在燃煤電廠鍋爐以及各種工業(yè)窯爐排放的煙氣尾氣中，含有SO?、氮氧化物等有害成分，是破壞生態(tài)環(huán)境行程酸雨和霧霾的罪魁禍?zhǔn)祝瑖?yán)重影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展和人類的生存與健康。
但是它的排煙溫度需低于沖刷液的絕熱飽和溫度；在高粉塵濃度和高SO2濃度時(shí)難以采用濕式電除塵器，因而必須要有良好的防腐蝕措施。
TR-9300B型煙氣**低排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
一、概述
　　**低排放，是指火電廠燃煤鍋爐在發(fā)電運(yùn)行、末端治理等過(guò)程中，采用多種污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術(shù)，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度（基準(zhǔn)含氧量%）分別不**過(guò) mg/m3、3 mg/m3、0 mg/m3，比《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）中規(guī)定的燃煤鍋爐重點(diǎn)地區(qū)特別排放限值分別下降0%、30%和0%，是燃煤發(fā)電機(jī)組清潔生產(chǎn)水平的新成員。
　　針對(duì)這一大背景，西安聚能儀器有限公司集多年環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)成功推出TR-9300B型煙氣**低排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其分析儀器采用賽默飛世爾公司（原美國(guó)熱電）的43i脈沖紫外熒光法SO2分析儀和42i化學(xué)發(fā)光法NO-NO2-NOx分析儀,單套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用監(jiān)測(cè)平臺(tái)探頭+預(yù)處理+工控機(jī)+液晶顯示器+數(shù)采儀的架構(gòu)模式完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、顯示、傳輸?shù)墓δ芤蟆?br>二、污染物因子監(jiān)測(cè)方案
　　氣態(tài)污染物監(jiān)測(cè)因子：采用完全抽取式系統(tǒng)通過(guò)專用的加熱采樣探頭將煙氣從煙道中抽取出來(lái)，并經(jīng)過(guò)伴熱傳輸，將煙氣傳輸?shù)綗煔夥治鰴C(jī)柜后進(jìn)行除塵、**低排放煙氣專用冷凝器除水等處理后進(jìn)入43i和42i分析儀器進(jìn)行分析。
　　顆粒物監(jiān)測(cè)因子：采用賽默飛世爾科技PM CEMS顆粒物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)煙氣中顆粒物進(jìn)行采樣分析。即采用稀釋抽取法將煙氣傳輸?shù)郊す馇吧⑸浞治鱿到y(tǒng)中進(jìn)行分析，然后通過(guò)后置的微震蕩天平對(duì)前散射系統(tǒng)進(jìn)行定期自動(dòng)校準(zhǔn)和不定期手動(dòng)校準(zhǔn)。
三、主要技術(shù)參數(shù)
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目
測(cè)量方法
測(cè)量范圍
零點(diǎn)漂移
量程漂移
響應(yīng)時(shí)間
(T90)
線性誤差
輸出信號(hào)
SO2
脈沖紫外熒光法
0-0.0至100μmol/mol;
0-0.01至20mg/m3
≤1ppb/7d
±1%FS/7d
≤80 秒(10 秒平均時(shí)間)
≤±1%FS
RS-232/48
4～20mA
NOx
