吉林省燃煤电厂烟尘达标排放现状及建议.pdf

吉林省燃煤电厂烟尘达标排放现状及建议 陈城1王建豪2袁士婷3王鑫1 1． 吉林省电力科学研究院有限公司， 长春 130021; 2． 国电电力大连庄河发电有限责任公司， 辽宁 大连 116400; 3． 华能吉林发电有限公司长春热电厂， 长春 130021 摘要 为全面了解吉林省燃煤电厂烟尘达标排放现状， 根据 2012 年对各厂的烟尘测试数据， 汇总了烟尘排放达标情 况。统计数据表明 按新的大气污染排放标准， 烟尘达标排放率仅为 38. 3， 布袋或电袋除尘器的烟尘排放浓度明显 低于单一电除尘。对影响烟尘排放浓度的因素， 包括燃煤灰分、 飞灰比电阻、 除尘器运行维护情况等进行了分析， 对各 厂除尘设施改进或改造提出相应建议， 促进烟尘实现达标排放。 关键词 烟尘排放; 现状; 建议 DOI 10. 13205/j． hjgc． 201405030 STATUS AND ADVICE FOＲ SOOT EMISSION OF COAL- FIＲED POWEＲ PLANT IN JILIN PＲOVINCE Chen Cheng1Wang Jianhao2Yuan Shiting3Wang Xin1 1． Jilin Province Electric Power Ｒesearch Institute， Changchun 130021， China; 2． GD Power Dalian Zhuanghe Power Generation Co． ， Ltd， Dalian 116400，China; 3. Changchun Thermal Power Plant of Huaneng Jilin Power Generation Co． ， Ltd， Changchun 130021， China AbstractFor a comprehensive understanding of coal- fired power plants soot emission in Jilin Province， according to the emission test data in 2012， the situation of soot emission that meet the standards were summarized． The statistics show that only 38. 3 of power plants can reach the new atmospheric pollution emission standards， soot emission of bag filter or electric- bag filter is significantly lower than a single electric precipitation ． Analyzed the factors influencing soot emission， include coal ash， fly ash resistivity and operating maintenance status of dust collector， advices on dust removal facilities improvement or modification have been put forward in order to promote the soot emissions to meet the standards． Keywordssoot emission; situation; advice 收稿日期 2013 －06 －25 0引言 随着 GB 132232011燃煤电厂大气污染物排 放标准 的实施， 2014 年 7 月 1 日后所有燃煤电厂烟 尘排放浓度都将执行 30 mg/m3以下的限值， 吉林省 内大部分燃煤电厂除尘设施在现有运行条件下， 未经 改造或加强运行维护水平， 将很难达到新标准的要 求。