湿式电除尘

煤电机组实现超低排放后，Hg和SO等非常规污染物成为燃煤电厂下一步烟气污染物治理工作的重点。烟气Hg和SO，污染对环境危害大，严重威胁人体健康，而且超低排放后SO浓度升高，给煤电机组带来空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等一系列问题。北京市地方标准要求燃煤锅炉承排放浓度限值为0.5Hg/Nm，杭州市地方标准已将燃煤机组SO，排放浓度限值列入征求意见稿。 现有环保设备对Hg和SO的协同脱除能力无法应对未来更严格的环保标准要求。燃煤电厂脱除烟气中Hg和SO主要采用单一污染物控制技术，即采用改性活性炭/改性飞灰吸附技术和湿式电除尘技术来分别脱除烟气中Hg和SO。然而，随着污染物控制种美不断增加，烟气净化设备数量逐渐增多，不仅提高了设备投资和运行费用，还使整个末端污染物治理系统更加庞大复杂，占地大、能耗高、运行风险大、副产物二次污染问题十分突出。同时，湿式电除尘设备安装在烟道尾部，在一定程度上能解决燃煤机组SO减排问题，但不能改善上游设备的工作条件，解决不了空预器堵塞、烟道腐蚀等影响机组安全可靠性的问题。利用一套设备实现多污染物协同脱除，已成为当前燃煤电厂可持续发展的必然选择。

燃煤电厂烟尘超低排放主要选用低低温电除尘技术、电袋/袋式除尘技术、脱硫除尘一体化技术和湿式电除尘技术，此类技术改造需要额外増加一套装置，系统复杂，维护工作量大，改造工期长，占地面积大，投资与运行维护费用高。电除尘是烟尘超低排放工艺的首个环节，其出口烟尘质量浓度普遍在30 ~100 mg/m3甚至更高，针对电除尘实施深度提效，使烟尘在源头上实现深度脱除将成为下一步烟尘治理的重点。本项目研发了“电除尘多场耦合深度提效技术”，可实现电除尘出口烟尘质量浓度低至10 mg/m3以下，显著提高了烟尘超低排放的安全性和可靠性，为烟尘超低排放提供了一种新的技术思路。

生产工艺创新，在金属管内、外壁采用自主研发的专用刀具进行刻切加工，使其肋面成为一个曲面与平面的结合体，即“三维”肋化技术，这既是一种新型加工技术，又是强化换热的技术，实现了换热工质从二元流动向三元流动的转变，换热能力、抗积灰能力更强。相较光管、 H型鳍片管、螺旋肋片管，三维内外肋片管在管内、外同时强化换热，使换热器更加高效和紧凑，是一种换热性能优异的高效传热元件。 设计创新，设计三维内外肋片管式GGH系统取代现有脱硫回转式GGH换热器系统，利用脱硫入口高温原烟气直接加热湿式电除尘器出口低温净烟气，将脱硫入口烟温降至85℃以下并将净烟气从47℃升高到80℃以上经烟囱排放，以满足机组超低排放的要求。 三维内外肋片管强化换热技术，对燃煤发电厂应用甚广，不仅适用于回转式GGH、MGGH的改造，同时也可用于空预器、光管换热器、低温省煤器等，基于三维肋片管换热效率高、抗积灰、耐磨损的特性，可广泛应用于各类管式换热器中。 该项目实施后，达到了节能减排的双重效益，比原回转式GGH污染物年排放量降低5%，电耗节省85%。

本项目旨在研究京及周边地区环境空气中重金属污染现状及趋势，建立一套具有自主知识产权的燃煤电厂气态重金属Pb、cd、cr、As、Hg等重金属污染物的测试方法。基于此测试方法，通过现场测试和样品采集，结合实验室分析数据，得出三河电厂烟气重金属含量，计算不同点位的相关重金属排放浓度。计算得出电除尘器、石灰石-石膏湿法脱硫装置对烟气中不同形态重金属的去除效率，分析不同大气污染控制设施对烟气重金属排放特征的影响。基于现场测试和实验室分析结果，计算烟气重金属排放量及其排放因子，得出火电厂烟气重金属排放特征。三河电厂自2009年以来开展的汞排放特征测试和控制技术研究为今后进一步开展烟气重金属污染物排放特征研究积累数据、奠定了雄厚的研究基础，通过开展大气汞测试和控制研究，与中国环科院等国内知名科研院所和高等院校建立了以产学研结合为特色的环保新技术研发合作模式，为进一步提升国华集团公司绿色环保形象、增强企业综合竞争力、满足首都圈越来越严格的环保要求、实现可持续发展，在三河电厂继续深入开展烟气重金属排放特征等相关研究具有重要意义和良好的发展趋势。三河电厂烟气重金属排放特征研究的开展，得出了三河电厂超净排放机组的烟气及颗粒物重金属的排放特征和排放规律，分析了脱硫，除尘和湿式电除尘对烟气中重金属含量的影响，进而得出各类重金属在超净排放机组的赋存规律，为今后开展重金属污染控制，改善排放水平，提高空气质量打下了基础，打开了超低排放燃煤电厂烟气重金属测试的先河，为超低排放机组环保性能的研究提供了基础材料。

