燃煤電廠煙塵超低排放協(xié)同脫硫廢水零排放改造實踐探索

談智玲，彭歌亮，陳全喜，黃國霞，付江濤

(1.湖北華電襄陽發(fā)電有限公司，湖北 襄陽 441000；2.武漢天和技術(shù)股份有限公司，武漢 430077；3.青海鹽湖海納化工有限公司，西寧 350001)

0 引言

我國能源結(jié)構(gòu)中燃煤發(fā)電機組占比約為60.7%[1]，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，對能源的需求不斷增加，在煤電行業(yè)進入高速發(fā)展期的同時，也出現(xiàn)了霧霾、空氣質(zhì)量下降等大氣污染問題。因此，全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造，是推進煤炭清潔化利用、改善大氣環(huán)境質(zhì)量和緩解資源約束的重要舉措。繼2013年9月《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)大氣污染防治行動計劃的通知》下發(fā)后，國家發(fā)改委于2014年9月發(fā)布了“關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014—2020 年)》的通知”，原環(huán)境保護部于2015年12月發(fā)布了“環(huán)境保護部關(guān)于印發(fā)《全面實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知”[2-4]。各項政策和標(biāo)準(zhǔn)的密集發(fā)布充分體現(xiàn)了大氣污染防治的重要性和緊迫性?！度鎸嵤┤济弘姀S超低排放和節(jié)能改造工作方案》中規(guī)定，燃煤電廠超低排放限值為：在基準(zhǔn)氧含量為6%的條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放質(zhì)量濃度分別不高于10，35，50 mg/m3，部分地區(qū)的煙塵排放限值甚至要低于5 mg/m3。原環(huán)境保護部于2017年6月發(fā)布的《火電廠污染防治可行技術(shù)指南》[5]中明確了火電廠煙塵超低排放技術(shù)路線應(yīng)采用超凈電袋負荷除塵器及高效袋式除塵器，實現(xiàn)不低于 99.9%的除塵效率。同時還指出：煙氣超低排放是一項系統(tǒng)工程，各設(shè)施之間相互影響，在設(shè)計、施工、運行過程中，要統(tǒng)籌考慮各設(shè)施之間的系統(tǒng)作用，全流程優(yōu)化，實現(xiàn)污染物最佳控制效果。

圖1 #3機組除塵技術(shù)路線Fig.1 No.3 unit dust removal technology road

湖北西北部某燃煤電廠#3機組額定裝機容量為330 MW，原除塵系統(tǒng)設(shè)計為雙室四電場電除塵器，除塵效率為99.5%，除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度小于200 mg/m3。2013年，為達到GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，將四電場電除塵器改造成“2+2”電袋復(fù)合除塵器，改造完成后除塵效率提升至99.95%，但除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度仍在30 mg/m3左右，不滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)，需對除塵系統(tǒng)進行進一步改造。本文通過該燃煤電廠除塵系統(tǒng)超低排放改造協(xié)同脫硫廢水零排放的工程實踐，為煙塵超低排放改造提供一種新思路。

1 改造方法

2013年該電廠#3機組改造后的除塵技術(shù)路線如圖1a所示，將原雙室四電場電除塵器中的2，3電場改造成袋式除塵器，濾袋采用聚苯硫醚(PPS)濾袋；而0電場和1電場維持原狀。為達到煙塵排放質(zhì)量濃度小于10 mg/m3的超低排放目標(biāo)，需要進一步提高除塵效率，需通過同時提高電除塵系統(tǒng)和袋式除塵系統(tǒng)的效率來實現(xiàn)。將1電場改造成袋式除塵器，0電場維持原狀，改造后形成“1+3”電袋復(fù)合除塵器；同時，將濾袋全部升級為以聚四氟乙烯(PTFE)為基布的50%PPS+50%PTFE混紡濾袋。此次改造共使用?160 mm×8 500 mm超細纖維混紡布袋5 156條，濾袋間縱向間距為230 mm，橫向間距為260 mm，濾袋工作壽命大于30 000 h。由于1，2，3電場均改造成超細纖維材料濾袋，過濾精度提高，為減輕布袋除塵器的負荷，提高0電場電除塵器的效率至關(guān)重要。

