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DCW-B型湿式电除尘器在燃煤机组超低排放中的应用

更新时间:2009-03-28

随着《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223—2011)[1]的颁布,燃煤电厂大气污染物的排放限值进一步趋严。国家发展改革委、环境保护部、国家能源局联合发布《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》,要求东部地区新建燃煤电厂大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组污染物排放限值,即在基准氧含量6%条件下,烟尘、SO2、NO x排放浓度分别不高于 10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3。达到上述排放限值的,业内称其为“超低排放”[2-4]

对于我国大多数燃煤电厂而言,控制脱硫后的烟尘及细颗粒物的排放量是关键。湿式电除尘技术可以有效去除含湿气体中的PM2.5、酸雾、水滴、气溶胶等有害物质[5]。在国内满足条件的机组上应用湿电除尘技术,可以避免对原有除尘器的大范围改造,减少运行维护费用,满足排放标准要求,甚至实现超低排放[6]。本文从湿式电除尘器的原理和结构出发,仅以某电厂超低排放改造工程项目为例,阐述DCW-B型湿式电除尘器在该项目改造中的具体应用情况。

1 湿式电除尘器概况

1.1 工作原理

湿式电除尘器(WESP)工作原理与干式电除尘器基本相同,在收尘极和放电极之间施加数万伏直流高压电,放电极在高压电的作用下电晕放电,使进入电场内部经过脱硫后的湿烟气电离,粉尘和浆液颗粒荷电。荷电后的粉尘、浆液等颗粒在电场力的作用下向收尘极运动,被收尘极捕集,吸附在收尘极上,从而通过设置在电场上部的喷嘴对电场进行冲洗,使收尘极上形成均匀稳定的水膜,水流自上而下冲刷,将吸附在收尘极上的粉尘颗粒清除。

1.2 系统组成

(1)湿式电场系统

湿式电场的主要系统构成为:

三是国法。中国古代社会十分重视法的作用,《左传》中有记载,“仲尼曰:政宽则民慢,慢则纠之以猛;猛则民残,残则施之以宽。宽以济猛,猛以济宽,政是以和。”[6]这就是说,君主在以社会道德引导百姓自觉遵守社会规范的同时,必须辅之以法律惩治,才能维护正常的社会秩序。

①阴极系统。主要由阴极线、阴极框架、阴极吊挂、阴极进线、绝缘构件等组成。

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②阳极系统。主要由阳极板、阳极吊梁、极距限位装置等组成。

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④电气系统。主要由高压供电和低压控制两大部分组成。

(2)保温箱热风吹扫系统

每一个电场段分别设置多个保温箱,保温箱采用热风吹扫保证其干燥绝缘。具体流程为:保温箱热风吹扫风机引入干净空气,经电加热器加热后,对保温箱内进行热风吹扫,吹扫的热风最终直接进入吸收塔内与烟气一同排放。

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(3)冲洗水系统

工艺水系统由工艺水箱、水泵、喷淋系统组成,并辅以内部管网及喷嘴。其中水泵运行方式为一用一备,电场喷淋冲洗水系统运行频率低、时间短,电场冲洗废水直接落入吸收塔浆池作为吸收塔补水,进入脱硫水平衡系统,无新的废水产生。

③喷淋系统。电场喷淋冲洗采用顶部短时间、大流量、间歇喷淋+底部长时间、小流量喷雾自清洗方式,由喷嘴及附属管路体系等组成。

1.3 布置形式

湿式电除尘器的布置方式通常有两种,根据场地条件,可布置于吸收塔顶部或吸收塔后部,形成不同的组合流程。两种布置方式如图1所示。

  

图1 湿式电除尘器的布置方式Fig.1 Layout of wet electrostatic precipitator

2 项目改造方案

该电厂2×350 MW机组脱硫装置于2008年3月建成,采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺,两炉一塔布置,脱硫后烟气从新建烟塔合一的湿烟囱排放,系统不设烟气换热器(GGH),在吸收塔入口混合烟道内安装有烟气冷却器。

本次改造拆除了原有吸收塔上部的烟囱,在脱硫吸收塔顶部新增内置式DCW-B型湿式电除尘器。烟气自下而上垂直流动,自脱硫吸收塔顶流出后从湿式电除尘器底部流入,经过烟气均布装置后均匀地进入湿式电除尘器电场内,经电场净化后从湿式电除尘器顶部流出,通过净烟道流入烟囱,排入大气。