化學(xué)發(fā)光法
0-0.0至100μmol/mol;
0-0.01至10mg/m3
≤0.1ppm/7d
±1%FS/7d
≤40 秒(10 秒平均時(shí)間)
RS-232/48
4～20mA
CO
非分散紅外吸收法
0～2000μmol/mol
±1%FS/7d
±1%FS/7d
≤12
RS-232/48
4～20mA
O2
電化學(xué)或
磁壓式
0～2%
±1%FS/7d
±1%FS/7d
≤10
RS-232/48
4～20mA
顆粒物
（粉塵）
激光散射+振蕩天平方法
0-3mg/m3，
較高0–20mg/m3
±2%FS/7d
±2%FS/7d
≤1min
≤±3%FS
4～20mA
流速
壓差傳感法
0～40m/S
±2%FS/7d
±2%FS/7d
≤1
≤±1%FS
4～20mA
壓力
壓差傳感法
-40～+40KPa
±2%FS/7d
±2%FS/7d
≤±1%FS
4～20mA
溫度
熱電偶
0～00℃
±1%FS/7d
±1%FS/7d
≤±1%FS
4～20mA
濕度
電容法
0～**
±2%FS/7d
±2%FS/7d
≤10
≤±1.%FS
4～20mA
為實(shí)現(xiàn)**低排放與深度節(jié)能,以某電廠為例,采用系統(tǒng)協(xié)同處理方法,研究分析了煙氣**低排放與深度節(jié)能綜合技術(shù)路線,提出了鍋爐低氮燃燒器改造、電除塵器低低溫與脈沖電源協(xié)同提效、電除塵器蒸汽加熱與熱風(fēng)吹掃、脫硫托盤與交互噴淋協(xié)同提效、濕式電除塵器及其廢水零排放、MGGH與凝結(jié)水加熱器耦合節(jié)能等技術(shù)方案,結(jié)果表明,**低排放改造效果優(yōu)于國(guó)家**低排放限值要求,同時(shí)機(jī)組能耗降低,煙氣余熱回收,機(jī)組對(duì)煤種的適應(yīng)性也得到提升,可為同類項(xiàng)目提供參考。
為滿足國(guó)家三部委文件《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014—2020）》要求,已有燃煤電廠實(shí)施了煙氣**低排放改造,改造后綜合性能差異較大,同時(shí)運(yùn)行能耗提升,給節(jié)能指標(biāo)的落實(shí)帶來(lái)壓力。本文以河源某電廠一期2×00MW****臨界機(jī)組為例,探索煙氣**低排放與深度節(jié)能綜合技術(shù)路線及其相關(guān)實(shí)施方案,并協(xié)同脫除煙氣SO3與PM2.等,實(shí)現(xiàn)減排與節(jié)能指標(biāo)雙重效益較大化。
1改造前的基本情況
河源某電廠現(xiàn)有2×00MW****臨界鍋爐是由哈爾濱鍋爐廠選用三菱重工技術(shù)設(shè)計(jì)制造,型號(hào)為HG-179/2.1-YM1,П型布置,單爐膛,改進(jìn)型低NOxPM主燃燒器和MACT型低NOx分級(jí)送風(fēng)燃燒系統(tǒng),墻式切圓燃燒方式,一次中間再熱。鍋爐設(shè)計(jì)煤種為淮南煤,實(shí)際主要燃燒煤種為神華、中煤、平煤與伊泰等煤種,變化較大。
2013年鍋爐完成煙氣脫硝SCR改造,催化劑層數(shù)按2+1模式設(shè)置,設(shè)計(jì)脫硝效率不小于80%。脫硝系統(tǒng)運(yùn)行已**過(guò)20000h,預(yù)留層未安裝催化劑。取樣送檢報(bào)告顯示,目前催化劑活性與新鮮催化劑活性比值為0.8。
電除塵器為福建龍凈雙室四電場(chǎng)產(chǎn)品,比集塵面積約為90m2/（m3/s）;陰極采用**部振打、陽(yáng)極采用側(cè)部振打。*一電場(chǎng)已完成高頻電源改造,其余3個(gè)電場(chǎng)均采取工頻電源。
脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝,AEE噴淋塔,一爐一塔設(shè)置,塔徑1.m;3層噴淋層,每臺(tái)漿液循環(huán)泵流量9800m3/h;系統(tǒng)采用回轉(zhuǎn)式GGH。改造前全年機(jī)組排放均值情況見(jiàn)表1。
