尘与雾滴逃逸颗粒持平,治霾利剑,龙净电袋,,配套GGH,案例1、珠海电厂2700MW改造电袋 1）除尘改造方案 原日本三菱3电场电除尘器 改造后为1电2袋电袋 2）改造后投运日期 1炉2013年6月 2炉2013年2月,3）烟气治理工艺脱硝电袋石灰石-石膏湿法脱硫GGH,一、烟气治理工艺路线,4）脱硫配置 同步升级，采用五层喷淋，除雾器采用两层管式一层屋脊式 运行一年多GGH未堵塞，无需清洗，无水汽及石膏雨 5）烟尘排放情况 脱硫前后烟尘排放值如下,治霾利剑,龙净电袋,一、烟气治理工艺路线,案例2陕西府谷能源有限公司2600MW机组改造电袋 1）除尘改造方案 原4电场电除尘器 改造后为1电3袋电袋 2）改造后投运日期 1炉2012年12月3日 2炉2013年7月22日,治霾利剑,龙净电袋,一、烟气治理工艺路线,3）脱硫改造 喷淋层做相应改造 除雾器由屋脊式改造为格栅式 4）烟尘排放情况 2013年8月陕西电力科学研究院做1、2脱硫A级检修后性能测试 其中脱硫前后烟尘排放值如下,治霾利剑,龙净电袋,一、烟气治理工艺路线,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,3、烟气治理工艺路线 （3）超清洁工艺各司其职基础上，高效电袋除尘湿式除尘除雾，实现5mg/Nm3排放,各司其职工艺路线特点 把除尘器对下游设备的影响降低到最低 ¤引风机（减缓磨损） ¤湿法脱硫（大幅度提高脱硫运行稳定性） 系统简单、可靠性高、综合经济性优,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,除尘器超低排放使GGH、除雾器更清洁 避免堵塞降低压损，降低风机能耗,4、电除尘湿式除尘（雾）工艺路线,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,特点 意图通过湿式除尘（雾）“一揽子”解决问题 系统平衡性、稳定性降低 综合经济性差 ¤增加一次投资（总体投资为常规除尘设备1.8-2.5倍） ¤增加运行成本,电除尘器加湿式除尘工艺技术方案的不足 电除尘无法适应煤种、工况变化，长期稳定≤30mg/m3难度极大 湿式除尘受前端影响而排放呈波动性 湿式除尘应用时间短，存在问题多 风速高、规格容量小、效率低（20-60） 易腐蚀、易结垢，稳定性差 运行中耗水、耗碱、耗电运行费用高 一次投资费用高,华能、华电等发电公司试用湿式除尘后，叫停应用,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,5、实现烟尘低排放或超清洁排放各司其职工艺路线为首选,一、烟气治理工艺路线,治霾利剑,龙净电袋,建议对现役机组首先考虑国标方案、稳步推进清洁方案， 对新建机组稳步实施清洁方案，试点超清洁方案， 按照积极稳妥、分步实施、示范先行的原则,1、湿式除尘除雾技术分类,1湿式电除尘,2电除雾（烟气深度净化塔）,治霾利剑,龙净电袋,二、湿式除尘除雾技术,2、燃煤电厂湿式除尘布置工艺,-塔顶布置,-塔后布置,-主流,-非主流,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,3、湿式电除尘器 1）湿式电除尘器发展情况19世纪70年代，电除尘末端设置湿式电场，以抑制二次扬尘。应用在干式烟气中存在问题耗水量大、泥浆二次污染、水膜不均匀、结垢、积灰、酸腐蚀。被干式除尘取代达20多年。,湿式,,干式,,,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,2）干式烟气工况使用案例 上海宝钢首条轧机生产线采用日本三菱公司湿电产品，1985年投运。,含尘浓度 300-600mg/Nm3,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,宝钢轧机湿电出现的问题 耗水量大，尘泥、浆液二次污染； 极板水膜不均匀，结垢、挂瘤、腐蚀；,1年内稳定运行，2年后问题暴露，无法正常运行。90年代起至今，被朔烧板过滤除尘器取代,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,3）燃煤电厂湿式电除尘器使用、设计条件分析,,,,,,应用移植,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,4）燃煤电厂湿式电除尘器使用、设计条件分析 同比其它工业烟气，烟温↘、湿度↗，烟尘粒径↘（PM5 含有细小石膏浆液雾滴 烟气量大，缩小除尘规格、容量，提高电场电流密度,V≈0.8-0.9m/s, 单电场SCA ≈20-30m2/m3/s T≈130℃,V≈2-4m/s,提高2-4倍 单电场SCA ≈8-10m2/m3/s T≈50℃,,,,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,5）燃煤电厂湿式电除尘器应用评估 效率问题 潜在问题,80 80 80 80,保证80效率的依据不足,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,4、我国燃煤电厂湿式除尘技术的应用实况 作为干式电除尘的补充设备 规格容量小（比集尘面积一般8-20m2/m3/s，实际效率（20-50）与设计效率（70以上） 偏差大 对SO2捕集效率极低，对NOx、COx、气态重金属无捕集效果，增加NO2量 受工况、干式电除尘、脱硫等影响终端烟尘排放波动 316不锈钢阴阳极易腐蚀，耗材大（300MW机组耗水量约720t/D，强碱用量1.5t/D）、电耗较高 