340MW煤電機(jī)組化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵系統(tǒng)的運(yùn)行

文_占阜元 潘喜桂 熊昌勇 國(guó)能豐城發(fā)電有限公司

隨著碳達(dá)峰碳中和發(fā)展戰(zhàn)略的不斷深入，我國(guó)以燃煤為主的能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生根本性調(diào)整。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)煤炭的火力發(fā)電量仍占總發(fā)電量的57%?；痣姀S(chǎng)在我國(guó)電力行業(yè)的占比仍然很大，而以煤炭為主的化石燃料燃燒產(chǎn)生的PM2.5顆粒物仍是我國(guó)城市和區(qū)域大氣的首要污染物，對(duì)人體健康和可持續(xù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展造成嚴(yán)重的威脅。

目前而言，現(xiàn)有燃煤電廠(chǎng)運(yùn)行的除塵技術(shù)和裝置（包括靜電除塵和布袋除塵），對(duì)粗顆粒物（粒徑dash＞2.5μm）的除塵效率可達(dá)99%以上。這些除塵設(shè)備對(duì)細(xì)飛灰顆粒的捕獲率相對(duì)較低，雖然細(xì)飛灰顆粒的質(zhì)量占比較小，但以顆粒的數(shù)量計(jì)可達(dá)到飛灰總數(shù)的90%以上。減少PM2.5細(xì)飛灰顆粒的排放污染是國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略的重大需求，提高除塵器對(duì)PM2.5細(xì)飛灰顆粒的脫除效率迫在眉睫。

為了強(qiáng)化細(xì)飛灰顆粒脫除效果，在傳統(tǒng)除塵器前設(shè)置預(yù)處理系統(tǒng)，使細(xì)飛灰顆粒通過(guò)物理或化學(xué)作用團(tuán)聚成較大粒徑，可以有效提高除塵器對(duì)細(xì)飛灰顆粒的脫除效率。目前，預(yù)處理階段細(xì)飛灰顆粒團(tuán)聚的方法主要有磁團(tuán)聚、熱團(tuán)聚、聲團(tuán)聚、電團(tuán)聚、湍流邊界層團(tuán)聚和化學(xué)團(tuán)聚等。這些團(tuán)聚技術(shù)都在一定程度上可以促進(jìn)細(xì)飛灰顆粒團(tuán)聚成大粒徑，但在大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用方面，大都存在如效率低下、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不適用等缺陷。其中，化學(xué)團(tuán)聚方法就是在除塵裝置前噴入化學(xué)團(tuán)聚劑，利用飛灰顆粒與化學(xué)團(tuán)聚劑霧滴、顆粒與顆粒間的物理化學(xué)作用促使細(xì)顆粒團(tuán)聚形成大粒徑，再被除塵器加以脫除。

大量研究表明，化學(xué)團(tuán)聚方法能有效提高現(xiàn)有除塵設(shè)備對(duì)細(xì)飛灰顆粒的脫除效率。有學(xué)者將濃度為0.5%的新型化學(xué)團(tuán)聚劑噴入煙道，可使靜電除塵器對(duì)細(xì)飛灰顆粒的脫除效率提高至70%以上。我國(guó)也有學(xué)者在國(guó)內(nèi)首次提出了運(yùn)用化學(xué)團(tuán)聚的方法提高電廠(chǎng)、水泥廠(chǎng)的除塵設(shè)備的除塵效率。陳富華等學(xué)者對(duì)化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)中團(tuán)聚劑匯液室、空氣壓縮機(jī)、霧化噴嘴等設(shè)備的工業(yè)應(yīng)用選型和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析；研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)團(tuán)聚技術(shù)與傳統(tǒng)除塵技術(shù)相比，初投資成本低，運(yùn)行成本相對(duì)便宜，設(shè)備占地空間小。郭沂權(quán)等學(xué)者綜合考察了不同化學(xué)團(tuán)聚液對(duì)300MW燃煤電廠(chǎng)靜電除塵器效率、電廠(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)及大氣顆粒物排放特性的影響。秦占峰等針對(duì)300MW燃煤電廠(chǎng)的化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)進(jìn)行了綜合考察，分析了細(xì)飛灰顆粒團(tuán)聚技術(shù)對(duì)機(jī)組除塵效率、電廠(chǎng)運(yùn)行參數(shù)以及經(jīng)濟(jì)性的影響。楊曉媛等考察了化學(xué)團(tuán)聚劑對(duì)細(xì)飛灰顆粒的凝并效果及對(duì)除塵效率的影響規(guī)律。朱洪堂等針對(duì)由表面活性劑、無(wú)機(jī)鹽和高分子絮凝劑構(gòu)成多元團(tuán)聚劑體系，研究了團(tuán)聚劑對(duì)細(xì)顆粒團(tuán)聚促進(jìn)作用的影響。上述示范工程研究發(fā)現(xiàn)，化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)很大程度上增加了細(xì)飛灰顆粒的團(tuán)聚效果，提高了現(xiàn)有除塵設(shè)備的除塵效率，運(yùn)行維護(hù)成本低經(jīng)濟(jì)性好，具有廣闊的應(yīng)用前景。

本文針對(duì)某340MW燃煤機(jī)組的化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行分析，主要考查化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)對(duì)燃煤機(jī)組運(yùn)行排煙參數(shù)的影響規(guī)律。

