超低排放改造后燃煤烟气净化设备协同脱汞潜力分析

燃煤机组完成超低排放改造后,原有的烟气净化设备在设备容量、装备水平上有较大提升。为了给汞排放治理提供决策依据,分析了超低排放改造后烟气净化设备的汞脱除潜力。研究结果表明：SCR烟气脱硝系统改造能够增大Hg⁰的氧化效率,因而能促进后续烟气净化设备的脱汞效率;低低温电除尘和电袋复合除尘技术的协同脱汞效率显著,可达40%;安装高效除尘除雾器的脱硫塔对汞的协同脱除效率可达96%。然而,由于超低排放改造后除尘器出口Hg²⁺含量低,且粉尘浓度低、粒径小,脱硫系统单塔提效增容改造及湿式电除尘器对烟气中汞的脱除效率影响有限;还有可能出现单塔提效增容改造后脱硫系统出口汞的排放浓度较入口略有增加的情况。     

燃煤电站锅炉超低排放技术方案分析研究

为了满足国家标准对燃煤机组大气污染物排放浓度的最新要求,对某600 MW燃煤机组大气污染物排放现状及超低排放技术进行分析研究,提出了采用"低氮燃烧+SCR脱硝+电袋复合除尘器+烟气脱硫+湿式电除尘器"的超低排放技术改造方案。结果表明:改造方案将该机组排烟中NO_X、SO_2、烟尘的排放浓度分别控制在50 mg/Nm~3、35 mg/Nm~3及5 mg/Nm~3以下,满足了国家对燃煤机组大气污染物超低排放限值的要求,同时明显改善了当地空气质量。     

燃煤电厂污染控制设备脱汞效果及汞排放特性试验

为了解燃煤电厂汞的排放规律以及现有的污染控制设备对烟气中汞的协同脱除效果,采用安大略法对江西省内4台机组进行汞排放及控制试验研究,得到现阶段燃煤电厂配置条件下汞的排放特性。研究结果表明：未投入汞氧化剂的机组污染控制设备协同脱汞效率在69.01%~75.63%,投入汞氧化剂的机组脱汞效率可达89.69%;SCR脱硝装置对烟气总汞的减排效果不明显,但能促使Hg⁰成为易于脱除的Hg²⁺和颗粒态汞,机组投入汞氧化剂后可大幅提高Hg⁰氧化为Hg²⁺的比率;除尘器可以脱除全部的颗粒态汞,其协同脱汞效率平均值为24.37%;湿式脱硫系统对Hg²⁺的脱除效率为88.39%;烟气经过脱硝、除尘、湿式脱硫装置后,最终排放气体中汞的质量浓度在3.91~8.89 μg/m³,远小于国家排放标准限值。     

适应烟气超低排放的现役超临界燃煤火电机组环保设施改造

为了满足燃煤火电机组的烟气超低排放要求,对现役超临界机组进行超低排放改造,对锅炉燃烧器进行低氮改造,对原有脱硝SCR增加1层催化剂,脱硫系统将单塔单循环改为单塔双循环,同时在脱硫系统出口增加湿式除尘器。改造后,对烟气排放进行试验测试,数据表明烟尘浓度、二氧化硫、氮氧化物等均满足烟气超低排放标准,符合国家环保指标要求。此次改造可为其它燃煤机组改造提供借鉴。     

燃煤电厂大气重金属排放控制策略EI北大核心CSCD

燃煤是人为源大气重金属的主要排放源,为制定适合我国燃煤电厂且经济高效的大气重金属排放控制策略,该文系统分析我国原煤中6种重金属(Hg、As、Pb、Se、Cd、Cr)的含量和分布特征,以及燃煤电厂大气重金属排放控制措施,建立最佳可行技术/最佳环境实践(best available technique/best environment practice,BAT/BEP)的决策树模型,并评估不同BAT/BEP控制策略的大气重金属减排效果。结果表明:燃煤电厂大气重金属排放与煤质、炉型、常规烟气污染物控制设备(air pollution control devices,APCDs)组合等显著相关。对于安装选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝+静电除尘器(eletrostatic precipitator,ESP)+湿法烟气脱硫(wet flue gas desulfurization,WFGD)(或+湿式静电除尘器(wet electrostatic precipitator,WESP))组合的超低排放或近零排放燃煤机组,改性飞灰专门脱汞技术对大气汞深度脱除效果最显著,适用范围广泛;强化协同控制技术(APCDs提效)对其他大气重金属(As、Pb、Se、Cd、Cr)的深度脱除效果最显著。     

