本文主要闡述了華潤電力(渤海新區(qū))有限公司(以下簡稱渤海熱電)2×350MW超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組濕式電除塵煙氣處理技術(shù)和沖洗水循環(huán)利用方式，濕除處理后的煙氣排放參數(shù)完全能達(dá)到國家“超潔凈排放”標(biāo)準(zhǔn)，濕除沖洗水至吸收塔回用效果良好，既免除了配套的濕式電除塵煙氣處理后排放廢水的處理費(fèi)用，還增加了石灰石漿液的利用效率，延緩了吸收塔的結(jié)垢速率和漿液惡化速率，為其他燃煤電廠的環(huán)保運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。
2014年6月13日，中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議提出，我國東部地區(qū)新建燃煤發(fā)電機(jī)組大氣污染物排放濃度要基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即氮氧化物50mg/m3以下、二氧化硫35mg/m3以下、煙塵5mg/m3以下，實(shí)現(xiàn)“超潔凈排放”。
華潤電力(渤海新區(qū))有限公司2×350MW超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組工程位于河北省滄州市渤海新區(qū)臨港化工園區(qū)(國家級)東區(qū)，距海邊直線距離7.5公里。公司于2015年1月投產(chǎn)發(fā)電，公司從設(shè)計(jì)之初就踐行節(jié)能環(huán)保的生產(chǎn)理念，其中在配套的煙氣處理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方面，實(shí)現(xiàn)了煙氣“超潔凈排放”，為其他燃煤電廠的建設(shè)、改造、運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。
本文主要介紹渤海熱電配套的濕式電除塵煙氣處理技術(shù)及其沖洗水循環(huán)利用方式。
1、渤海熱電煙氣處理方法
隨著火電廠煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，電廠脫硝脫硫和除塵技術(shù)也在不斷更新，取得了非常顯著的成效。
渤海熱電的煙氣處理方法：選擇性催化還原法SCR(設(shè)省煤器煙氣旁路)+低氮燃燒+干式電除塵(高頻電源+末電場旋轉(zhuǎn)電極)+石灰石-石膏濕法脫硫+濕式電除塵煙氣處理技術(shù)。
高溫?zé)煔鈴腻仩t內(nèi)排出經(jīng)脫硝、空氣預(yù)熱器、干式電除塵器、引風(fēng)機(jī)、脫硫系統(tǒng)、濕式電除塵，達(dá)到“超潔凈排放”標(biāo)準(zhǔn)后，由煙囪排至大氣。具體流程如下圖：
經(jīng)過近十個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐檢驗(yàn)，渤海熱電的煙氣排放參數(shù)完全能保證達(dá)到“超潔凈排放”標(biāo)準(zhǔn)，煙氣處理方法非常可靠。
2、渤海熱電濕式電除塵煙氣處理技術(shù)
2.1濕式電除塵的工作原理
濕式電除塵器與干式電除塵器工作原理相同，都是向電場空間輸送直流負(fù)高壓，通過空間氣體電離，煙氣中粉塵顆粒和霧滴顆粒荷電后在電場力的作用下，移動到收塵極板(集塵板)，從而被收集在收塵極表面。在對集塵板上捕集到的粉塵清除方式上，濕式電除塵與干式電除塵有較大區(qū)別，干式電除塵器利用振打清灰方式將收集到的粉塵震落到灰斗中，而濕式電除塵器則是通過收集煙氣中的霧滴顆粒，在收塵極表面形成溢流而將粉塵沖洗到灰斗中。
濕式電除塵的工藝流程如下圖：
2.2濕式電除塵的特點(diǎn)
2.2.1濕式電除塵器與干式電除塵器最大的不同，在于煙氣工質(zhì)的差異，干式電除塵器煙氣為干煙氣，煙氣溫度較高，煙氣中基本不含霧滴。而濕式電除塵器為濕飽和煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的霧滴。
2.2.2經(jīng)濕法脫硫洗滌凈化后的煙氣，溫度約45℃-55℃，溫度已降至露點(diǎn)以下，所含水蒸氣已近飽和，極易結(jié)露，對后續(xù)煙道腐蝕性較大。濕式電除塵器通常設(shè)置在濕法脫硫裝置后，脫硫后飽和煙氣中攜帶大量水滴、SO2和SO3，在通過高壓電場時(shí)被捕獲，徹底解決濕法脫硫帶來的石膏雨、藍(lán)煙問題，并且可以大大緩解下游煙道和煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本。
2.2.3濕式電除塵采用水霧沖洗，沒有振打裝置，完全杜絕了二次揚(yáng)塵。根據(jù)國外相關(guān)文獻(xiàn)，濕式電除塵對酸霧、有毒重金屬以及PM10,尤其是PM2.5的微細(xì)粉塵都有良好的脫除效果。