2.1 技术创新要点

2.1.1 流场优化

(1)DCW-B型湿式电除尘器在研发过程中建立了适用于湿式电除尘器的流场数值仿真模型及相应的数值计算方法,对除尘器的单相流场及颗粒在流场中的运动轨迹进行模拟研究,保证除尘器内气流均布系数<0.13,为提高除尘器的分离效率及其优化设计提供可靠依据。

图4为项目经过湿式除尘系统改造后进出口粉尘在2016年11月1日至12月30日的检测数据。超低排放改造前(左图),烟气中粉尘的排放平均浓度为16.3 mg/Nm3(标态、干基,6%O2);超低排放改造后(右图),烟气中粉尘的排放平均浓度下降为2.4 mg/Nm3(标态、干基,6%O2)。由图4中左右两幅图对比可以看出,项目在经过超低排放改造——在脱硫吸收塔顶部新增内置式DCW-B型湿式电除尘器后,在机组接近满负荷运行的条件下,除尘效率大于目标要求,稳定达到85%以上。

  

图2 均布装置布置图Fig.2 Layout of uniform distribution device

优化后的湿式电除尘器内气流分布如图3所示。在出口烟道内设置导流板并调整均布装置开孔率后,湿式电除尘器的气流分布变得更均匀,气流分布相对均方根差值为0.120,烟气在电场通道内以较均匀的速度竖直向上通过电场,保证了除尘效率。

青樱缓缓驻足,换了口气,才隐隐觉得脚下酸痛。一回头却见绿筠鬓发微蓬,娇喘吁吁,才知自己情急之下走得太快,连绿筠跟在身后也没发觉。

2.1.2 结构优化

(1)阳极板与阴极线极配组合优化

④安装维护方便。采用一体化结构,直接安装在湿式电除尘器顶部,方便调试。

DCW-B型湿式电除尘器的冲洗系统由冲洗水箱(本工程与脱硫工艺水箱共用)、水泵、间歇喷淋冲洗系统组成,并辅以内部管网及喷嘴。水泵运行方式为一用一备,采用分区间歇喷淋冲洗,冲洗频率低、时间短,电场冲洗废水直接落入吸收塔浆池,进入脱硫系统。本工程2×350 MW机组耗水量仅为3.5 t/h,不会破坏脱硫系统原有的水平衡,无额外废水产生。特殊的喷嘴布置方式和高覆盖率,保证了冲洗系统对电场的冲洗强度。

  

图3 优化后的湿式电除尘器内气流分布Fig.3 Air flow distribution of wet electrostatic precipitator after optimization

阴极系统为框架形式,采用双相不锈钢圆管。双相钢对于局部腐蚀,特别是应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等有较好的耐腐蚀性,特别适用于湿法脱硫浆液和净烟气中氯离子及硫酸盐的防腐要求。阴极线与阴极框架采用非焊连接,有效避免了焊接处的腐蚀现象。框架设置防摆装置,保证运行时的稳定性。

(2)组合式极配结构

今年9月,苑庄镇成立以人大、纪委、民政等部门单位为成员的扶贫领域专项督查小组,对全镇23个村的659户、1193位农村低保对象开展重点巡查。每到一村,巡查人员对照低保对象花名册,做到“一访、二查、三记录”。“一访”即在村内随机走访群众,了解低保对象的家庭状况;“二查”即入户查看生活状况,低保金发放领取情况;“三记录”即将群众反映的每一户低保对象的家庭人口、贫困原因等基本情况进行详细记录。通过核查,苑庄镇共注销违规低保113户、200人,并将新近因病、因灾致贫群众5户纳入低保范围,真正实现了农村低保的动态管理和阳光运行。

(3)分区供电系统

DCW-B型湿式电除尘器将湿式除尘器的收尘电场划分为多个区域,使各不同电场分区实现相互独立供电,每个电场分区独立配套设置高压供电装置,能有效降低运行风险。

(4)保温箱热风吹扫系统

在DCW-B型湿式电除尘器的每一电场分区设置保温箱,保温箱内的绝缘子采用热风吹扫,以保证其干燥绝缘。热风吹扫风机引入干净空气,经电加热器加热后,对保温箱内绝缘子进行热风吹扫,吹扫的热风最终进入吸收塔内与烟气一同排放。特有的吹扫方式不但能够吹扫绝缘子内部使其干燥不结露,保证其绝缘性能,同时也能够使保温箱保持干燥。每个绝缘子均配有绝缘子电加热装置,与保温箱测温元件联锁控制。