1 000 MW机组超低排放技术路线分析

通过参与华能集团“环保排放优化专题研究”的研究和华能莱芜电厂的超低排放方案调研、分析,明确了华能集团百万机组超低排放的技术路线特点是“协同治理”,不设置湿式静电除尘器,而是通过低低温除尘器和湿法脱硫系统脱硫除尘提效的协同治理措施来实现。     

不同超低排放技术路线的协同脱汞实测与研究

对若干超低排放项目进行汞的多点同步测试,分析不同技术路线下的汞排放及分布特征,研究发现：湿法脱硫对汞的脱除效率为22.2%~80.35%,湿式电除尘器对汞的脱除效率为0%~71.4%;湿法脱硫对汞的脱除效率与脱硫系统入口汞形态分布及负荷、气液传质强度有关;湿式电除尘器在汞入口浓度较低时,脱汞效果不明显。     

350 MW燃煤机组降低烟尘排放技术的研究与实践

为了减少燃煤电厂烟气中烟尘的排放浓度,达到《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223—2011）的要求,三河电厂在1台350 MW机组上开展了降低烟尘排放浓度的技术研究,采取在电除尘器前加装低温省煤器、综合升级改造静电除尘器、改造脱硫吸收塔除雾器、在湿法脱硫后加装湿式电除尘器等改造措施,协同降低烟气中烟尘排放浓度,改造后,监测结果表明,烟气中烟尘排放质量浓度在2.74～3.62 mg/m3,实现烟气中烟尘排放质量浓度在5 mg/m3以下,可满足国家排放标准要求。     

燃煤电厂烟气超低排放与深度节能综合技术研究及应用

为实现超低排放与深度节能,以某电厂为例,采用系统协同处理方法,研究分析了烟气超低排放与深度节能综合技术路线,提出了锅炉低氮燃烧器改造、电除尘器低低温与脉冲电源协同提效、电除尘器蒸汽加热与热风吹扫、脱硫托盘与交互喷淋协同提效、湿式电除尘器及其废水零排放、MGGH与凝结水加热器耦合节能等技术方案,结果表明,超低排放改造效果优于国家超低排放限值要求,同时机组能耗降低,烟气余热回收,机组对煤种的适应性也得到提升,可为同类项目提供参考。     

超低排放改造及其对供电成本的影响

响应国家政策要求,某660 MW燃煤发电机组通过在空气预热器和静电除尘器之间加装低低温省煤器,改造脱硫吸收塔喷淋层和除雾器,增加1台刚性极板湿式电除尘器,同时进行引风机、增压风机二合一改造,并采用高效低氮燃烧器以及分级省煤器技术完成了超低排放改造。通过建立"度电年均成本评估模型",并以实际运行成本数据为基础,对除尘、脱硫、脱硝等过程进行逐项分析计算,获得改造对供电成本的影响情况。研究表明:采用上述创新技术和设备进行机组改造,显著降低了主要烟气污染物排放浓度;改造后供电成本增加0.008 47元/(k W·h)。该结果可为全国大范围实施的燃煤发电机组超低排放改造提供参考。     

燃煤发电机组超低排放改造前后汞排放规律对比研究

采用安大略法（Ontario hydro method，OHM）对2台超低排放改造机组排放的烟气汞进行了采样检测，并将测试数据与改造前的测试数据进行了对比分析。试验结果表明：2台机组排口总汞浓度分别为2.31、4.22 μg/m³，远低于国内现行标准。汞排放因子由改造前的1.76和3.13 g/TJ下降为0.83和2.17 g/TJ，降幅分别为52.84%和30.67%。改造后SCR+DESP+WFGD+WESP组合环保设施的总汞脱除效率分别为87.91%、82.27%，相较于改造前SCR+DESP+WFGD的组合效率69.57%、65.61%，效率绝对值分别提升了18.34、16.66个百分点。研究表明：改造提高了SCR对单质汞的氧化率，强化了WFGD对氧化汞和颗粒汞的捕集能力，新增设的WESP表现出对氧化汞和单质汞的协同脱除能力。另外，提高SCR流场均匀性、加强催化剂维护、抑制WFGD中氧化汞的再还原等能有效保障现有环保设施协同脱汞能力。     