为了解吉林省燃煤电厂烟尘达标排放现状， 对 2012 年省内各燃煤电厂烟尘排放监测数据进行汇 总， 了解各厂除尘装置运行现状， 为烟尘达标排放提 出合理建议。 1吉林省燃煤电厂烟尘排放现状 吉林省内 100MW 及以上燃煤发电机组共计 50 余台， 所配置的除尘器中布袋除尘器约占 20， 电袋 除尘器约占 12， 水膜除尘器 1 台， 其余机组均配置 静电除尘器。脱硫设施安装率约为 82， 其中湿法 占 80， 半干法脱硫占 20。 省内部分燃煤电厂 2012 年烟尘排放浓度监测结 果汇总见表 1。 根据对吉林省燃煤电厂烟尘排放数据汇总分析 1. 1烟尘达标情况 烟囱入口烟尘排放浓度达到50 mg/m3以下的机 组约占 72. 3， 考虑到部分电厂 2014 年 7 月 1 日前 921 清洁生产与节能减排 Cleaner Production，Energy- Saving ＆ Emission Ｒeduction 表 1 2012 年吉林省燃煤电厂烟尘排放监测数据 Table 1Jilin Province coal- fired power plants soot emission monitoring data in 2012 电厂名称 炉 号 机组容 量/MW 灰分 Aar/ 除尘器 类型 脱硫 工艺 烟囱入口 烟尘浓度/ mg m －3 长春一热 长春二热 长春三热 长春四热 松花江热电 江南热电 吉林热电 九台电厂 四平热电 双辽电厂 辽源电厂 白山热电 浑江电厂 白山煤矸石 电厂 二道江电厂 珲春电厂 延吉热电 白城热电 白城电厂 135029. 19布袋除尘器湿法12. 20 235022. 34布袋除尘器湿法13. 30 120034. 62电袋除尘器28. 21 220044. 79电袋除尘器22. 73 320036. 82电袋除尘器湿法12. 16 420017. 70电袋除尘器湿法13. 89 520038. 67双室四电场湿法36. 90 620021. 93双室四电场湿法46. 51 135020. 87布袋除尘器湿法38. 01 235024. 74布袋除尘器湿法33. 82 135010. 30双室四电场湿法40. 70 23509. 74双室四电场湿法32. 01 1、 212544. 54双室五电场 半干法59. 40 312547. 49单室五电场 半干法74. 60 430015. 45双室四电场湿法20. 43 133018. 34布袋除尘器湿法14. 87 233011. 63布袋除尘器湿法21. 21 1012536. 72双室三电场167. 43 1112545. 41双室三电场138. 50 1422043. 44电袋除尘器151. 80 1522043. 44电袋除尘器124. 30 166012. 72双室四电场湿法44. 10 266012. 63双室四电场湿法48. 40 1、 210020. 25布袋除尘器 半干法 167. 90 310018. 70双室五电场 半干法 160. 41 435021. 87双室五电场湿法26. 63 330021. 26双室四电场湿法43. 40 430010. 36双室四电场湿法47. 95 333013. 64布袋除尘器湿法26. 41 130033. 05双室五电场湿法30. 85 230036. 54双室五电场湿法45. 10 520045. 12双室四电场 半干法 109. 5 620044. 15双室四电场 半干法 152. 8 133053. 62布袋除尘器 半干法14. 72 710030. 20双室五电场 半干法41. 72 810036. 01双室五电场 半干法32. 00 333050. 12双室五电场湿法44. 61 433050. 11双室五电场湿法18. 44 120037. 54双室五电场湿法66. 64 220037. 54双室五电场湿法70. 09 121012. 38双室五电场湿法22. 05 221012. 84双室五电场湿法28. 85 166017. 79双室五电场湿法27. 98 266021. 85双室五电场湿法39. 