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多煤种、变工况条件下颗粒物超低排放技术分析

更新时间:2009-03-28

2016年,全国6000 kW及以上的火电厂发电设备利用小时数为4165 h,比上一年降低164 h。随着全社会用电需求增速放缓,以及核电机组、新能源机组的大规模发展,火电利用小时数预计将有所减少。

非化石能源装机占比从2010年的27%提高到2015年的35%;非化石能源在一次能源消费中的比重从2010年的9.4%提高到2015年的12%。随着新能源利用小时数的提高,降低了部分燃煤火电机组的利用小时数。根据《电力发展“十三五”规划》,风电、太阳能、核电、燃煤火电、火电灵活性改造市场增量情况如表 1 所示[1]

2016年第39届国际标准化组织大会,国家主席习近平以“标准是人类文明进步的成果”为题向大会的召开发表贺信。贺信说道“标准是人类文明进步的成果。从中国古代的‘车同轨、书同文’,到现代工业规模化生产,都是标准化的生动实践。伴随着经济全球化深入发展,标准化在便利经贸往来、支撑产业发展、促进科技进步、规范社会治理中的作用日益凸显。标准已成为世界‘通用语言’。世界需要标准协同发展,标准促进世界互联互通。”[7]对于标准是人类文明进步的成果的新内涵论述,给出了标准及标准化概念内涵的新延伸,需要我们深入解读两种成果的关系。

无机化学中化学键的理解对于学生来说也是比较困难的,此时教师可以引入牛顿的万有引力进行讲解,分子内的化学键实质就是原子间的相互吸引力,而原子因为这种吸引力而结合变成分子。而牛顿的万有引力就是指宇宙中万事万物之间都有引力,苹果掉地上,我们站在地球上,都是因为引力,此时可以引出,分子就是因为原子间存在着引力而结合在一起。这样就方便学生领会化学键的概念。

 

表1 电力发展“十三五”规划[1]Table 1 The 13th five-year plan of the power industry

  

项目 “十三五”kW太阳能 3300万kW核电 新开工3000万kW,深入开展内陆核电研究论证和前期准备工作燃煤火电 超低排放改造约4.2亿kW,节能改造约3.4亿kW火电灵活性改造 热电机组约1.33亿kW,纯凝机组改造约8200万kW市场规模风电 6100万

《电力发展“十三五”规划》要求全面推动煤电机组灵活性运行,热电机组约1.33亿kW,纯凝机组改造约8200万kW;燃煤火电机组参与调峰的频度和幅度不断增加,部分供热机组将改为调峰运行。

1 稳定实现超低排放的政策要求

(3)引风机或增压风机运行的影响。机组引风机或增压风机在低负荷时处于失速区,易发生抢风,此时易造成除尘设备两侧流量不均,影响除尘效率,若发生一侧堵塞,甚至造成停机。

《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》(发改价格[2015]2835号)规定:超低排放电价支持政策实行事后兑付、季度结算,对符合超低排放限值的时间比率达到或高于99%的机组,该季度加价电量按其上网电量的100%执行(1分/kWh)。

针对一些特定煤种,低低温电除尘器的除尘效率高于常规干式电除尘器,当烟气经低低温电除尘器处理后,粉尘浓度可以控制在较低水平。因此,该技术在与其他技术组合时,能够比常规干式电除尘器与其他技术的组合更好地适应颗粒物超低排放的要求[4]

2016年《最高人民法院、最高人民检察院关于办理环境污染刑事案件适用法律若干问题的解释》(法释[2016]29号)突出了对自动监测数据造假行为的惩治,规定:重点排污单位篡改、伪造自动监测数据或者干扰自动监测设施,排放化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物等污染物的,应当认定为“严重污染环境”,需实施《刑法》第三百三十八条的规定 。

2 多煤种、变工况运行对颗粒物排放的影响分析

2.1 煤种变化对颗粒物排放的影响

截至2015年12月,投运及在建的湿式电除尘器超过400台(套),且有多套1000 MW机组投入运行,其中投运的湿式电除尘器超过180台(套),总装机容量超过90 000 MW。

当煤质变化时,直接影响到粉尘颗粒物的比电阻,对常规电除尘技术影响较大,如表2所示。

2.2 变工况对颗粒物排放的影响

机组正常运行条件下,当机组负荷降低时,排烟温度也会降低,烟气量减少,灰浓度减少,对除尘设备是有利的,能实现颗粒物的达标排放[2]。但有以下低负荷运行情况时,对除尘是不利的:

(1)机组经常启停的影响。当机组经常启停,需要低负荷投油稳燃时,未燃尽的油和碳易粘附于除尘设备内的核心收尘部件上,影响除尘效率,甚至损坏核心收尘部件。

(2)SCR烟气脱硝工艺的运行影响。当机组长期在50%以下负荷运行,此时会使机组烟气脱硝的氨逃逸过量,产生的 NH4HSO4的量会有所增加,NH4HSO4是黏性很强的物质,易造成除尘设备粘灰,影响除尘效率。

