一、背景介紹
我國(guó)環(huán)境保護(hù)已取得了積極進(jìn)展，但環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)導(dǎo)致大氣污染物排放總量居高不下，其中燃煤電廠的污染物排放量十分巨大。近年來(lái)隨著燃煤電站裝機(jī)容量不斷增加，排放污染物的總量增加對(duì)大氣環(huán)境造成了很大壓力。國(guó)家新頒布的火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011）已經(jīng)正式實(shí)施，標(biāo)準(zhǔn)要求火電廠粉塵排放濃度低于30mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)低于20mg/Nm3，同時(shí)將PM2.5納入環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，作為重點(diǎn)大氣污染物進(jìn)行監(jiān)控。2013年起在京津翼、長(zhǎng)三角、珠三角等重點(diǎn)區(qū)域以及直轄市和省會(huì)城市*開(kāi)展PM2.5與臭氧等項(xiàng)目檢測(cè)，2015年覆蓋所有地級(jí)以上城市。為了應(yīng)對(duì)日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)及保護(hù)環(huán)境，我國(guó)對(duì)電廠的除塵裝置提出了更高的要求，急需引進(jìn)新的除塵技術(shù)于以應(yīng)對(duì)，除塵技術(shù)的改進(jìn)在考慮達(dá)到排放要求的同時(shí)，也要考慮采用低能耗，可持續(xù)的技術(shù)，新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施將對(duì)原有的除塵技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。
二、電除塵技術(shù)的應(yīng)用
電除塵技術(shù)與20世紀(jì)90年代得到推廣，在我國(guó)應(yīng)用廣泛。但隨著優(yōu)質(zhì)電煤的不斷開(kāi)采，電煤的質(zhì)量也在逐步下降。由于電除塵的除塵效率與粉塵比電阻關(guān)系很大，比電阻在1×104Ω·cm以下的粉塵沉積時(shí)，會(huì)被中和甚至帶上正電，易再次進(jìn)入氣流，使電除塵效率降低。比電阻在1×104Ω·cm－1×1011Ω·cm之間的粉塵沉積時(shí)中和適當(dāng)，當(dāng)振打極板時(shí)，粉塵層成片下落，保證了電除塵的高除塵效率。比電阻在1011Ω·cm以上的粉塵成積后很難中和，粉塵層逐漸形成負(fù)電場(chǎng)，電場(chǎng)升高會(huì)在覆蓋層孔隙中發(fā)生電擊穿并伴隨向電極發(fā)射正離子，及發(fā)生反電暈現(xiàn)象，此時(shí)電除塵效率將降低（見(jiàn)圖1）。于是為了滿(mǎn)足火電廠的粉塵排放應(yīng)小于30 mg/Nm3的要求，根據(jù)煤種不同，電除塵器需采用5電場(chǎng)、6電場(chǎng)、甚至7電場(chǎng)設(shè)計(jì)。所以單純的依靠電除塵技術(shù)，顯然不是一種很好的選擇，雖然靜電除塵器的除塵效率可達(dá)99%以上，但靜電除塵器對(duì)超細(xì)顆粒物捕捉率較低，仍有大量的超細(xì)顆粒物進(jìn)入大氣中，同時(shí)超細(xì)顆粒物富集了許多有毒重金屬組分，對(duì)人類(lèi)和環(huán)境危害很大，因此，如何有效控制電除塵超細(xì)顆粒物的排放已成為目前急需解決的問(wèn)題。
三、LYWS電除塵超細(xì)顆粒物化學(xué)捕集劑
為了解決目前電除塵排放效率低的問(wèn)題，并能達(dá)到電除塵國(guó)家排放新標(biāo)準(zhǔn)，本技術(shù)提出了在無(wú)需改變現(xiàn)有電除塵設(shè)備，無(wú)需增加電除塵裝置，同時(shí)控制電除塵超細(xì)顆粒物排放的化學(xué)捕集劑，它不僅能夠有效的促進(jìn)電除塵超細(xì)顆粒物聚集成大顆粒，還能調(diào)節(jié)電除塵比電阻，提高電除塵對(duì)高比電阻飛灰的去除率，從源頭上降低電除塵超細(xì)顆粒物的含量，并達(dá)到電除塵在30mg/Nm3以?xún)?nèi)的排放新標(biāo)準(zhǔn)。
四、LYWS電除塵超細(xì)顆粒物化學(xué)捕集劑原理