36 仍执行旧排放标准中关于第一、 第二时段的烟尘排放 限值， 当前烟尘排放浓度达标率可达 90。 如按 30 mg/m3限值统计， 达标率仅为 38. 3， 总体烟尘排放形势不容乐观， 为保证 2014 年 7 月 1 日后满足新的烟尘排放标准要求， 需要对现有的大部 分除尘设备进行改造或维修。 1. 2除尘器运行情况 目前吉林省内燃煤电厂除尘器运行情况基本良 好， 可以达到当前烟尘排放要求， 但也存在部分电厂 除尘器运行维护不到位， 导致烟尘浓度超标的现象。 总体来看， 安装布袋除尘器或电袋除尘器的机组 烟尘排放浓度明显低于电除尘器， 大部分都可达到 30 mg/m3以下。静电除尘器视运行状况， 烟尘排放 浓度差异较大， 但烟囱入口一般都可达到 50 mg/m3 以下。 建设有湿法脱硫设施的机组， 因湿法脱硫一般至 少可达到 50 的除尘效率， 因而当除尘器出口烟尘 浓度较低， 尤其是控制在50 mg/m3以下时， 烟囱入口 烟尘浓度易降至30 mg/m3的标准限值以下。除尘器 运行效果较差时， 无法保证除尘器出口烟尘浓度， 即 使有湿法脱硫存在， 仍无法达到排放标准要求。 安装有半干法脱硫设施的机组烟尘排放浓度大 多高于 50 mg/m3， 此类机组配置的除尘器多为静电 除尘器， 目前运行效果普遍较差， 出口烟尘浓度最高 接近 200 mg/m3。部分电厂虽采用布袋除尘装置， 但 由于未及时更换受损布袋， 导致烟尘排放浓度过高， 监测中发现仅白山煤矸石电厂采用布袋除尘器作为 二级除尘装置， 且属于新建机组， 布袋运行及维护较 好， 可以保证出口烟尘浓度达到 30 mg/m3以下的限 值要求。 2影响烟尘排放的因素 以 30 mg/m3以下的排放限值为基准来看， 大部 分燃煤电厂的烟气除尘能力需要进一步提升才能满 足新的排放要求， 根据对吉林省各燃煤电厂日常运行 情况的了解， 影响除尘效果的因素主要包括以下几个 方面 2. 1高燃煤灰分 各厂燃用煤质差异较大，60 以上的机组燃烧 中高灰分 Aar≥20 的煤种， 部分机组燃用煤种灰 分高达 50 以上， 根据目前电煤供应形势， 多数燃 煤电厂无法保证设计煤种的供应， 普遍采取掺烧的 方式， 煤质波动大， 灰分经常高于除尘装置设计值， 燃烧高灰分煤种的状况短期内不会得到明显改善。 珲春电厂 3 号、 4 号机组静电除尘器设计煤质收到 基灰分为 32. 18 ， 实际燃煤收到基灰分在 50 左 031 环境工程 Environmental Engineering 右， 高出设计煤质约 55 ， 给除尘器带来较大的运 行压力。 2. 2除尘器运行维护不到位 大多数除尘器在运行初期效果良好， 随着运行时 间的增长， 会出现各种故障， 降低除尘性能 ［1 ］。常见 问题如电除尘器运行中气流分布不均、 本体漏风、 振 打装置未运行或设置不当、 极线极板变形等， 布袋除 尘器运行中布袋破损、 清灰周期不合理、 入口烟温过 高等， 均会降低除尘性能， 增加出口烟尘浓度。在除 尘器运行中， 对发现的问题或故障及时处理， 可有效 保证除尘效率的稳定。部分燃煤电厂在实际运行中， 除尘装置运行控制水平不足， 维护不及时， 不能及时 更换受损材料及故障装置等， 导致除尘性能严重 下降。 2. 3高飞灰比电阻 高比电阻粉尘是产生反电晕的直接原因，进而 降低除尘效率 ［2 ］。吉林省内燃煤电厂飞灰比电阻普 遍偏高， 部分燃煤电厂飞灰比电阻测试结果见表 2 粉尘比电阻大于 5 1010Ωcm 的粉尘定义为高比 电阻粉尘 ， 属于最不利于电除尘器捕集的粉尘， 易 导致电除尘器发生激烈的火花放电， 不利于除尘器的 稳定运行及除尘效果， 阻碍电除尘器效率的进一步提 升。然而吉林省内除尘器型式仍然以静电除尘为主， 高飞灰比电阻的粉尘阻碍了静电除尘器性能的提升， 进而影响全省烟尘排放水平的降低。 对于高比电阻粉尘， 可以采取烟气升温、 适当增 加烟气湿度或进行烟气调质等措施降低粉尘比电阻， 以提高除尘效率 ［3 ］。 