为达到环保规定的大气污染物排放限值，国电甘肃公司结合范坪公司环保设施现状，联合双盾环境科技有限公司、泰州公司等单位，综合考虑湿法脱硫后湿烟气的特性，组织人员进行技术研发与应用。针对现有湿烟气除尘技术存在的问题瓶颈，在阳极材料、结构设计、阴极结构、烟气通道以及设备的运行维护等方面开展了研究，研发了适合大型燃煤电站湿烟气深度除尘技术的SDD-CF湿式电除尘器，并完成了工程应用转化，达到国家先进标准。

远达环保通过对国内外湿式电除尘技术调查研究和理论分析，建成国内首个与湿法脱硫塔整体布置的原烟气湿式电除尘试验平台。通过系统研究和试验，完全学握了超细烟尘荷电、捕集技术；湿式电除尘极板、极线冲洗喷淋技术；冲洗水水质控制技术；防止阴阳极结垢技术；装置设计计算及选型技术：电除尘器流场模拟等技术，形成了具有自主知识产权的远达蜂窝管式湿式电除尘技术及装备。该试验平台进行长期稳定（连续3个月）性能试验期间，委托第三方检测机构（东北电力科学研究院有限公司）进行烟生排出及颗粒物分级测试。湿式电除尘器出口粉尘可稳定控制在5mg/Nm3以下，PMa细颗粒物的去除效率能达到80%以上 “远达蜂窝管式湿式电除尘技术及装备”性能指标优异，关键设备阴阳极具有自主知识产权，阳极材料采用导电玻璃钢，制造成本优势明显；冲洗水排入FGD脱硫系统，实现废水“零”排放，且不消耗碱液，运行成本低。

火电行业现有环保设备及技术路线具有以下问题：1、除雾器受除尘机理制约，现有技术对微细颗粒物的脱除效果不理想，且除雾器内部易结垢阻塞，影响长期使用效果。2、湿式电除尘除尘效率高，但是造价高、耗电量大、需要定期维护和保养，运行成本极高；需要大量碱性水，造成二次水污染，增大了废水处理量。3、湿法脱硫要消耗大量水资源，蒸发的水蒸气又会带走烟气中的部分余热，遇冷后会出现“白烟现象。4、单纯使用MGGH系统消除“白烟”现象，在烟气余热不足时需要耗费大量蒸汽。因此追切需要一种既具有更好的节能减排效果，又能够节约水资源的新型节能环保设备，以及相应的工艺系统。 同现有环保技术相比，烟气冷凝式节能、节水、减排装置及系统能够回收烟气中的水分，对烟气中的多种污染物都具有减排效果，除尘效果好于单纯使用烟道除雾器，能够在节能的同时达到湿式电除尘的环保效果。由于减少了烟气中的水蒸气合量，因此同MGGH系统相比，烟气冷凝式节能、节水、减排技术所需的热量会大量减少，能够起到很好的节能效果。该技术同时具备节能、节水、减排效果，目前其他环保技术都无法同时达到这些效果。我院青年创新基金于2015年对相变式冷凝换热器进行立项。目前已完成全部工作，各项指标都已达到预期效果，相关发明专利已提交申请。我院具有完全自主知识产权的烟气冷凝式节能、节水、减排技术利于今后在全行业进行推广。

项目属环保领域，经中国电机工程学会组织鉴定，成果居国际领先水平。 环保政策标准日益严格，重金属汞（Hg）和三氧化硫（S03）等非常规污染物已成为煤电机组下步减排治理的重点。烟气中Hg浓度低、形态分布复杂，检测和控制难度大；加装SC后SO3浓度升高导致空预器堵塞、设备腐蚀、有色烟羽等问题凸显，严重影响机组安全、经济运行，但$03源头治理在国内尚未引起重视。现有活性炭脱汞、湿式电除尘脱$03等单一脱除技术存在系统复杂、建设投资大、运行成本高等问题，采用一套设备同时脱除Hg和S0，因两者理化特性差异大而一直难以实现，亟需在排放预测、基础理论、工艺设备等方面取得突破。项目开发了Hg和S03排放预测与协同脱除技术，首次完成了工程示范，为煤电机组多污染物协同脱除提供了完整的理论依据、技术路线和工程实现方法。