(5)电场间歇喷淋冲洗系统

DCW-B型湿式电除尘器阳极板采用一体成型式宽幅纯平板,板面平整,保证水膜光滑均匀,冲洗无死区;阴极线在芒刺线的基础上加强尖端效果、提升折弯角度,有效防止尖端集灰,且可以提高放电效果。

(6)高压供电进线系统

DCW-B型湿式电除尘器每一电场配高频电源设备一套,高频电源装置采用三相整流-IGBT串联谐振逆变整流产生湿式电除尘器所需电压。较工频电源有以下优点:

①节能。三相平衡供电,电源转换效率高。

②提高电晕功率。电压输出波形比常规电源小,提高电场内粉尘荷电能力。

③适应性好。可有效抑制反电晕,有更好的火花控制特性。

42例感染者与1 294例非感染者相关因素比较见表2。结果显示,两组间在年龄、基础疾病、手术时间长、侵入性操作、曾住ICU及住院时间方面的差异有统计学意义(P<0.05),提示这些因素与骨科老年患者术后发生医院感染有关。而两组在性别、是否急诊手术及切口类型的差异无统计学意义(P>0.05)。

随着社会的发展与技术的进步,每一栋建筑因其空间与功能不同,也决定了每一栋建筑都有固定的行业支持。因此建筑工人会根据应有的程序以及人员的分配,把不同的工作分配给不同的人员,合理安排人力物力,这样既使工作效率有明显提升,还对工作人员是一种磨练。因此,建筑工程的施工流动性也显而易见了。

2.1.3 布置形式优化

该改造项目设计将湿式电除尘器布置于吸收塔顶部。这种垂直流布置形式采用吸收塔本体加固支撑,不受场地约束,节省占地面积。由于内置的一体式结构,烟气流场均匀性好,且无须大范围更改烟道布置、增加弯头,系统压降小。同时,由于其垂直烟气流与冲洗水的流向相反,该种布置方式不会产生液滴的二次夹带,这也是湿式电除尘器能够达到超净排放的关键因素。

DCW-B型湿式电除尘器通过设置多块阳极板和多根阴极线的组合式极配结构,每根阴极线两侧的芒刺分别与同侧的阳极板垂直设置,每根芒刺的尖端朝向与冲洗水的降落方向相反。这种布置方式能使烟气均匀净化,显著提高单位集尘面积的集尘效率。

谢子卧疾山顶,览古人遗书,与其意合,悠然而笑曰:夫道可重,故物为轻;理宜存,故事斯忘。古今不能革,质文咸其常。合宫非缙云之馆,衢室岂放勋之堂。迈深心于鼎湖,送高情于汾阳。嗟文成之却粒,愿追松以远游。嘉陶朱之鼓棹,乃语种以免忧。判身名之有辨,权荣素其无留。孰如牵犬之路既寡,听鹤之途何由哉![注] 《宋书》卷六十七《谢灵运传》,第1754页。

2.2 设计参数

本项目中,脱硫吸收塔出口烟气量即湿式电除尘器入口实际烟气量为3 075 835.12 m3/h,在BMCR工况下,烟气界面流速为2.56 m/s。

当脱硫吸收塔出口烟尘(含石膏)排放浓度≤20 mg/Nm3时,湿式电除尘器出口含尘量≤5 mg/Nm3,除尘效率≥75%。

入库河道生态护坡除了满足防洪工程安全、水土保持以及美化环境、日常休闲外,同时还兼顾维护各类生物适宜栖息环境和生态景观完整性的要求。因此,生态护坡的建设需在防洪工程建设和安全管理与生态保护和修复间寻找最佳的平衡点。目前常用的护坡技术有:①自然型材料防护方式。通常采用植被、木桩、石块等自然材料维护河岸稳定性,保持河岸自然特性。②生态型材料防护方式。通常采用三维植被网、生态混凝土、鱼槽等生态型材料维护河岸稳定性,保持河道自然性,该种方式通常用于安全性要求较高的河岸防护。

2.3 系统结构设计

本项目设计采用的DCW-B型湿式电除尘器外形尺寸为18.5 m×18.5 m×21.4 m,壳体由低碳钢焊接而成。采用Standard-pro专业结构强度计算软件,配合SOLIDWORKS建模,进行湿式电除尘器壳体整体设计。根据模拟、计算结果,通过湿式电除尘器荷载分布情况,对湿式静电除尘器壳体采用局部位置加强措施,主要包括壳体横向加强筋和变径段竖向加强筋等,具有良好的刚度,且保证密封良好、不变形。按本项目改造方案对原吸收塔的基础进行复核,新增内置式湿式电除尘器后,作用于原吸收塔基础底面的荷载满足《建筑桩基规范》(JGJ 94—2008)的承载要求,因此无须加固。