表 2部分电厂飞灰粉尘比电阻测试结果 Table 2The fly ash dust resistivity test results of some power plantsΩ cm 电厂名称 测试温度 110℃120℃130℃140℃150℃160℃170℃180℃ 通化热电7. 75 10115. 21 10123. 50 10123. 07 10127. 06 10121. 38 10131. 26 10131. 84 1013 长春二热4. 00 10101. 00 10113. 64 10111. 13 10121. 30 10121. 64 10122. 07 1012 珲春电厂4. 29 10106. 50 10108. 13 10101. 17 10111. 81 10114. 29 10115. 60 1011 双辽电厂1. 25 10101. 50 10113. 25 10111. 25 10121. 17 1012 3建议 为提升除尘器除尘效果， 实现烟尘浓度的达标排 放， 建议从以下两个方面做好相关工作 1提高除尘器运行人员运行水平， 做好除尘器 的运行维护工作， 严格控制除尘器出口烟尘浓度， 同 时尽量燃用低灰分的煤种， 降低除尘器运行压力。 对于安装有湿法脱硫装置的机组， 保证较低的除 尘器出口烟尘排放浓度 建议控制在 50 mg/m3以 下 ， 基本可以实现出口烟尘的达标排放 30 mg/m3 以下 。 布袋除尘器、 电袋除尘器拥有良好的除尘效果， 正常运行下一般都可达到烟尘排放限值要求， 但相应 的运行维护要求也较电除尘器更加严格， 尤其是布袋 的维护工作， 确保布袋不受到污染或损坏， 对污损布 袋及时更换以保证除尘效果。 2对于除尘性能无法得到显著提升的除尘器， 主要为静电除尘器， 应进行必要改造， 有以下几种改 造方案可供参考 对原有静电除尘器进行增容改造 增加静电除尘 器电场数量及高度， 提升除尘效率， 为保证烟囱入口 烟尘浓度达到 30 mg/m3以下的限值要求， 要求静电 除尘器至少应达到五电场及以上。由于是原有装置 的升级， 除尘原理不变， 运行方式不会发生较大变化， 运行人员也具有相应经验， 便于保证设备运行的连续 稳定性。但升级改造需要占用更大的空间， 对于改造 工程来说该方案易受场地的限制， 同时更多的电场结 果增加了系统的复杂性， 系统稳定性有一定下降。 静电除尘器高频电源改造 与传统工频电源静电 除尘器相比， 高频电源在连续工作时， 比工频电源平 均电压要高大约 30， 因而可以增加粉尘的荷电， 减 少粉尘排放约 30 以上 视不同工况 ， 明显提升除 尘效率， 同时也可降低供电损耗［4 ］。珲春电厂 3 号、 4 号炉电除尘器即进行的高频电源改造， 根据监测数 据， 其 4 号机组除尘器完成大修后， 烟囱入口烟尘浓 度达到 18. 44 mg/m3， 与安装有布袋除尘器的机组相 当。改造完成后仍属于静电除尘范畴， 除尘效率依然 会受到飞灰比电阻、 灰分、 烟气量及温度等的影响， 导 致其排放浓度不稳定。 布袋除尘器改造 从目前各类型除尘器运行效果 看， 布袋除尘器效果最佳， 出口烟尘浓度最低， 运行稳 131 清洁生产与节能减排 Cleaner Production，Energy- Saving ＆ Emission Ｒeduction 定， 可实现不停机检修， 控制简单， 对煤质、 烟气成分 等适应性最好， 尤其适用于燃煤灰分高、 比电阻值大、 硫分低和电除尘器难以收集的粉尘。由于布袋除尘 器阻力大， 可能需要对引风机进行相应增容改造， 同 时核心部件布袋的易受损坏， 需要经常更换， 因此设 备管理要求严格， 布袋维护费用较高［5 ］。 对于半干法脱硫系统， 由于其粉尘浓度、 温度及 湿度等性质发生了较大改变， 所配套的布袋除尘器构 造不同于常规布袋除尘器， 在沉降室设置、 布风均匀 性及灰斗设计方面都有独特的要求， 需要加以 注意 ［6 ］。 电袋除尘器改造 电袋除尘器结合了电除尘器和 布袋除尘器的优点， 电除尘区可去除大部分粉尘， 尤 其是粗颗粒粉尘， 降低滤袋的负荷， 延长滤袋使用寿 命， 同时经过荷电的粉尘更利于布袋对微细粉尘的捕 集及剥离。