燃煤发电机组超低排放改造前后汞排放规律对比研究

采用安大略法（Ontario hydro method,OHM）对2台超低排放改造机组排放的烟气汞进行了采样检测,并将测试数据与改造前的测试数据进行了对比分析。试验结果表明：2台机组排口总汞浓度分别为2.31、4.22 μg/m³,远低于国内现行标准。汞排放因子由改造前的1.76和3.13 g/TJ下降为0.83和2.17 g/TJ,降幅分别为52.84%和30.67%。改造后SCR+DESP+WFGD+WESP组合环保设施的总汞脱除效率分别为87.91%、82.27%,相较于改造前SCR+DESP+WFGD的组合效率69.57%、65.61%,效率绝对值分别提升了18.34、16.66个百分点。研究表明：改造提高了SCR对单质汞的氧化率,强化了WFGD对氧化汞和颗粒汞的捕集能力,新增设的WESP表现出对氧化汞和单质汞的协同脱除能力。另外,提高SCR流场均匀性、加强催化剂维护、抑制WFGD中氧化汞的再还原等能有效保障现有环保设施协同脱汞能力。     

脱硫废水烟道蒸发工艺协同脱汞效率研究

燃煤电厂脱硫废水成分复杂,处理难度大。以某燃煤电厂600 MW机组为研究对象,进行了脱硫废水（人工配制）烟道蒸发试验,探索了协同脱汞的可行性,并讨论了脱硫废水氯离子质量浓度与机组运行负荷等对脱汞效率的影响。研究结果表明,将脱硫废水喷射至烟道进行雾化干燥的协同工艺,不仅有效提高了烟气中HCl含量,而且能促使更多Hg⁰转化为较易被飞灰吸附的Hg²⁺,可实现脱硫废水零排放和烟气汞的减排;废水中的氯离子对脱汞效率有较大的影响,当废水中氯离子质量浓度由21 250 mg/L增加至36 500 mg/L时,烟气中气态汞的协同脱除效率由95%降至58%;与机组低负荷运行时协同脱汞效率相比,高负荷条件下协同脱汞效率有所降低。     

燃煤电厂WESP颗粒物脱除机制及排放特征研究

从强化荷电和促进细颗粒团聚两方面对湿式电除尘器（WESP）细颗粒强化脱除机制进行了分析。并基于调研和现场实测方式,对国内投运的WESP颗粒物排放特征进行了系统研究。采用ELPI测定WESP进出口粉尘粒径分布,采用滤筒方法测定总尘,采用ELPI、PM-10或DGI测定PM₁₀、PM_2.5浓度,采用冷凝法测定SO₃。对调研及实测数据进行统计分析：ELPI将PM₁₀从0.03~10 μm被分为12等级,WESP对PM₁₀各级粒径均有明显的去除效率,数浓度、质量浓度去除效率均在40%以上,最高可达90%以上;WESP出口颗粒物浓度0.43~12.5 mg/m³,绝大部分在5 mg/m³以下,除尘效率均在70%以上,最高可达90%以上;WESP出口PM_2.5浓度0.35~1.59 mg/m³,大部分数据低于1 mg/m³,且脱除效率大部分在60%以上,最高可达90%以上;WESP出口SO₃浓度0.10~3.21 mg/m³,脱除效率均大于60%,最高可达90%以上。调研某350 MW机组WESP出口连续3个月CEMS数据,颗粒物小时浓度达标率为100%,系统实现了长期稳定运行。     