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)位于某340MW燃煤機(jī)組，配套“低氮燃燒＋SCR脫硝裝置”、六電場(chǎng)靜電除塵器設(shè)備、石灰石石膏濕法脫硫設(shè)備以及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等環(huán)保設(shè)施。鍋爐出口煙氣經(jīng)選擇性催化還原脫硝裝置、空氣預(yù)熱器、化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)、靜電除塵器及石灰石濕法脫硫處理后排放至大氣環(huán)境。

在空預(yù)器出口噴入團(tuán)聚混合液，化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備由四大部分組成，即化學(xué)團(tuán)聚劑制備系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、化學(xué)團(tuán)聚劑霧化噴入系統(tǒng)以及運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)示意圖如圖1所示?；瘜W(xué)團(tuán)聚劑與工業(yè)用水混合后，經(jīng)壓縮空氣霧化噴入空預(yù)器后的煙道內(nèi)，煙氣中細(xì)飛灰顆粒團(tuán)聚長(zhǎng)大成大粒徑飛灰顆粒，一并被靜電除塵器捕集。

圖1 化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵系統(tǒng)示意圖

2 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

2.1 噴液母管流量變化

選取2021年8月20日至2021年9月20日一個(gè)月的運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，機(jī)組的負(fù)荷變化如圖2所示，選取時(shí)間內(nèi)，最大功率為319.94MW，最小功率為127.58MW。機(jī)組負(fù)荷變化范圍較大，導(dǎo)致煙氣成分變化較大，化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)的噴液流量變化也較大，詳細(xì)變化趨勢(shì)如圖3所示?；瘜W(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)的噴液流量隨著機(jī)組負(fù)荷變化，噴液流量根據(jù)脫硫出口煙塵濃度、引風(fēng)機(jī)和除塵器等運(yùn)行參數(shù)來(lái)進(jìn)行控制。

圖2 機(jī)組負(fù)荷變化趨勢(shì)圖

圖3 噴液母管流量變化趨勢(shì)圖

2.2 煙氣溫度變化

在空預(yù)器后煙道，由于化學(xué)團(tuán)聚混合液體和壓縮空氣的噴入，液滴升溫蒸發(fā)，吸收煙氣熱量，導(dǎo)致煙氣溫度降低。估算得出，噴入團(tuán)聚劑溶液后，溫度降約為7～10℃。靜電除塵器前的煙氣溫度變化趨勢(shì)如圖4所示，最大值為130.5℃，最小值為106.5℃，與機(jī)組負(fù)荷的變化趨勢(shì)較為一致，隨著噴液量的增大，煙氣溫度并沒(méi)有大幅度的變化，這個(gè)結(jié)果也與上述理論分析的結(jié)果一致。由此說(shuō)明，化學(xué)團(tuán)聚的噴液對(duì)煙氣溫度的影響，在變負(fù)荷運(yùn)行的情況下可以忽略,引起的煙氣溫度變化對(duì)煙道內(nèi)尾部設(shè)備不會(huì)造成嚴(yán)重的積灰或腐蝕影響。

圖4 煙氣溫度變化趨勢(shì)圖

2.3 粉塵濃度變化

化學(xué)團(tuán)聚劑溶液霧化噴入煙道后，強(qiáng)化了除塵器對(duì)細(xì)飛灰顆粒的脫除效果，提高了除塵效率。選取時(shí)間內(nèi)，脫硫后的粉塵濃度變化趨勢(shì)如圖5所示。從圖中數(shù)據(jù)分析可知，雖然絕大部分時(shí)間內(nèi)，均符合國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)10mg/m3以?xún)?nèi)。因此，化學(xué)團(tuán)聚系統(tǒng)的噴液控制情況良好。

圖5 粉塵濃度變化趨勢(shì)圖

2.4 煙氣濕度變化

脫硫后煙氣濕度的變化趨勢(shì)如圖6所示，煙氣濕度有明顯的變化，趨勢(shì)與化學(xué)團(tuán)聚的噴液點(diǎn)有一定關(guān)系，主要由于間歇性噴液，噴液在煙道中蒸發(fā)，增加了煙氣含濕量，導(dǎo)致個(gè)別時(shí)刻的排煙濕度增大，最高可達(dá)40%。但是總體上，濕度相對(duì)比較穩(wěn)定，在11%～16%范圍內(nèi)波動(dòng)。

圖6 煙氣濕度變化趨勢(shì)圖

2.5 其他氣體變化

脫硫后凈煙氣中SO2濃度平均值在13mg/m3，滿(mǎn)足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)35mg/m3以?xún)?nèi)。脫硫后凈煙氣中NOx濃度平均值在36mg/m3，滿(mǎn)足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)50mg/m3以?xún)?nèi)。O2含量相對(duì)比較穩(wěn)定，在5%～11%范圍內(nèi)波動(dòng)，平均值為7.77%。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)某340MW燃煤機(jī)組的化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，考察了系統(tǒng)運(yùn)行效果和存在問(wèn)題，得出的結(jié)論如下：

①化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，排煙各參數(shù)達(dá)到國(guó)家行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

②由于化學(xué)團(tuán)聚強(qiáng)化除塵系統(tǒng)的間歇性噴液，導(dǎo)致個(gè)別瞬時(shí)時(shí)刻的粉塵濃度過(guò)高、煙氣濕度較大，但是整體運(yùn)行情況良好。