该湿式电除尘器电场(阴极系统、阳极系统)材质均采用高强度、高抗腐蚀2205双相不锈钢金属材质。通过刚性连接,模块化安装,提高了安装的整体精度。同时,阴极系统、阳极系统均采用上吊下垂结构,可有效抑制由热产生的热延伸变形,保证了异极距,电场二次运行电压可长期、稳定运行,且检修维护方便简捷。

3 项目运行情况

本项目是以DCW-B型内置式湿式电除尘器为核心技术的高效除尘系统最新投运的项目之一。通过特制合金材质阴阳极的应用,有效匹配湿式电除尘器冲洗清灰方式,改造后与吸收塔一体化的湿式电除尘系统表现出优异的除尘性能。

(2)研发中采用计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对烟道及湿式电除尘器内部流场进行模拟分析,根据得到的气流速度分布状态进行结构优化,在湿式电除尘器出口烟道内设置导流板,以减小气流在电场内的偏流;在电场入口处设置均布装置,并在均布装置下部增设一定高度的导流叶片,均布装置开孔率根据CFD模拟结果进行布置,以优化电场内流场。具体如图2所示。

  

图4 烟气排放连续监测日平均值Fig.4 Daily average of flue gas emission monitoring

4 结论及建议

(1)通过该电厂超低排放改造工程实践检验,证明采用脱硫塔塔顶内置DCW-B型湿式电除尘器能够高效脱除湿法脱硫后烟气中携带的细微颗粒污染物,并协同脱除SO3、汞等有害物质。

综上所述,本文主要论述的是在“互联网+”背景下,对连锁企业经营管理创新模式的探索,互联网时代的到来,不仅带动国家的发展和进步,而且还实现了企业的全面更新,面对传统的连锁企业经营管理模式,在“互联网+”的带动下,实现了对传统经营和管理模式的改革,也让连锁企业在不断完善中获得了更大的发展前景。

(2)布置于脱硫吸收塔顶部的内置式湿式电除尘器不需要增加专门的布置空间,通过高等级合金材质的应用,无须新增碱液箱、循环水箱和水泵等加碱冲洗水处理系统。特别适用于场地有限的改造工程及新建项目,节省占地面积和成本,在有限的场地里实现超低排放高度集成。

(3)现阶段在东部重点地区,采用湿法脱硫后设置湿式电除尘器的技术路线是实现污染物超低排放的行之有效的主流解决方案,可以满足日趋严格的燃煤电厂烟气排放限值,实现超低排放,为燃煤电厂的烟气达标排放提供一条切实可行的技术路径。

参考文献(References):

[1] 国家发展和改革委员会,环境保护部,国家能源局.煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年):发改能源[2014]2093号[A].2014.

[2] 黄建华,黄炜,林国鑫.燃煤电厂湿法脱硫后湿式电除尘器选型技术研究与应用[C]//第十六届中国电除尘学术会议论文集,2015.

调整铯、钒触媒装填量:铯触媒由30m3提高至37m3;钒触媒由46m3下降至33m3。提升低温铯触媒比重,有利于降低一层入口温度,有利于提高高硫矿比重,适应复杂铜精矿的能力更强。

[3] 丁晋,屈晓凡,张林.湿式电除尘技术及其在燃煤电厂中的应用[J].能源与环境,2015(1):78-82.

[4] 詹立勇,陈招妹,赵金达,等.WESP在燃煤电厂粉尘“近零排放”工程中的应用[J].电力科技与环保,2016,32(5):16-18.

可知神话是一种通过“神圣的叙事性解释”,论证社会秩序与价值合理性,并使社会与文化生活的秩序与价值内化为社会成员的个人心理需要的一种“神圣叙事”。

[5] 尹连庆,唐志鹏.国内燃煤电厂湿式电除尘器应用前景分析[J].电力科技与环保,2016,32(2):29-31.

[6] 聂孝峰,李强,李东阳,等.燃煤电厂湿式电除尘(雾)技术研发与应用[J].电力科技与环保,2015,31(4):28-30.

 
顾琦,方巧,夏元生
《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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