为了达到竞价上网、降低成本的要求,燃煤电厂可能购买成本相对较低的煤,例如为了系统效益、地域效益,改燃系统内供应煤或当地煤,特别是在煤资源紧张时,买到什么煤就烧什么煤,导致机组燃用的煤种多变。煤种的变化,直接导致机组运行工况的多变性。随着燃煤火电机组灵活性改造工作的全面推动,燃煤机组快速启停的频繁,参与调峰的频度和幅度不断增加,造成机组变负荷运行的情况越来越多。

3 除尘技术对多煤种、变工况运行的适应性分析

3.1 一次除尘技术

在燃煤火电机组颗粒物超低排放技术路线中,一次除尘技术主要为电除尘、电袋和袋式除尘技术。

3.1.1 电袋和袋式除尘技术

电袋除尘器和袋式除尘器对煤种适应性较好,但需要注意劣质煤对滤袋寿命的影响。

在变工况运行条件下,使用电袋除尘器和袋式除尘器除尘,需要注意在氨逃逸过量、机组经常启停稳燃时,燃油对滤袋的腐蚀和糊袋问题[3]

90年代末期,是化肥工业由计划经济向市场经济过渡时期,主要是进行老厂技术改造与产品结构调整。通过调整,小氮肥的数量减少到1998年的612家,部分中小型厂达到大氮肥规模,碳铵的产量比例由历史最高的60%下降为30%,尿素逐步实现了自给。

坚持改革开放,不断推进改革开放,全面深化改革开放,是改革开放40年持续成功且继续成功的关键。习近平在广东考察时指出:“如果没有邓小平同志指导我们党作出改革开放的历史性决策,我国国家要取得今天的发展成就是不可想象的。可以说,改革开放是我们党的历史上一次伟大觉醒。”[8]p2

3.1.2 低低温电除尘技术

在变工况运行工况下,在机组经常启停需投油稳燃或SCR烟气脱硝工艺氨逃逸过量时,可能会造成电除尘器前电场阴极结灰、绝缘子粘灰滑闪或爆裂。可采取以下措施解决上述问题:(1)通过对阴极粘灰电场实施断电振打,在较高负荷时轮停阴极并对粘灰电场实施大颗粒灰冲刷;(2)设置绝缘子热风吹扫或绝缘子热气封等。

目前,在一次除尘技术中,低低温电除尘技术已经成为使用较为广泛的电除尘技术。低低温电除尘技术将烟气温度降低至酸露点以下,由于烟气温度低于酸露点,SO3与H2O反应生成H2SO4,在粉尘的表面形成酸膜,增加粉尘的表面电导,使粉尘的比电阻降到108~1010Ω·cm,从而提高了除尘效率,增强了电除尘器的适应性。因此,该技术已经成为部分火电集团燃煤火电机组颗粒物达标排放的主要技术路线。

 

表2 煤质变化对常规电除尘技术的影响Table 2 Impact of coal quality on conventional electrostatic precipitator

  

注:↑表示增大;↓表示减小/降低;+是对电除尘正相关,有利;-是对电除尘负相关,不利。

 

煤的成分 Sar↑ + ,Vdef↑ + ,Mt↑ + ,Har↑ + ,Aar↑ -灰的成分>10-烟气分析 H2 O↑ +,SO3↑ +,CO2↑ +,O2↑ -Na2O↑ +,K2O↑ +,Fe2O3↑+,SiO2↑ - ,Al2O3↑ - ,CaO↑ - ,MgO↑ - ,Cfh<10+,Cfh烟气温度 ↓+,↑-烟气量 ↓+,↑-灰的现场比电阻 ≈108~1010Ω·cm+,<105Ω·cm-,>1011Ω·cm -灰的粒度 -

1)钢管:采用外径Φ48mm,壁厚3.0mm的钢管。钢管端部切口平整,严禁采用气割或烧焊割端头,严禁使用有严重锈蚀、弯曲、压扁或裂纹的钢管。

在对四足机器人运动学建模的基础上,从机身姿态、足端轨迹以及步态周期3个方面分析并设计了四足机器人斜面运动方式,并建立了一种应用于四足机器人斜面运动的模糊控制系统,最后通过仿真实验证明所设计的控制系统具有较好的控制效果。

截至2015年12月,投运及在建的低低温电除尘器超过150台(套),已有单机1000 MW机组的低低温电除尘器投运,总装机容量约95 000 MW,其中投运约70台(套),总装机容量超过40 000 MW。