2.2.4濕式電除塵由于其終端把關(guān)的技術(shù)特點(diǎn)，布置在脫硫前的干式電除塵可以在滿足脫硫工藝要求的前提下，降低干式電除塵的投資和運(yùn)行費(fèi)用。
2.3渤海熱電機(jī)組濕式電除塵設(shè)備簡介
每臺機(jī)組脫硫后配置一臺臥式濕式電除塵器，高壓供電部分選用高壓硅整流變。濕式電除塵器為雙室一電場除塵器，每臺爐配置一臺，設(shè)計(jì)除塵效率為效率≥70%或出口排放濃度≤5mg/Nm³。濕式電除塵器電場陽極板采用平板型極板，陰極線采用針刺線，清灰方式為沖洗水。
濕式電除塵下設(shè)三個(gè)箱罐：堿液箱、循環(huán)水箱和排水箱，供水箱直接由脫硫工藝水箱代替。運(yùn)行方式是通過循環(huán)水箱的循環(huán)水泵連續(xù)沖洗濕式除塵器的前2/3，由補(bǔ)水泵(原水)間歇沖洗濕式除塵器的后1/3，沖洗濕式除塵器的水從底部流到廢水箱內(nèi)，再由廢水箱流至循環(huán)水箱重復(fù)沖洗使用。
2.4渤海熱電機(jī)組濕式電除塵運(yùn)行方式介紹
由于通過濕式電除塵的煙氣呈酸性，由堿液泵間歇向循環(huán)水箱供堿以維持循環(huán)水PH，防止沖洗水PH過低導(dǎo)致濕式電除塵內(nèi)部腐蝕。
濕除循環(huán)沖洗水PH原設(shè)計(jì)可以由循環(huán)水箱控制或排水箱控制，循環(huán)水箱PH控制在8-10之間，排水箱PH控制在6-8之間，經(jīng)過十個(gè)月左右的摸索實(shí)踐，目前多采用排水箱PH維持在7左右來控制供堿，這樣既可以防止?jié)袷诫姵龎m內(nèi)部和煙囪內(nèi)筒腐蝕，又可以保證煙囪排煙帶水PH維持在7左右，避免煙囪排煙帶水導(dǎo)致的酸污染或堿污染。
堿液泵供堿方式原設(shè)計(jì)為和循環(huán)水箱PH或排水箱PH連鎖，因PH計(jì)反應(yīng)較慢，經(jīng)常發(fā)生供堿不均勻現(xiàn)象，經(jīng)過十個(gè)月左右的運(yùn)行摸索實(shí)踐，目前增加了按時(shí)間周期供堿連鎖，且規(guī)定每兩個(gè)小時(shí)就地PH值實(shí)測和DCS顯示值比對，確保排水箱PH一直維持在7左右，確保排煙帶水為中性，更加實(shí)用。
為保證沖洗水的清潔，渤海熱電濕式電除塵系統(tǒng)每小時(shí)排放10噸左右的沖洗廢水至脫硫吸收塔。
3、渤海熱電濕式電除塵沖洗水循環(huán)利用方式分析
3.1濕式電除塵沖洗水外排的必要性
濕式電除塵器運(yùn)行時(shí)其中一個(gè)關(guān)鍵問題就是外排水的二次污染和水耗問題，直接排放會造成二次污染，且耗水量大，運(yùn)行成本高。
濕式電除塵采用沖洗水沖洗極板上吸收的煙塵，經(jīng)過濕式電除塵噴淋沖洗之后的水，含有大量酸性物質(zhì)和細(xì)微顆粒物，如果不加以外排換水，濁度會一直增加，導(dǎo)致煙氣帶水含塵量增大，煙氣排放參數(shù)不合格。
為了保證濕式電除塵循環(huán)沖洗水水質(zhì)能夠一直保持合格，排水箱每小時(shí)必須外排一定量的廢水。
3.2石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)和氫氧化鈉(NaOH)法煙氣脫硫技術(shù)介紹
3.2.1石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)的工作原理
在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝中，脫除二氧化硫(SO2)的基本工藝過程為煙氣進(jìn)入吸收塔后，與石灰石漿液接觸，進(jìn)行物理、化學(xué)反應(yīng)，最后產(chǎn)生固化二氧化硫的石膏副產(chǎn)品。
基本化學(xué)反應(yīng)方程式為：
1.SO2+H2O→H2SO3吸收
2.CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O中和
3.CaSO3+1/2O2→CaSO4氧化
4.CaSO3+1/2H2O→CaSO3•1/2H2O結(jié)晶
5.CaSO4+2H2O→CaSO4•2H2O結(jié)晶
6.CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2pH控制
同時(shí)煙氣中的HCL、HF與CaCO3反應(yīng)，生成CaCl2或CaF2。
3.2.2氫氧化鈉(NaOH)法煙氣脫硫技術(shù)的工作原理
NaOH煙氣脫硫工藝是為了克服石灰石/石灰法容易結(jié)垢的缺點(diǎn)而發(fā)展起來的。
基本化學(xué)反應(yīng)方程式為：
1.2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O
2.Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3