表1河源電廠2號(hào)機(jī)組改造前煙氣排放指標(biāo)
**低排放
**低排放
由表1可知,改造前省煤器出口NOx濃度變化大,數(shù)值高,說(shuō)明PM低氮燃燒器對(duì)煤種與負(fù)荷變化的適應(yīng)性較差;煙氣經(jīng)過(guò)脫硝、除塵與脫硫處理設(shè)備后,NOx、SO2與煙塵排放濃度符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),但****低排放限值要求;同時(shí)鍋爐排煙溫度較高,并且有余熱回收利用空間,為此可以進(jìn)行煙氣**低排放改造及深度節(jié)能措施的實(shí)施。
2改造實(shí)施方案與結(jié)果分析
2.1改造技術(shù)路線
根據(jù)改造前的基本情況,研究確定了如圖1所示的煙氣**低排放與深度節(jié)能改造技術(shù)路線,協(xié)同深度去除各污染因子,并降低系統(tǒng)能耗,回收煙氣余熱。
**低排放
**低排放
圖1煙氣**低排放與深度節(jié)能改造技術(shù)路線
在圖1中,對(duì)現(xiàn)有PM燃燒器實(shí)施改造,從源頭上控制鍋爐出口的NOx濃度;加強(qiáng)煙氣脫硝裝置運(yùn)行優(yōu)化與催化劑壽命管理,定期噴氨優(yōu)化調(diào)整,實(shí)現(xiàn)NOx**低排放。
采取托盤類技術(shù),將脫硫塔內(nèi)部煙氣流場(chǎng)均流分布,提升脫硫和除塵效率;增加漿液噴淋量,提升脫硫塔對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)范圍;采取無(wú)泄漏換熱器（MGGH）替代回轉(zhuǎn)式GGH,避免泄漏短路問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)SO2**低排放。
延伸閱讀：
燃煤機(jī)組深度**低排放技術(shù)路線的綜合性研究
300MW級(jí)燃煤機(jī)組SCR煙氣脫硝**低排放性能評(píng)估
**低排放較佳選擇 濕式電除塵詳解
**低排放下不同濕法脫硫技術(shù)脫除SO3效果測(cè)試與分析
*2頁(yè) /(共4頁(yè))
通過(guò)設(shè)置MGGH煙氣冷卻器,將干式電除塵器入口煙氣溫度降低至酸露點(diǎn)以下,使得電除塵器處于低低溫工況,協(xié)同提升電除塵器除塵效率,并去除部分SO3;MGGH再熱器將煙囪出口煙氣溫度控制在72℃,避免煙囪雨產(chǎn)生;并設(shè)置凝結(jié)水加熱器,回收MGGH系統(tǒng)中多余熱量。
在低低溫電除塵器技術(shù)基礎(chǔ)上應(yīng)用脈沖電源,將干式電除塵器出口粉塵濃度控制在較低范圍,并降低運(yùn)行能耗;在煙囪入口設(shè)置濕式電除塵器,進(jìn)一步脫除煙塵,實(shí)現(xiàn)煙塵**低排放,并協(xié)同去除SO3與PM2.。
將電除塵器灰斗、絕緣瓷套與氣化風(fēng)等電加熱裝置改為蒸汽加熱裝置,降低電除塵器運(yùn)行電耗。
2.2低氮燃燒器改造
具體方案為：將現(xiàn)有PM燃燒器進(jìn)行升級(jí)改造為M-PM燃燒器,將原PM分離器至燃燒器入口段的煤粉管道更換直管段,A-A風(fēng)燃燒器保持原有標(biāo)高更換噴口。
改造后爐膛出口NOx排放濃度考核結(jié)果見(jiàn)表2,優(yōu)于性能要求,原因是M-PM燃燒器利用燃燒器噴嘴體及煤粉管道彎頭將煤粉氣流分成濃淡兩股,分別進(jìn)入爐膛;濃相位于火焰中心,所需著火熱少,利于著火和穩(wěn)燃;淡相位于外圍,補(bǔ)充后期所需的空氣,利于煤粉的燃盡;濃淡燃燒偏離了化學(xué)當(dāng)量燃燒,實(shí)現(xiàn)整體的風(fēng)包粉結(jié)構(gòu),大大降低了NOx的生成[1]。