有部分二次泥浆污染物,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,1）结构型式 A、PVC结构,阳极采用PVC圆管 PVC壳体 阴极悬吊绝缘子,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,5、湿式电除雾器,B、玻璃钢结构,3列2级串联,阴阳极顶部,阴阳极底部,排液斗出口,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,阳极管束、阴极系统、壳体、进出气口、冲洗装置、高压电源等,导电玻璃钢电除雾 （烟气深度净化塔）,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,C、柔性阳极结构,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,2）硫酸厂电除雾器成功经验 烟气条件 入口烟尘浓度≤100mg/Nm3，SO3酸雾浓度约1000mg/Nm3 烟温40-50 ℃ 设计条件除尘除雾效率90-99.5 技术措施 电场风速≤0.8m/s SCA100-140m2/m3/s 设计简易喷淋水装置（清理阴阳极）,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,出口烟尘5-10mg/Nm3,酸雾滴5mg/Nm3, 阳极无腐蚀 1-2次/周喷淋清理阴阳极，耗水量小 长期、稳定、可靠运行 易损件维护定期更换铅合金阴极线,符合电除尘技术规律的选型设计 足够的比集尘面积是效率保证的必要条件,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,3）我国燃煤电厂电除雾器应用概况 A、使用效果不佳案例 某铝业自备电厂，于2013年7月投运（氨法脱硫后） 某钢厂自备电厂，于2013年7月投运（塔顶布置）；,铝业300MW机组电除雾无法捕集 硫酸铵气溶胶，除水雾效率20-30,吸收塔顶布置电除雾不适应高浓度雾滴，除雾滴效率10-30,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,B、使用效果较优良案例 华能某电厂300MW机组玻璃钢结构2013年年底投运，出口排放～10mg/Nm3；,华能某电厂300MW机组电除雾 蜂窝式玻璃钢阳极,改造前脱硫装置 改造建设后电除雾,二、湿式除尘除雾技术,治霾利剑,龙净电袋,6、湿式除尘（除雾）选择,1）湿式电除尘特点 不锈钢阳极理论导电强度高，但平面度极距难保证，成本高、抗腐蚀性低 耗水量大，二次污水处理量大,2）导电玻璃钢电除雾特点 阳极理论导电强度较低，便于安装、极距精度高，成本低和抗腐蚀性强 耗水量极小，二次污水处理量小,玻璃钢电除雾在山东区域电厂大量被选用，优选方式,治霾利剑,龙净电袋,二、湿式除尘除雾技术,,我国燃煤电站除尘技术发展历史,,,,,,,,水膜,袋除尘,电除尘,电袋除尘,1980年前后 1990年前后 2000年前后,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,布袋除尘,发展时间最长 拥有量最多（75） ≤30（20）排放值 达标难度大,电除尘,电袋除尘,,,,发展时间长,有间断 起点较高总量最少（5） ≤30（20）排放值 易达标,发展时间最短,速度最快 总量次之（20） ≤30（20）排放值 易达标,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,西安热工院测试反映了我国电厂排放现状电除布袋电袋即电袋排放最低,（一）电除尘技术三项难题及解决方向,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,,,（一）电除尘技术 1、低低温电除尘技术 1）技术特点,吸热装置置于除尘器入口烟道 缩小烟气体积 改变体积比电阻 烟温降低至酸露点 冷凝SO3酸液吸附于烟尘 余热利用节省煤耗或抬升排烟温度,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,,,2、布置工艺,工艺1,工艺2,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,,,3、吸热装置存在问题,增加压力损失450Pa，增加风机电耗 易磨损、腐蚀，爆管现象较多 使用寿命2-3年 实际工程中长期运行的温度在110摄氏度，无酸露点附近运行经验,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,4、烟温降低对烟尘体积比电阻峰值影响,,,,,,,温度（℃）,Ω值,实际Ω温度状态,理想Ω温度状态,,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,统计24个工程项目实际比电阻与烟温的曲线关系,温度（℃）,实际Ω温度状态,Ω,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,,,5、冷凝SO3对烟灰表面比电阻值的影响,与FGC技术类同 烟尘吸附酸液能力与煤种灰硫比、灰成分有关，目前无掌握清晰规律 烟灰吸附90酸液无依据 酸腐蚀加剧是客观事实,硫磺燃烧→SO2（V2O5催化）→SO3,,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,6、河南某电厂600MW机组低低低温失效实例,烟温约128度,烟温约96度,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,,,7、小结,低低温对电除尘的提效有局限性，在煤种不适用时无法保证30mg/Nm3排放。 