先用NaOH的水溶液吸收SO2，吸收后的產(chǎn)物回收或者再生循環(huán)利用。主要利用石灰(Ca(OH)2)或石灰石(CaCO3)進(jìn)行再生。
利用石灰石的基本化學(xué)反應(yīng)方程式為：
1.Na2SO3+1/2O2→Na2SO4
2.NaHSO3+1/2O2→NaHSO4
3.Na2SO4+CaCO3+H2O→2NaOH+CaSO4+CO2
4.NaHSO4+CaCO3→NaOH+CaSO4+CO2
5.CaSO4+2H2O→CaSO4•2H2O結(jié)晶
同時(shí)也會發(fā)生副反應(yīng)生成CaSO3•1/2H2O。3.3濕式電除塵沖洗水外排至脫硫吸收塔的可行性分析
3.3.1氫氧化鈉(NaOH)法煙氣脫硫技術(shù)因受限于脫硫劑運(yùn)行費(fèi)用太高而且脫硫產(chǎn)物不易處理，致使市場占有率不高，但由于鈉堿吸收液和二氧化硫反應(yīng)的速率比鈣堿快很多，能在較小的液氣比條件下，達(dá)到較高的二氧化硫脫除率，而且氫氧化鈉(NaOH)法煙氣脫硫產(chǎn)物不會結(jié)垢。
3.3.2濕式電除塵系統(tǒng)需要用到原材料只有水和NaOH，其余全為煙氣中本身攜帶的成分，和脫硫塔脫除煙氣的成分基本是完全一致的，只相當(dāng)于增加了一層過濾吸收系統(tǒng)，從而可以脫除更多煙氣中的有害成分(如SO2、粉塵等)。
3.3.3濕式電除塵系統(tǒng)外排的廢水可以達(dá)到部分氫氧化鈉法煙氣脫硫的效果，原有的吸收塔漿液中會有極小的一部分起到再生作用。和催化劑或增效劑原理相似，可以達(dá)到同樣的效果，最后的主要產(chǎn)物也為CaSO3•1/2H2O和CaSO4•2H2O。(可以參考?xì)溲趸c(NaOH)法煙氣脫硫的反應(yīng)方程式)
3.3.4重金屬是吸收塔漿液起泡的主要原因之一，而絕大多數(shù)重金屬都和氫氧根(OH-)都會反應(yīng)生成不容于水的固體，再生出來的氫氧根會和吸收塔內(nèi)的重金屬反應(yīng)，達(dá)到凈化吸收塔漿液的作用。最終重金屬和氫氧根反應(yīng)生成的沉淀物和部分再生的氫氧化鈉都伴隨脫水系統(tǒng)產(chǎn)生的石膏帶走。
3.3.5我司已運(yùn)行十個(gè)月有余，單臺爐濕除用堿量約為1天/噸，濕除排水箱每小時(shí)外排約10噸水至脫硫吸收塔。運(yùn)行期間，因機(jī)組多次啟停和脫硫廢水處理系統(tǒng)投運(yùn)率不高，吸收塔漿液品質(zhì)一直較差，但脫硫效率一直維持非常高的水平，在同樣的燃煤硫分條件下，比原設(shè)計(jì)可以減少將近一臺漿液循環(huán)泵的運(yùn)行量。
3.3.6因煙氣排放指標(biāo)越來越嚴(yán)格，部分電廠采用添加脫硫增效劑來提高脫硫效率(一般單臺爐添加量100公斤/天,約2500元)，對比吸收塔添加脫硫增效劑，單臺爐用堿量1天/噸(約650元)，既保證了濕式電除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又節(jié)約了脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
3.3.7通過運(yùn)行期間的石灰石耗材分析，石灰石漿液的利用率非常高，超過了原設(shè)計(jì)Ca/S比1.03的水平，一定程度上證實(shí)了濕除廢水回用的增效作用。
3.3.8機(jī)組臨時(shí)停運(yùn)時(shí)進(jìn)入吸收塔內(nèi)部檢查，未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，一定程度上證實(shí)了濕除廢水回用的緩解吸收塔結(jié)垢作用。
4、結(jié)論
4.1濕式電除塵煙氣處理技術(shù)工藝通過華潤電力(渤海新區(qū))有限公司運(yùn)行情況證明,其系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高,機(jī)組凈煙氣粉塵含量長期恒定穩(wěn)定在3mg/m3以下，完全達(dá)到了國家“超潔凈排放”環(huán)保標(biāo)準(zhǔn),在技術(shù)上是完全可靠的。
4.2濕式電除塵煙氣處理沖洗水循環(huán)利用方式不但在技術(shù)上科學(xué)合理，而且在經(jīng)濟(jì)上可以節(jié)能降耗,經(jīng)濟(jì)效益和社會效益都非常顯著。
5結(jié)束語
華潤電力(渤海新區(qū))有限公司濕式電除塵煙氣處理技術(shù)，運(yùn)行可靠性非常高，濕除處理后的煙氣排放參數(shù)完全能達(dá)到國家“超潔凈排放”標(biāo)準(zhǔn)，濕除沖洗水外排至吸收塔回用效果良好，既免除了配套的濕式電除塵煙氣處理后排放廢水的處理費(fèi)用，還增加了石灰石漿液的利用效率，延緩了吸收塔的結(jié)垢速率和漿液惡化速率，為其他燃煤電廠的環(huán)保運(yùn)行提供了經(jīng)驗(yàn)。