表2低氮燃燒器改造要求與結(jié)果比對(duì)
**低排放
**低排放
改造后灰分含碳量為0.9%,比改造前提高0.1%,符合預(yù)期。另外改造后燃燒器出口風(fēng)壓增大,射流的“剛性”加強(qiáng),偏燒情況較改造前有較大改善;主再熱器蒸汽參數(shù)調(diào)整性能與改造前相比未有下降。
在鍋爐燃燒器實(shí)施上述低氮改造后,在煙氣脫硝裝置預(yù)留層不添加催化劑的情況下,脫硝裝置出口NOx排放濃度見(jiàn)表3,可控制在3mg/m3以內(nèi),主要原因是改造后脫硝裝置入口NOx濃度大幅度降低,后續(xù)脫硝裝置運(yùn)行壓力降低。
表3低氮燃燒器改造后煙氣脫硝裝置出口NOx排放濃度
**低排放
**低排放
2.3電除塵器提效與節(jié)能改造
2.3.1電除塵器低低溫與脈沖電源協(xié)同提效技術(shù)
具體方案為：在靜電除塵器入口增設(shè)無(wú)泄漏MGGH煙氣冷卻器,將鍋爐排煙溫度降至8~90℃,**在常見(jiàn)工況下電除塵器入口煙氣溫度低于酸露點(diǎn)~10℃;同時(shí)對(duì)電除塵器陰極線、陽(yáng)極板變形進(jìn)行修正,灰斗、人孔內(nèi)襯不銹鋼板等;保持現(xiàn)有1電場(chǎng)高頻電源、2電場(chǎng)工頻電源不變,將電除塵器3、4電場(chǎng)工頻電源更換為脈沖電源。脈沖電源系統(tǒng)是在0kV基準(zhǔn)電壓疊加80kV脈沖電壓,脈沖寬度為7μs,電壓和電流獨(dú)立控制。
改造后電除塵器性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。與表1相比,改造后除塵器出口粉塵濃度大幅度下降,主要原因是由于電除塵器入口煙溫低于酸露點(diǎn)溫度,煙塵比電阻下降,進(jìn)入較佳除塵效率區(qū)間[2];其次煙氣溫度降低后煙氣量也下降,增加了比集塵面積,同時(shí)煙氣流速降低,延長(zhǎng)了粉塵在電倉(cāng)的停留時(shí)間,有利于粉塵的脫除[3];
另外高壓脈沖供電裝置運(yùn)行電壓大于120kV,大于改造前的40~0kV工頻電壓,并在脈沖瞬間高電壓狀態(tài)下,消除反電暈,較大提高了微細(xì)顆粒尤其高比電阻粉塵的荷電速度和驅(qū)進(jìn)速度[4]。由于脈沖供電為間歇供電,避免了反電暈現(xiàn)象產(chǎn)生的電流浪費(fèi),與傳統(tǒng)直流供電相比也節(jié)能[]。
表4改造后電除塵器進(jìn)、出口粉塵濃度
**低排放
**低排放
同時(shí)低低溫電除塵器出口SO3濃度較低,原因?yàn)楫?dāng)除塵器進(jìn)口煙氣溫度低于酸露點(diǎn)溫度且灰硫比大于10時(shí),SO3形成硫酸,被飛灰中的堿金屬包裹,包裹物被電除塵器去除,并不會(huì)對(duì)下游系統(tǒng)形成腐蝕[]。
2.3.2電除塵蒸汽加熱與熱風(fēng)吹掃技術(shù)
改造前電除塵器灰斗、氣化風(fēng)與供電回路的絕緣瓷套加熱器均采用電加熱器。在實(shí)施低低溫改造后,灰斗與瓷套保溫箱內(nèi)的絕緣瓷套所需加熱功率大幅度提升,見(jiàn)表,其原因?yàn)楦脑旌鬅煖亟档?灰斗和瓷套保溫箱的工作環(huán)境發(fā)生了改變。
表除塵器改造前后加熱功率變化
**低排放
**低排放
為降低廠用電,對(duì)上述電加熱器實(shí)施蒸汽加熱改造,方案為：利用0.~1.0MPa電廠輔汽對(duì)除塵器灰斗進(jìn)行加熱,使灰斗的溫度達(dá)到100~120℃;其凝結(jié)水為高溫飽和水,再分別通入瓷套瓷軸熱風(fēng)加熱器和灰斗氣化風(fēng)加熱器,將瓷套瓷軸風(fēng)由環(huán)境溫度加熱到110~120℃,將灰斗氣化風(fēng)由環(huán)境溫度加熱到120~130℃,最后成為0~70℃的過(guò)冷水排放到回收點(diǎn)。采取蒸汽加熱改造后,消耗蒸汽合計(jì)1440kg/h,節(jié)省廠用電978kW。