陶國龍等[6]研究了煙氣增濕對電除塵器效率的改善，結(jié)果表明，對煙氣進行適量噴霧增濕可改善煙塵比電阻，降低煙溫，減少煙氣量，對電除塵器收塵效率有明顯改善。黃金菊等[7]的研究也驗證了降低煙溫對提高電除塵器效率有明顯效果。因此，本文考慮通過噴霧增濕、降溫來提高電除塵系統(tǒng)的效率。該電廠#3機組濕法脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫廢水最大流量為5 m3/h，目前通過三聯(lián)箱去除脫硫廢水中的重金屬離子，達到DL/T 997—2006《火電廠石灰石-石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》的排放標(biāo)準(zhǔn)。但隨著環(huán)保要求的不斷提高，常規(guī)處理方法已不能滿足排放要求，脫硫廢水的零排放技術(shù)逐漸成為了燃煤電廠污染防治的關(guān)注焦點?？紤]結(jié)合煙氣噴霧蒸發(fā)脫硫廢水以達到零排放要求，噴霧脫硫廢水后可增加煙氣濕度、降低煙溫和改善煙氣比電阻，從而提高電除塵器效率；另外，由于脫硫廢水中含有大量的金屬離子，水在煙道中蒸發(fā)后，金屬離子混入煙塵中，會增強煙塵的導(dǎo)電性，降低煙塵比電阻。

表2 電改袋前、后除塵效果對比Tab.2 Comparison of dust removal effects before and after electric bag transformation

表3 協(xié)同脫硫廢水零排放改造前、后除塵效果對比Tab.3 Comparison of dust removal effects before and after desulfurization wastewater zero discharge transformation

該電廠2017年進行了煙塵超低排放電改袋改造，2018年進行了協(xié)同脫硫廢水零排放的改造，技術(shù)路線如圖1b所示。改造完成后對#3機組進行性能試驗，在不同發(fā)電負荷下，分別將3，4，5 m3/h的脫硫廢水噴入主煙道中，對比分析除塵器除塵效率的變化情況[8]。

2 性能試驗結(jié)果及分析

性能試驗期間，#3機組燃燒煤種為煙煤，化學(xué)成分分析見表1。通過該煤種的燃燒，實測得出鍋爐煙氣中的相對濕度、溫度、含塵量等技術(shù)指標(biāo)。

2.1 電改袋改造后的除塵效果

將1電場電除塵器改成袋式除塵器前、后的除塵效果對比見表2。

由表2可以看出，改造前、后除塵器入口煙氣相對濕度、溫度及煙塵質(zhì)量濃度變化不大。經(jīng)過電改袋改造后除塵效率提高了0.061百分點，除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度也由近30 mg/m3降至10 mg/m3以下。

表1 煤種化學(xué)成分分析Tab.1 Analysis of chemical composition of coal

2.2 噴入脫硫廢水后的除塵效果

由于國家上網(wǎng)電量需求配置原因，#3機組發(fā)電負荷會根據(jù)需要進行調(diào)整，電改袋協(xié)同脫硫廢水零排放改造后，在不同發(fā)電負荷下，將不同量的脫硫廢水噴入除塵器前端主煙道中，除塵器在協(xié)同脫硫廢水零排放改造前、后的除塵效果對比見表3。

由表3可以看出，隨著脫硫廢水噴入量的增加，除塵器入口相對濕度呈上升趨勢，而溫度明顯下降，除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度穩(wěn)定下降。

除塵器入口煙塵質(zhì)量濃度與脫硫廢水噴入量、除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度的關(guān)系如圖2所示。由圖2可以看出，除塵器入口煙塵質(zhì)量濃度基本保持不變，而出口煙塵質(zhì)量濃度隨噴入脫硫廢水量的增加而呈現(xiàn)降低的趨勢，脫硫廢水最大噴入量為5 m3/h時，除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度達到最低，這說明噴入脫硫廢水可增強電袋除塵器的除塵效率。

2.3 機組整體除塵效果

改造完成后經(jīng)過連續(xù)運行，#3機組整體煙塵排另外，改造后除塵器風(fēng)阻下降，過濾風(fēng)速由1.00 m/min降至0.80 m/min，除塵器本體的煙氣系統(tǒng)阻力將有所下降，可降低引風(fēng)機的負荷和能耗。

圖2 “1+3”電袋復(fù)合除塵器出口煙塵質(zhì)量濃度與脫硫廢水噴入量的關(guān)系Fig.2 Relationship between the concentration of flue at the outlet of “1+3” electric bag composite dust collector and the amount of desulfurization wastewater injected

3 結(jié)論

本文通過電改袋協(xié)同脫硫廢水零排放工程改造實踐，提升了除塵器效率，在煙道中噴入脫硫廢水，在實現(xiàn)機組脫硫廢水零排的同時，強化了電袋除塵器的除塵效果，解決了困擾電廠的脫硫廢水減排難題，同時實現(xiàn)了煙塵和廢水減排的目的。