趙 琳，劉含笑，郭 瀅，方小偉，王志華，馮國(guó)華，顏士娟

(1.浙江菲達(dá)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆憬?諸暨 311800；2.天津大港發(fā)電廠，天津 300270)

近幾年來(lái)，燃煤電廠煙氣超低排放呼聲愈演愈烈。江蘇、浙江、山西等地方政府紛紛出臺(tái)燃煤電廠超低排放要求，在國(guó)家層面陸續(xù)出臺(tái)了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》、《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》等，要求全國(guó)范圍實(shí)施超低排放。以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)燃煤電廠煙氣超低排放的主要技術(shù)路線之一，該技術(shù)路線要求濕法煙氣脫硫(Wet Flue Gas Desulfurization，簡(jiǎn)稱WFGD)協(xié)同除塵效率在70%以上。對(duì)WFGD除塵效果及出口煙塵濃度關(guān)系進(jìn)行探討，表明低低溫可有效提高WFGD協(xié)同除塵效果[1-6]。國(guó)內(nèi)脫硫廠家也認(rèn)為，ESP出口粉塵平均粒徑增大可有效提高WFGD協(xié)同除塵效果，但目前尚缺乏有力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論支撐。

1 WFGD協(xié)同除塵效果

1.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

國(guó)外(主要是日本)配套低低溫電除塵技術(shù)的電廠濕法脫硫的協(xié)同除塵效率達(dá)70%～90%[2-3]，顆粒物(可過(guò)濾)排放濃度一般小于5 mg/m3。日本部分典型工程案例的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖1所示。

以低低溫電除塵技術(shù)為核心的煙氣協(xié)同治理技術(shù)已成為我國(guó)燃煤電廠實(shí)現(xiàn)超低排放的主流技術(shù)路線之一。據(jù)中電聯(lián)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2016年12月，燃煤電廠低低溫電除塵器裝機(jī)容量約0.85億kW，占全國(guó)燃煤裝機(jī)容量的9.0%，并且已在多臺(tái)1 000 MW機(jī)組實(shí)現(xiàn)工程應(yīng)用。文獻(xiàn)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)采用低低溫電除塵技術(shù)+濕法脫硫技術(shù)的機(jī)組后，WFGD的協(xié)同除塵效率可達(dá)60%～70%，個(gè)別機(jī)組在60%以下，WFGD的煙塵排放質(zhì)量百分比為3.5～8.0 mg/m3。國(guó)內(nèi)部分典型工程案例的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖1 日本部分典型工程案例

圖2 中國(guó)部分典型工程案例

造成國(guó)內(nèi)外WFGD協(xié)同除塵效率不同的原因有很多，一般入口煙塵濃度較高時(shí)，協(xié)同除塵效率較高。日本燃煤電廠總體煤質(zhì)較好，一般灰分<15%，硫分在0.7%～1.0%，熱值也較高。我國(guó)與日本的燃煤電廠在裝備設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、維護(hù)及管理等方面均有一定差異；此外，測(cè)試設(shè)備及方法等對(duì)測(cè)試結(jié)果也有一定的影響。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

測(cè)試儀器選用大流量濾筒采樣，可加熱至160℃，3 012 H 型自動(dòng)煙塵測(cè)試儀，如圖3所示。測(cè)試方法參照ISO 12141—2002。在采樣前后對(duì)濾筒進(jìn)行恒重和稱重處理，并開(kāi)展空白樣品試驗(yàn)(用0.01 mg電子天平進(jìn)行樣品稱重)。

圖3 大流量自動(dòng)煙塵采樣儀

下面分別對(duì)浙江A電廠一期1號(hào)爐1 000 MW機(jī)組和B電廠四期8號(hào)爐660 MW機(jī)組開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。兩個(gè)電廠均配置低低溫電除塵器，測(cè)試位置為在低低溫電除塵器出口和濕法脫硫出口煙道，在滿負(fù)荷的運(yùn)行條件下，用粉塵自動(dòng)等速取樣儀進(jìn)行網(wǎng)格法取樣，取樣過(guò)程中記錄取樣煙氣體積、煙氣溫度、壓力和大氣壓，濾筒取樣器的空重和取樣后的實(shí)重。

測(cè)試結(jié)果如圖4所示。A電廠一期1號(hào)爐1 000 MW機(jī)組電除塵器入口煙氣溫度為95℃時(shí)，WFGD的平均協(xié)同除塵效率為49.17%。B電廠四期8號(hào)爐660 MW機(jī)組煙氣冷卻器投運(yùn)前后，濕法脫硫的協(xié)同除塵效率分別為30.96%、32.61%，煙冷器投運(yùn)后WFGD協(xié)同除塵效率略有提高。

圖4 測(cè)試結(jié)果

2 WFGD顆粒物排放特征

燃煤排放的煙氣中顆粒物有可過(guò)濾顆粒物、可凝結(jié)顆粒物(主要是SO3)和可溶解顆粒物(或稱可溶鹽)這三類。排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值主要指手工濾筒(或?yàn)V膜)取樣稱重測(cè)定的可過(guò)濾顆粒物，對(duì)可凝結(jié)顆粒物和可溶解顆粒物并無(wú)考核。