延伸閱讀：
燃煤機(jī)組深度**低排放技術(shù)路線的綜合性研究
300MW級(jí)燃煤機(jī)組SCR煙氣脫硝**低排放性能評(píng)估
**低排放較佳選擇 濕式電除塵詳解
**低排放下不同濕法脫硫技術(shù)脫除SO3效果測(cè)試與分析
*3頁(yè) /(共4頁(yè))
電除塵器實(shí)施低低溫除塵改造后,灰斗加熱區(qū)域由原來(lái)的1/3提升到2/3灰斗高度。在該高度區(qū)域四周布置蛇形盤管,并覆蓋鋁箔,以強(qiáng)化保溫和輻射換熱。為消除煙溫下降絕緣子結(jié)露爬電等隱患,設(shè)置絕緣子熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)[7]。現(xiàn)有絕緣瓷套是布置在大保溫箱內(nèi),為實(shí)現(xiàn)各瓷套吹掃風(fēng)均勻布置,在保溫箱內(nèi)布置風(fēng)管,瓷套外設(shè)置“O”型風(fēng)環(huán),風(fēng)環(huán)上部沿瓷壁方向均勻開(kāi)孔,如圖2所示。
**低排放
**低排放
圖2絕緣瓷套熱風(fēng)吹掃圖
電除塵器內(nèi)部煙氣壓力按-1.27~4.48kPa進(jìn)行設(shè)計(jì),在瓷套頂蓋板開(kāi)8個(gè)直徑7mm通風(fēng)孔,單個(gè)瓷套吹掃風(fēng)量34.~44.0m3/h。
改造后,各加熱點(diǎn)溫度**設(shè)計(jì)值,熱風(fēng)吹掃系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,未發(fā)生爬電情況。
2.4脫硫托盤與交互式噴淋協(xié)同提效技術(shù)
改造方案為：維持脫硫吸收塔本體高度、塔徑等不變,增加一層托盤;將上噴淋層改造為交互式噴淋層,對(duì)應(yīng)增加一臺(tái)漿液循環(huán)泵;在兩層屋脊式除霧器下增設(shè)一層管式除霧器;為配合后續(xù)的濕式電除塵器接口,將吸收塔出口煙道90°轉(zhuǎn)向。改造后漿液循環(huán)泵參數(shù)見(jiàn)表。
表改造后脫硫漿液循環(huán)泵參數(shù)
**低排放
**低排放
改造后不同負(fù)荷、不同燃煤硫分工況下的運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知改造后的脫硫塔性能優(yōu)于預(yù)期,對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性由0.%也提升至1.08%。主要原因是托盤阻力使得煙氣在塔內(nèi)更加均布,漿液和煙氣的接觸在整個(gè)吸收區(qū)域都被優(yōu)化,提升了脫硫傳質(zhì)效率[8]。
表7不同負(fù)荷與煤種工況下改造后的脫硫塔運(yùn)行性能
**低排放
**低排放
2.濕式電除塵及其廢水零排放技術(shù)
在脫硫塔后部煙道增設(shè)濕式電除塵器,方案采用金屬板臥式結(jié)構(gòu),雙室兩電場(chǎng),陰極線與陽(yáng)極板采用31L材質(zhì),本體結(jié)構(gòu)采用玻璃鱗片防腐,陽(yáng)極總投影收塵面積11742m2,比集塵面積為1.9m2/（m3/s）;噴淋循環(huán)水量10m3/h,噴淋前通過(guò)自動(dòng)清洗過(guò)濾器與袋式保安過(guò)濾器,并加堿調(diào)整pH;配套有廢水處理與復(fù)用系統(tǒng),廢水處理后回用于脫硫系統(tǒng),不外排,如圖3所示。
但由于靜電除塵器基于荷電收塵機(jī)理，靜電除塵器對(duì)飛灰性質(zhì)較為敏感，尤其對(duì)高比電阻粉塵、細(xì)微煙塵捕集困難，運(yùn)行工況變化對(duì)除塵效率也有較大影響。另外其不能捕集有害氣體，對(duì)制造、安裝和操作水平要求較高。

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