LYWS電除塵超細(xì)顆粒物化學(xué)捕集劑的使用方法是在燃煤電除塵器前的尾部煙道中布置一系列雙流霧化噴嘴。這種化學(xué)捕集劑首先可根據(jù)鍋爐實(shí)際運(yùn)行工況所產(chǎn)生的煙塵濃度，通過(guò)計(jì)量泵對(duì)儲(chǔ)液罐中化學(xué)捕集劑的流量進(jìn)行有效控制，然后與工業(yè)水進(jìn)行充分混合并溶解形成捕集劑溶液，其中捕集劑占水的質(zhì)量濃度范圍在0.05%~2.5%之間，噴出的化學(xué)捕集劑溶液的溶劑流量占煙氣容積流量的0.05%~1.0%；zui后，化學(xué)捕集劑溶液被空氣壓縮機(jī)的強(qiáng)大壓力送入電除塵器前、有一定溫度（大約300度）的煙道中，同時(shí)噴入的化學(xué)捕集劑在強(qiáng)力雙流霧化器作用下經(jīng)破碎后形成有一定擴(kuò)散角度、且表面具有較高粘附活性的霧云，霧化產(chǎn)生的平均粒徑一般在20-50um的范圍。霧云顆粒中水分蒸發(fā)，粒徑逐漸變小，顆粒之間的作用力轉(zhuǎn)化為固橋，使細(xì)小顆粒更加緊密結(jié)合在一起，形成較大的聚團(tuán)，或者細(xì)小顆粒被粗顆粒吸附，使細(xì)小顆粒減少，提高電除塵器的除塵效率，降低煙塵排放。
五、LYWS電除塵超細(xì)顆粒物化學(xué)捕集劑的特點(diǎn)
本技術(shù)主要是通過(guò)在電除塵裝置前對(duì)超細(xì)顆粒物進(jìn)行捕集，使之能夠在電除塵器的作用下加以脫除，能夠在不影響燃燒運(yùn)行工況和不改變電除塵器參數(shù)的條件下進(jìn)行。采用的整套裝置，包括強(qiáng)力雙流霧化器、噴液泵、混合器和儲(chǔ)液罐等設(shè)備，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，占地少，具有在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用的可能性。通過(guò)本技術(shù)提供的方法可以提高電除塵器對(duì)超細(xì)顆粒物的脫除效率，減少超細(xì)煙塵的排放，達(dá)到用袋式除塵器置換電除塵器才能達(dá)到的目標(biāo)。采用本技術(shù)可使超細(xì)灰塵捕集成交大粒徑的顆粒，并通過(guò)電除塵器加以脫除，可以在不影響電除塵器的工作狀態(tài)和收集方式的條件下，達(dá)到降低廢氣中煙塵濃度20%以?xún)?nèi)。
六、LYWS電除塵超細(xì)顆粒物化學(xué)捕集劑的應(yīng)用
作為本技術(shù)的方法的實(shí)施例，按照1%（質(zhì)量比）的濃度噴入，當(dāng)噴入的化學(xué)捕集劑溶液占煙氣體積流量的0.12%時(shí)，捕集率為10%左右；當(dāng)噴入的化學(xué)捕集劑溶液占煙氣體積流量的0.23%時(shí)，化學(xué)捕集劑對(duì)超細(xì)顆粒的團(tuán)聚效率可達(dá)到20%，煙氣溫度下降5℃；當(dāng)噴入的化學(xué)捕集劑溶液占煙氣體積流量的0.42%時(shí)，化學(xué)捕集劑對(duì)超細(xì)顆粒的捕集率可達(dá)到35%，溫度約降低10℃左右，不同濃度的噴入不同流量的化學(xué)捕集劑溶液，所取得對(duì)超細(xì)顆粒物的捕集效率也不一樣，但其*捕集效率可以達(dá)到70%。一般而言，當(dāng)噴入的化學(xué)捕集劑溶液中濃度較高，且化學(xué)捕集劑溶液體積流量（霧化后）約占煙氣體積流量的0.05-1.0%時(shí)，捕集效果比較好，捕集率可達(dá)到20%以上。現(xiàn)舉例說(shuō)明不同配比的化學(xué)捕集劑溶液噴入水平煙道后的團(tuán)聚效果見(jiàn)下表。
| 溶液占煙氣體積的1.0% | 溶液占煙氣體積的0.05% |
2與水的配比為0.05% | 2與水的配比為0.1% | 2與水的配比為2.5% | 2與水的配比為0.05% | 2與水的配比為0.1% | 2與水的配比為2.5% |
捕集率 | 20% | 35% | 70% | 1% | 2.5% | 40% |
八、經(jīng)濟(jì)性
300MW電廠化學(xué)捕集系統(tǒng)總費(fèi)用：800萬(wàn)
袋式除塵器，1800萬(wàn)設(shè)備費(fèi)+200萬(wàn)安裝費(fèi)， 300MW電廠總費(fèi)用達(dá)2000萬(wàn)元。
九、技術(shù)應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益
達(dá)到國(guó)家新的排放標(biāo)準(zhǔn)，PM 30mg/m3現(xiàn)有許多電廠難以實(shí)現(xiàn)顆粒物達(dá)標(biāo)排放，控制燃煤顆粒污染是我國(guó)面臨的亟待解決的問(wèn)題。
團(tuán)聚促進(jìn)技術(shù)初投資少、成本低，節(jié)省初投資1000萬(wàn)元以上；
不需要改變現(xiàn)有除塵器運(yùn)行參數(shù)；
實(shí)現(xiàn)多種污染物的聯(lián)合控制（PM2.5和重金屬）。
十、技術(shù)前景
對(duì)于排放濃度30度30-80mg/m3的燃煤電廠，更換為電袋除塵器、或增加濕式靜電除塵器，需要3000萬(wàn)元以上，投資巨大，又增加占地。
采用化學(xué)捕集技術(shù)，不改變電站運(yùn)行參數(shù)，無(wú)需大型設(shè)備和大量投資，即可提高現(xiàn)有除塵設(shè)備對(duì)細(xì)顆粒的捕獲效率，達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。
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