由于是在现有电除尘基础上进行改造， 保 留一定的电除尘器装置， 可大大降低改造成本， 运行 成本较同容量的电除尘器或布袋除尘器都低。原有 静电除尘器经改造后对烟气成分适应性明显提升， 尤 其是克服了静电除尘器对高飞灰比电阻粉尘捕集难 的缺陷 ［7- 8 ］。 国内已有多家电厂应用电袋除尘器， 运行效果良 好， 除尘的同时对二氧化硫、 氮氧化物也有一定的吸附 去除作用 ［ 9- 10 ］。吉林省内长春二热已完成对其 1 号 － 4 号机组的电袋除尘器改造工作， 1 号、 2 号机组除尘 器出口烟尘浓度均能达到 30 mg/m3以下， 3 号、 4 号 机组同时安装有湿法脱硫装置， 烟囱入口烟尘浓度可 达 12 mg/m3左右， 运行效果十分良好。 杜振等人指出烟气含氧量对电袋除尘器破袋率 影响尤为明显， 电除尘将烟气中氧气氧化为臭氧， 对 滤料纤维具有氧化作用， 降低滤袋寿命。烟气含氧量 在 5以上时， 滤袋破损现象明显， 应在运行中严格 控制烟气含氧量以延长滤袋寿命［11 ］。 4结语 目前整个社会的环境意识愈来愈强， 尤其是近期 关于 PM2. 5的讨论更加提升了人们对烟尘排放的关 注， 在现有大气污染排放标准的前提下， 各地尤其是 重点地区可能会出台更加严格的烟尘排放标准。 就吉林省燃煤电厂而言， 为实现 2014 年 7 月 1 日后烟尘的达标排放， 在进一步提升已有除尘设施运 行维护水平的同时， 应尽快完成现有除尘器的升级改 造， 尽量选择布袋除尘器、 电袋除尘器等高效除尘装 置。针对高燃煤灰分、 高飞灰比电阻的特点， 建议以 电袋除尘器作为改造的主要方向。 参考文献 ［1］张林． 电除尘器运行维护保养及故障分析［C］/ /第 14 届中国 电除尘学术会议论文集， 2011 472- 474. ［2］尹连庆， 王晶． 粉尘比电阻对电除尘的影响及改进措施研究 ［J］． 电力环境保护， 2009， 25 5 34- 37. ［3］章湘华． 影响粉尘比电阻的主要因素［J］ ． 工业安全与环保， 2011， 37 6 34- 35. ［4］黄炬彩， 毛春华， 卢刚． 高频电源在电除尘器中的应用特点 ［C］/ /第 14 届中国电除尘学术会议论文集， 2011 277- 280. ［5］赵欣华， 梁冬． 布袋除尘器技术在火电厂锅炉烟气除尘的应用 ［J］． 黑龙江电力， 2005， 27 2 154- 157. ［6］林炜， 许明海． 半干法脱硫配套布袋除尘器的特殊要求［J］ ． 环 境工程， 2011， 29 1 121- 122. ［7］赵毅， 陈周燕． 电除尘器改造成电 － 袋复合除尘器的可行性 ［J］． 粉煤灰， 2008 5 46- 48. ［8］聂孝峰．300MW 机组电袋复合除尘器改造应用研究［C］/ /第 13 届中国电除尘学术会议论文集， 2009 515- 525. ［9］许广林， 胡勇， 诸葛俊斌， 等． 电袋复合除尘器在电厂除尘改造 中的应用［J］ ． 环境工程， 2010， 28 2 66- 68. ［ 10］李杰， 王丽萍， 田立江， 等． 电袋复合除尘技术在燃煤电厂中的 应用［ J］． 环境工程， 2011， 29 4 71- 73. ［ 11］杜振， 钱徐悦， 魏宏鸽， 等． 袋式除尘器运行情况分析及延长滤 袋寿命的运行措施［ J］． 热力发电， 2013， 42 3 74- 76． 第一作者 陈城 1985 － ， 男， 助理工程师， 主要从事火电厂环保设施 技术及试验研究。 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 ncepu vip． qq． com 上接第 128 页 ［ 12］张燕军， 孙有朝． 基于灰色理论的民航燃油消耗量预测模型及 应用［J］． 环境工程， 2012， 30 S2 378- 380. ［ 13］杨双欢． SKS 氧气底吹炉炼铅过程的热力学分析与节能研究 ［D］ ． 长沙 中南大学， 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