低低温增加阻力增加风机功率，易损，更换费用高。 出于系统节能与脱硫节水考虑，吸热器可置于除尘后端，更合理。,优点磨损小、不影响除尘等、节能 缺点不改善除尘的烟气工况,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,,,1、技术特点,除尘系统更简单，稳定低排 运行阻力较高600pa～1200Pa 滤袋使用寿命受烟气成分影响 滤袋周期性更换（4-5年），废旧滤袋二次处理 整流变电耗小，风机电耗较大,三、国内除尘市场发展状况,电袋复合除尘技术,2、1000MW机组电袋复合除尘器已连续运行2年多。 2013年6月14日通过电规院组织评审, 结论为填补了国内外空白，总体技术水平达到国际领先水平。,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,3、截止2014年5月底国内200MW及以上机组完成电袋投标装机达356以上台套,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,4、龙净电袋技术与业绩相对领先（截止2014年5月底） 8台1000MW机组（基建项目），2台已投运； 47台600MW机组，已投运29台; 122台300MW机组，已投运74台； 200多台200MW及以下机组，已投运140多台套。,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,5、总体应用效果（其中180台套数据统计）,,A出口排放,B运行阻力,设计最大值1200Pa,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,C滤袋使用寿命（保证值4年及以上）,2009年之后耐强滤料技术得到推广应用，解决了袋行业破袋问题,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,与清华大学合作，2012年完成多台在运行电袋PM2.5捕集效率测试，效率达98以上。,6、电袋复合除尘器PM2.5捕集效率高,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,,,,无公害处理,治霾利剑,龙净电袋,7、废弃滤袋回收利用发展迅速,三、国内除尘市场发展状况,,,,PPS废旧滤袋再利用工艺,1、清洗烘干 2、破碎,3、熔融改良 4、再生料造粒,三、国内除尘市场发展状况,7、PPS废旧滤袋再利用工艺,治霾利剑,龙净电袋,,,,,7、PPS废旧滤袋再利用工艺,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,7、PPS废旧滤袋无公害回收利用（无清洗无二次废水） 技术企业厦门三维丝、中国纺织科学院 生产企业上海孚生国际贸易有限公司 生产工艺灰尘有机化改性（无清洗造成废水二次污染） 产能1000吨/年 用途PPS塑料部件，汽车配件、工艺阀门管道等,当前PPS废旧滤袋回收市场状况供不应求,治霾利剑,龙净电袋,三、国内除尘市场发展状况,不锈钢纤维 不锈钢纤维毡,8、金属滤料 意义耐温、抗腐，一劳永逸不换袋，高透气性，周期性清洗。,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,纤维毡制成的过滤元件,金属滤袋,三、国内除尘市场发展状况,治霾利剑,龙净电袋,1、超清洁排放必要工艺,四、超清洁排放工艺设计,2、烟尘≤5mg/Nm3工艺参数设计关键环节 除尘器出口浓度值 吸收塔除尘效率取值 吸收塔出口雾滴浓度值 湿式除尘（雾）效率及出口浓度值 石膏液滴颗粒物含量（无法控制）,四、超清洁排放工艺设计,3、≤5mg/Nm3工艺参数设计（除尘器出口按10mg/Nm3）,治霾利剑,龙净电袋,四、超清洁排放工艺设计,4、≤5mg/Nm3工艺参数设计（除尘器出口按20mg/Nm3）,治霾利剑,龙净电袋,四、超清洁排放工艺设计,5、≤5mg/Nm3工艺参数设计（除尘器出口按30mg/Nm3）,治霾利剑,龙净电袋,四、超清洁排放工艺设计,6、超清洁排放湿式投资及风险系数 干除尘方式 排放 湿式效率 风险 投资（干式湿式 电除尘 30mg/Nm3 80 1.251.6 电袋除尘 30mg/Nm3 80 11.6 电袋除尘 20mg/Nm3 75 1.11.4 电袋除尘 10mg/Nm3 60 1.21,治霾利剑,龙净电袋,四、超清洁排放工艺设计,,,,7、工艺设计说明 超清洁排放是系统工程，绝非依赖单一设备可实现； 超清洁排放对干式除尘、吸收塔流速与机械除雾器、湿式除尘均有严格的均衡控制要求，措施上应前紧后松； 吸收塔对入口烟尘的除尘效率与入口浓度、吸收塔喷淋层、液气比等有关。,四、超清洁排放工艺设计,治霾利剑,龙净电袋,8.袋类除尘与湿式电除雾组合技术特点,稳定控制干式烟尘排放 各司其职，均衡把关 湿式除尘系统简单，阴阳极抗腐性能强 耗水量极低，无其它耗材 污水量小，对湿法脱硫影响极小,四、超清洁排放工艺设计,当前近零排放技术被简单化，原因 烟粉尘监测、标定未与新排放标准同步。,光学在线检测仪标定雾滴固体颗粒物困难,传统烟尘采样仪通过滤筒可采集雾滴固体颗粒物,四、超清洁排放工艺设计,治霾利剑,龙净电袋,1逐步推进，除尘器出口先实现10mg/Nm3，实现清洁排放。 2）基建项目预留湿式空间； 3）试点工程应用。,结束语,对现役机组首先考虑国标方案、稳步推进清洁方案， 对新建机组稳步实施清洁方案，试点超清洁方案， 按照积极稳妥、分步实施、示范先行的原则,谢 谢,,