3.2 二次除尘技术

目前,国内超低排放的各项除尘技术不是万能的,需要整个系统的运行配合,例如对于灰分的变化,若超出除尘设备的选型范围,就容易造成排放超标,所以运行中应尽量选用设计煤种或校核煤种,最起码选用与设计煤种、校核煤种相近的煤种。另外,锅炉辅助系统设备的运行也会产生较大影响,如引风机在低负荷运行时处于失速区,若发生抢风,造成除尘设备两侧流量不均,就需要注意设置引风机连通烟箱挡板门,并在此时关闭挡板门。

3.2.1 湿法脱硫协同高效除尘

湿法脱硫协同高效除尘的机理分为浆液洗涤、机械除尘和旋风除尘三种协同除尘方式,其除尘效果均与烟气流速有关。要达到较好的洗涤效果,尘粒需和水滴有足够的相对速度,机械除尘、旋风除尘也均需较高的烟气流速才能达到最好的除尘效果。当机组低负荷运行时,需要注意烟气量减少、流速降低,对湿法脱硫协同高效除尘的影响[5]

提高脱硫吸收塔的协同除尘作用主要有两条途径:(1)增加喷淋浆液的洗尘作用,即提高浆液对烟气中粉尘颗粒的吸收效率;(2)降低脱硫塔出口处的液滴含量,从而降低液滴携带含固量。

3.2.2 湿式电除尘

青辰用刀柄敲下一块石头,远远地投入洞中,静观半晌,没见洞内动静,心知岩鹰未在洞中,朝着唐玉烟做了个手势,二人一左一右,拽着绳索,朝着鹰穴接近。

粉尘在电除尘器内荷电的类型分两种:电场荷电和扩散荷电。对于粒径大于1μm的颗粒来说,电场荷电是主要作用,电压的强弱是影响其效果的主要因素;对于粒径小于0.5μm的颗粒来说,扩散荷电是主要作用,电流密度是影响其效果的主要因素;湿式电除尘器采用喷淋清灰,不存在二次扬尘问题,放电极被水浸润后,电子较易溢出,同时电场中充满雾滴,大大增加了亚微米级粒子碰撞带电的概率,提高了对PM2.5的脱除效果[6-7]。表3为部分案例达标率汇总情况。

表3测试评估案例中,不同机组的灰分变化时,湿式电除尘器均能稳定实现5 mg/m3排放。

 

表3 部分案例达标率汇总Table 3 Achieved rate of some power units

  

/% 11 14.51 12.64 16.14 13 11 35.27实际煤种灰分/% 8.76~14.59 2.90~21.83 9.03~18.1 14.2~16.6 12.46~13 12.75~22.97 36.3~39.35 5 mg/m3限值的达标率/%电厂设计煤种灰分项目 浙江A电厂 广东A电厂 浙江B电厂 江苏某电厂 山东某电厂 河北某电厂 广东B 99.9 100 100 100 100 99.9 100

  

图1 浙江某电厂8#机组燃煤灰分与湿式电除尘器烟尘排放浓度的关系Fig.1 The relationship between ash content in coal and dust emission concentration at the outlet of wet ESPat 8#power unit in Zhejiang Province

图1 为浙江某电厂8#机组燃煤灰分与湿式电除尘器烟尘排放浓度的关系。图1表明,浙江某电厂8#机组(容量1000 MW)燃煤灰分为8.76% ~14.59%,湿式电除尘器出口颗粒物排放浓度随灰分的变化趋势不明显,湿式电除尘器对灰分变化具有很强的适应性。

图2为广东某电厂1#机组湿电进出口烟尘浓度的变化情况。图2表明,广东某电厂1#机组湿式电除尘器的入口浓度在0.19~17.69 mg/m3范围波动时,出口颗粒物浓度稳定在1.05 mg/m3左右,说明湿式电除尘器对颗粒物的脱除有很好的适应性。

图3为广东某电厂1#机组湿式电除尘器出口烟尘浓度随机组负荷变化。图3表明,广东某电厂1#机组湿式电除尘在30% ~100%负荷波动时,湿式电除尘器的颗粒物排放浓度在0.91~1.7 mg/m3,波动性不大,较为稳定,湿式电除尘对负荷变化有良好的适应性。

  

图2 广东某电厂1#机组湿电进出口烟尘浓度变化情况Fig.2 Dust concentration at the inlet and outlet of wet ESP at 1#power unit in Guangdong Province

  

图3 广东某电厂1#机组湿式电除尘器出口烟尘浓度随机组负荷变化情况Fig.3 Wet ESP outlet dust concentration changed with power load at 1#unit in Guangdong Province

现场测试统计表明,湿式电除尘器对煤质灰分、入口浓度、负荷变化的工况均具有很好的适应性,在燃煤火电机组多煤种、低负荷运行条件下,湿式电除尘器能稳定实现颗粒物5 mg/m3排放的需求,起到终端把关的作用。