燃煤电厂痕量元素协同脱除及排放

为了研究痕量元素在电厂排放物中的分布、富集以及常规污染物净化设施（脱硝装置（SCR）、电除尘器（ESP）、湿法烟气脱硫装置（WFGD）、湿式电除尘器（WESP））对痕量元素的协同脱除效果,采用美国环境保护署（USEPA）方法29,对某350 MW典型燃煤机组烟气及各污染物净化设施排放物中11种痕量元素（Be、Cr、Mn、Co、Ni、As、Se、Cd、Sb、Pb、Hg）浓度进行了测试。结果表明,煤粉燃烧后释放的痕量元素主要富集在ESP飞灰和石膏中,而在炉渣和烟囱入口烟气中分布较少;富集在ESP飞灰和石膏中的痕量元素分别占痕量元素排放总量的54.51%~97.58%和1.61%～38.08%;常规污染物净化设施对烟气中痕量元素的综合脱除效率为91.98%~99.98%,烟囱入口排放的痕量元素质量浓度为0.02~9.23 μg/m³,其中Mn、As、Se、Pb等元素质量浓度高于美国EPA颁布的火电厂环保标准中新建燃煤机组排放限值。     

基于实测的超低排放燃煤电厂主要大气污染物排放特征与减排效益分析

以中国东部沿海位于《重点区域大气污染防治“十二五”规划》重点控制区的某采用“低氮燃烧+SCR+低低温静电除尘+湿法脱硫+湿式静电除尘”超低排放改造的燃煤电厂为研究对象,初步探索基于国家现有监测方法与标准的超低排放电厂主要烟气污染物的排放特征与环境效益。监测结果表明：在燃用硫分不高于0.75%、灰分不高于16.2%、低位发热量不低于21.87 MJ/kg燃煤情况下,按照小时均值的评判方法,在75%和100%负荷工况,受检燃煤电厂总排口NOx、SO2、烟尘和Hg及其化合物最大排放浓度分别为35.44 mg/m3、17.11 mg/m3、9.30 mg/m3和2.19μg/m3,满足超低排放相关要求。SO3、PM2.5和液滴排放浓度分别控制在3.5 mg/m3、0.3 mg/m3和27.6 mg/m3以下,湿式静电除尘对PM2.5的脱除效率大于70%。超低排放有利于燃煤电厂污染物减排,但改造后污染物单位治理成本显著增大。另外,现有烟气污染物监测方法无法很好地满足低浓度条件下监测要求,建议相关部门尽快出台针对燃煤超低排放的污染物监测技术规范。     

燃煤电厂湿式电除尘器喷嘴故障处理及防范对策

为使燃煤电厂达到超低排放要求,湿式电除尘器（简称湿电）在中国一些地区得到应用。湿电所用喷嘴是关键部件,一旦出现故障即对湿电运行产生危害。运行中湿电喷嘴主要故障为堵塞和脱落。以广东省首次安装的600 MW机组湿电为例,通过分析和对运行经验的总结,给出了切实可行的湿电喷嘴故障应急策略,并提出了一系列有效的防范措施：喷嘴安装前,彻底清理湿电喷淋循环水系统,并辅以细密滤网,尽可能降低系统固体杂质含量;湿电运行中,加大前部阳极板配水管的大流量冲洗频率,优化自清洗过滤器运行方式;机组启动阶段,加大湿电排水箱排污,减少排水箱溢流至循环水箱水量等。实践表明,采取防范措施后,该燃煤机组湿电喷嘴故障率大为下降。     

多种负荷工况下湿式电除尘器的PM2.5脱除效率及排放特征

在燃煤发电机组带100%、75%、50%负荷,每种负荷下湿式电除尘器（WESP）以高功率和节能优化2种模式运行共6种工况下,使用ELPI+测试湿式电除尘器入口和出口烟尘的质量浓度和排放特征。实验结果表明,在高负荷下,湿式电除尘器采用节能模式会导致总烟尘、PM₁₀、PM_2.5浓度均显著升高,甚至排放质量浓度超过5 mg/m³;而在中低负荷下,湿式电除尘器采用节能模式会导致总烟尘排放浓度显著升高,但PM₁₀、PM_2.5浓度则变化不显著,且粒径越小变化越小;PM₁₀、PM_2.5浓度变化对总排放的影响较小,除尘系统节能优化试验可为机组实现超低排放下的优化运行提供有力支持;湿式电除尘器入口和出口飞灰颗粒质量呈现出典型的双模态分布;湿式电除尘器以高功率运行时,2~10 μm的颗粒仅占PM₁₀质量的30%左右,湿式电除尘器以节能模式运行时,2~10 μm的颗粒可占到PM₁₀质量的50%以上。