复合式烟气调质技术在300MW 机组上的应用

2018-02-14侯敏尧

时代农机 2018年12期

侯敏尧，王京，李伟

（山西大唐国际云冈热电有限责任公司，山西大同 037000）

近几年我国的空气污染越发严重，雾霾天气严重危害着人们的健康，国家于2011 年重新制定了《火电厂大气污染物排放标准》（GB/T 13223-2011），其中燃煤产生的粉尘的控制排放浓度最高限也从之前的100 mg/m3的标准提升到30 mg/m3，这对电除尘器的除尘效果提出了更高的要求。提升电除尘的除尘效率有两方面可以改变：①对电除尘进行改造（电除尘扩容加宽加高和增加布袋除尘器）；②用烟气调质技术降低粉尘浓度。对电除尘改造成本高，占地面积大，烟气调质技术更灵活而有效。

1 SO3 烟气调质技术原理

飞灰比电阻对电除尘除尘效率的影响最为明显，比电阻在104～1010Ω·cm 之间的飞灰是最容易被电除尘收集的，比电阻过高或者过低均难以收集。若粉尘层的比电阻超过临界值1010Ω·cm，则电晕电流通过极板上的粉尘时就会受到限制，影响粉尘粒子的荷电量、荷电率和电场强度等，使电除尘效率大幅下降，电极上电荷不易释放，压降较大。当粉尘比电阻达到1012Ω·cm 时，会产生比较严重的反电晕，电流增大，电压降低，收尘效率大幅下降。

2 NH3 烟气调质技术原理

加入NH3可以提高粉尘的粘附性，可以增加粉尘颗粒之间的粘附力，使粉尘被粘连在一起，起到架桥作用，增大粉尘粒径，有利于振打；还可以减少二次扬尘。NH3可与烟气中的酸性物质（如SO3）反应生成NH4HSO4，过量的SO3则可以生成（NH4）2SO4。生成的NH4HSO4或（NH4）2SO4可增大两极间的细颗粒浓度，增大了电场中的电荷量，提高了击穿电压和火花电压，有利于电除尘提高运行电压，提高除尘效率。另外，加入NH3可降低烟气酸度，减少对设备的腐蚀。

3 复合式烟气调质技术的研究

由于SO3烟气调质和NH3烟气调质单独使用都有其局限性，故提出了复合式烟气调质技术，将两者结合起来。

复合式烟气调质技术原理如下：在烟气中喷入适量的SO3调质剂，SO3与烟气中的水分生成H2SO4和硫酸盐电解质，吸附在粉尘颗粒上形成导电薄膜，增加粉尘的荷电性，降低粉尘的比电阻，调节在易被电除尘收集的范围内，荷电后的粉尘被吸附在电除尘极板上，便于收集。

之后，再向烟气中喷射入适量NH3，与部分H2SO4分子化合生成NH4HSO4和（NH4）2SO4，NH4HSO4和（NH4）2SO4可明显增大粉尘的粘附力，使细微粉尘碰撞粘附到大颗粒粉尘上，增加电除尘器对细颗粒的捕集效率，使烟气中细微粉尘的含量大幅降低。同时，粉尘的平均粒径也相应增大，收尘效率提高到99.8%以上，排放达到30 mg/m3以下。没有附着在粉尘颗粒表面上的NH4HSO4和（NH4）2SO4，会很均匀的分布在烟气中形成空间电荷，改善电场工作环境，提高电场击穿电压，也会提高电除尘的除尘效率。

4 复合式烟气调质技术的应用

某电厂每台锅炉配置双室五级电场静电除尘器。锅炉烟气流经静电除尘器的五个串联电场进行除尘后，由烟囱排出。该静电除尘器的本体由山西电力环保设备厂制造，电控部分由中荷环保三相电源。参数如表。静电除尘器于2009 年开始运行，是按照100mg/Nm3排放标准设计的，烟尘的排放必须满足新排放标准≤30mg/Nm3，因现有电除尘器运行时远远达不到国家新的排放标准，必须对除尘系统进行改造。

表1

SO3调质是将纯度99.99%的固态硫磺在硫磺罐中被蒸气溶化，由硫磺泵经计量装置输送到燃烧室中，与热空气混合燃烧生成SO2，SO2经过V2O5催化室生成SO3，由布置在烟道上的SO3喷枪喷入烟道与烟气中的水分子结合生成H2SO4分子。NH3调质是从现有脱硝系统还原剂（NH3）制备区接入氨气，现有脱硝系统还原剂制备区产生的氨气体积浓度为5%，可以满足本项目氨气体积浓度需求，氨气管道和系统集装箱连接，经过系统集装箱内的氨气计量调整装置计量后由喷枪喷入电除尘器入口烟道，与烟道中的H2SO4化合生成NH4HSO4。硫磺的燃烧量随锅炉负荷变化，整个系统采用PLC 程序控制，系统全自动运行，人机界面实时监控。

烟气调质未投运（负荷260MW）：