煤种多变对常规电除尘器有较大影响。煤质中的灰分对颗粒物排放影响最大:灰分增大,粉尘浓度增大。对所有的除尘设备都是不利的。

4 结语与展望

4.1 结语

低低温电除尘技术可将烟温降至酸露点以下,因而在燃煤火电机组燃用多煤种、变工况运行条件下,更好地解决了电除尘技术的适应性问题。湿式电除尘技术能够适应多煤种(尤其是劣质煤)、变工况下的工况变化,起到终端把关作用。湿法烟气脱硫+湿式电除尘器对于硫酸气溶胶和细颗粒有很高的脱除效率,满足颗粒物超低排放要求的同时,实现PM2.5和硫酸雾的排放控制,并具有部分脱汞功能。

颗粒物超低排放技术路线中,二次除尘技术的重点是脱除细微颗粒物,主要为湿法脱硫协同高效除尘、湿式电除尘技术。

4.2 展望

(1)低低温电除尘及湿式电除尘协同脱除SO3、脱汞技术。在目前条件下,在实现燃煤火电机组颗粒物超低排放之外,还可关注多污染物(SO3、汞)协同脱除技术的应用,进一步对低低温电除尘技术对燃中、低硫煤火电机组SO3及汞的高效脱除,湿式电除尘技术对采用或未采用低低温电除尘技术后的SO3及汞的脱除效率开展深入的工程应用研究。

一是“物联网+农产品种养殖”模式,主要是研究通过物联网实现农产品从生产到销售的全程追溯,如我院建立的江苏省农产品质量安全追溯管理平台;

(2)燃劣质煤火电机组超低排放技术。我国不同地区煤种差异较大,需要考虑燃劣质煤火电机组的超低排放技术路线问题。除应考虑SO2、NO x、颗粒物的超低排放改造外,还需统筹考虑PM2.5、SO3及汞的脱除要求,可能需要采取低NO x燃烧器+SCR+脱SO3+活性炭烟气脱汞(可选项)+高效除尘器+湿法烟气脱硫+湿式电除尘器的技术路线,同时研究低低温电除尘器在燃劣质煤火电机组中的工程应用。

参考文献(References):

3.1 出血的机制及诱因 手术后出血是痔疮疾病手术后的主要并发症之一,因为术后肛门局部疼痛刺激致括约肌痉挛收缩,加之肛门内填塞物压迫堵塞,使直肠内出血时血液倒流于结肠。肛管直肠的齿线区附近有极其丰富的血液供应,痔上动脉、痔中动脉、痔下动脉及骶中动脉均在此相互交通,吻合成网,易出血。按出血的类型又可将出血可分为原发性出血和继发性出血。痔疮疾病手术后出血这一并发症严重影响肛门病患者的手术质量、术后康复和生活质量。如何减轻痔疮术后出血,提高患者生活质量,增强患者战胜疾病的信心,对提高患者的术后康复和生活质量具有重要的意义。

[1] 国家发展改革委,国家能源局.电力发展“十三五”规划[A].2016.

[2] 许月阳,王宏亮,刘志强,等.某1000MW机组超低排放案例颗粒物排放规律研究[J].电力科技与环保,2016,32(5):9-12.

以0.8米为一种植带,整地、施肥起垄覆膜后备用。垄背中间种西瓜,两侧种地瓜,地瓜秧苗与西瓜秧苗及地瓜秧苗与地瓜秧苗之间不能对齐,一定要错开,老百姓俗称“拐子苗”。株距70厘米,西瓜留苗1100/667平方米株左右,地瓜留苗2200株/667平方米左右。

[3] 朱法华,孟令媛,严俊波,等.超净电袋复合除尘技术及其在超低排放工程中的应用[J].电力科技与环保,2017,33(1):1-5.

采用SPSS 19.0统计学软件对数据进行处理,计数资料以百分数(%)表示,采用x2检验;计量资料以“±s”表示,采用t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

[4] 赵海宝,郦建国,何毓忠,等.低低温电除尘关键技术研究与应用[J].中国电力,2014,47(10):117-121.

[5] 郭俊,杨丁,叶凯,等.湿法脱硫协同除尘机理及超低排放技术路线选择[J].电力科技与环保,2017,33(2):9-14.

[6] 张华东,周宇翔,龙辉.湿式电除尘器在燃煤电厂的应用条件分析[J].中国电力,2015,48(8):13-16.

[7] 赵磊,周洪光.超低排放燃煤火电机组湿式电除尘器细颗粒物脱除分析[J].中国电机工程学报,2016,36(2):468-473.

今天的训练到此结束,直到睡觉前时间都可以自由支配。梦寐以求啊,一想到这点,我就感觉有点眩晕,尽管我也知道,这可能是过度疲劳导致的。

 
龙辉,侯明晖,黄晶晶
《环境影响评价》 2018年第02期
《环境影响评价》2018年第02期文献

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