2.1 可過(guò)濾顆粒物

通過(guò)對(duì)濕法脫硫的可過(guò)濾顆粒物排放特征進(jìn)行調(diào)研和實(shí)測(cè)，得到WFGD可過(guò)濾顆粒物排放數(shù)據(jù)匯總?cè)鐖D5所示。對(duì)部分機(jī)組的PM2.5、總塵(TSP)濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如圖6所示?？偟膩?lái)說(shuō)，濕法脫硫出口煙塵中PM2.5占總塵的比例最低，比常規(guī)電除塵器和濕式電除塵器都要低。這是由于電除塵器對(duì)粒徑較大的顆粒物有更好的去除效果，因此出口煙塵中PM2.5有較高的比例；但煙氣通過(guò)脫硫塔時(shí)，有可能攜帶一部分石灰石/石膏漿液，這些漿液形成的顆粒物粒徑相對(duì)較大，因此PM2.5占的比例相應(yīng)減?。辉跓煔馔ㄟ^(guò)濕式電除塵器時(shí)，由于大粒徑顆粒物更高的去除效率，因此PM2.5的比例再次增加。

圖5 WFGD可過(guò)濾顆粒物排放數(shù)據(jù)匯總

圖6 各污染物設(shè)備出口PM2.5-TSP排放特征

值得注意的是，日立公司曾對(duì)常規(guī)電除塵器與低低溫電除塵器的出口煙塵粒徑、出口煙塵濃度以及WFGD出口顆粒物濃度關(guān)系進(jìn)行了研究[7]。結(jié)果表明：常規(guī)電除塵器出口煙塵平均粒徑一般為1～2.5 μm，低低溫電除塵器出口煙塵平均粒徑大于3 μm，低低溫電除塵器出口煙塵平均粒徑明顯大于常規(guī)電除塵器；當(dāng)采用低低溫電除塵器時(shí)，WFGD出口顆粒物濃度明顯降低。

2.2 可凝結(jié)顆粒物

可凝結(jié)顆粒物主要是指SO3，燃煤電廠煙氣中的SO3主要來(lái)自煤燃燒中的硫分，其與燃料成分、鍋爐燃燒方式、機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、SCR脫硝催化劑種類等均有關(guān)系。一般來(lái)講，常規(guī)的電除塵器、濕法脫硫裝置對(duì)SO3脫除效率有限。國(guó)內(nèi)相關(guān)研究表明，單塔WFGD對(duì)SO3脫除效率一般在30%～40%，雙塔WFGD對(duì)SO3脫除效率一般在50%～65%[6]。對(duì)于布置低低溫的電除塵系統(tǒng)，根據(jù)國(guó)外的研究表明，SO3去除率一般在80%以上，最高可達(dá)90%以上。統(tǒng)計(jì)國(guó)內(nèi)外配套低低溫的電除塵系統(tǒng)對(duì)SO3去除率如圖7所示[8-19]。

圖7 低低溫電除塵系統(tǒng)對(duì)SO3脫除率及WFGD出口SO3排放數(shù)據(jù)匯總

低低溫電除塵系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)較高的SO3脫除率，與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)低低溫電除塵系統(tǒng)SO3脫除率還有一定差距，一方面是本身技術(shù)上還有待提升，另一方面是由于國(guó)內(nèi)SO3測(cè)試技術(shù)不完善、標(biāo)準(zhǔn)不合理等原因，導(dǎo)致測(cè)試誤差較大。

2.3 可溶解顆粒物

圖8 硫酸鈣及氯化鈣在水中的溶解度

文獻(xiàn)[20]曾對(duì)3種不同類型的濕法脫硫進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。研究表明：石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)出口的溶解結(jié)顆粒物大于可過(guò)濾顆粒物；NaOH法鑒于水膜除塵性能低，導(dǎo)致可過(guò)濾顆粒物最大，大于可溶解顆粒物濃度；鎂法脫硫出口的可過(guò)濾顆粒物和可溶解顆粒物濃度相當(dāng)。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放限值主要指手工濾筒(或?yàn)V膜)取樣稱重測(cè)定的可過(guò)濾顆粒物，對(duì)可凝結(jié)顆粒物和可溶解顆粒物并無(wú)考核。當(dāng)配置低低溫電除塵器時(shí)，國(guó)內(nèi)外WFGD的協(xié)同除塵效率達(dá)到70%以上的，但確實(shí)存在部分機(jī)組除塵效率偏低的情況。若能提高這些機(jī)組WFGD的協(xié)同除塵效率，出口顆粒物濃度將有較大的下降空間。因此，后續(xù)對(duì)WFGD協(xié)同除塵效率的影響因素及相應(yīng)提效措施的研究是十分必要的。

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