0-我国燃煤电厂烟尘排放与控制

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行业纵横

主持:张晓京[email protected]

烟尘排放标准情况

中国国家烟尘排放标准制修订时间和主要特征

准》,对燃煤电厂的烟尘排放以烟囱数量和烟囱高度共同来规定全厂小时排放量限值,电厂大部分采用旋风、多管等机械式除尘器,除尘效率一般低于85%。

1991年《燃煤电厂大气污染物排放

考虑到湿法除尘的部分除尘作用,除尘效率大于99.5%。

排放标准的时段划分

1991年的标准未划分时段,1996修订时将不同时期建设的电厂划分Ⅰ、Ⅱ、时段整合作为新标准的第I时段。

烟尘排放限值

我国对燃煤电厂烟尘排放提出限值要求的首部排放标准,始于1973年的综排放试行标准》(GBJ4-73),但是将燃煤电厂的大气污染物排放单独作为国家排放标准颁布,则始于1991年的《煤煤电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1991),此后,此标准于1996年、2003年进行了两次修订。排放标准的多次制修订,其原则体现了当时的环境保护要求、除尘技术发展及经济承受能力。由于不同时期的标准涉及的各种烟气工况、机组建设时间等,以下仅从除尘器的水平和除尘效率的大小来看排放标准的主要特征:

1973年的《工业“三废”排放试行标

且近两次修订都是将I、Ⅱ标准》(GB13223-91),以三电场电除尘、Ⅲ三个时段,值,除尘效率大于95%。

1996年修订为《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996),开始以电厂建设或环评批复年为标志划分时段,以三、四电场除尘器技术水平确定排放限值,除尘效率大于98%。

2003年修订为《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003),重新时段调整,以四电场、五电场高效电除尘器、布尘效率大于99%。

按五电场或更高的电除尘器、袋式除尘器的技术发展水平确定排放限值,同时

合性污染物排放标准——《工业“三废”高效水力除尘器的技术水平确定排放限

GB13223-91中的烟尘排放限值,对现役机组是基于各类除尘技术水平来确定的,不同的除尘器、不同的燃煤灰分限值不同;对不同容量或不同区域(县以上或以下城镇规划区)的新建机组基于采用高效除尘器来确定不同的排放限值。从GB13223-1996开始,取消了按除尘器类型和燃煤灰份确定限值的做法,代之而来的是按区域功能来确定限值。GB13223-2003和正在修订的标准主要广东等省市定了更加严格的地方火电厂烟尘排放标准,其中,北京执行的是世界

技术因素较多,如烟囱高度、煤的灰分、袋除尘器的技术水平确定排放限值,除

当前标准修订,再次重新调整时段,是进一步提高限值要求。我国的北京、

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中国电力企业管理2010.1

上最严的标准,为10毫克/立方米。

1月1日、2010年1月1日分别执行200毫部分国家新建大型燃煤电厂烟尘排克/立方米、50毫克/立方米的标准;再如放浓度限值比较

对2009年批复的环评报告机组执行50由于各国家的排放标准都有不同的毫克/立方米的限值要求,如2011年投前提条件,而且标准限值的表达方式也产,当到2015年需执行30毫克/立方米不尽相同,如美国是按锅炉输入热量的的限值标准,即机组还没有到大修期,除大小提出污染物的排放质量限值,我国尘装置就需要进行提效改造,甚至要推是浓度限制,很难直接进行比较。只能倒重来。

针对平均状况下的典型可比条件进行换三是标准修订依据的技术基础和燃算,粗略比较。部分国家和地区新建大料基础不同,如欧盟的标准针对的是绝型燃煤电厂烟尘排放浓度限值粗略比较大多数电厂能够达到的水平而制定的限见图1。

值。我国的燃煤灰分达到28%左右,大由图可以看出,即便是我国火电厂于欧美的一倍或二倍,如果再考虑燃煤烟尘现行排放标准(50毫克/立方米)也是发热量小于欧美的话,折算灰分差别更处于世界先进水平之列,而新修订的排大。换言之,采用同样的除尘技术,我国放标准处于领先之列。

烟尘排放浓度大于欧美,或者说,排放标国内外制订烟尘标准限值的主要区别准的宽严相同时,我国需要更高的除尘比较国内外排放标准的制修订,主技术、容量更大的除尘设备,需要付出更要有三点不同:

大的经济代价。

一是标准修订频次不同,我国的排放标准修订频次远高于其他国家。二是电力烟尘特性、排放量及环境影响

标准修订针对的重点不同,欧盟、美国每除尘后排放的烟尘特性分析次标准的修订都是针对新建燃煤电厂,燃煤电厂经高效除尘器后排放的烟现役燃煤电厂基本遵循原排放标准的限尘基本为空气动力学直径小于10微米的值要求;而我国新修订的标准基本上针飘尘,且大部分属于PM2.5。电厂排放的对的是所有的机组(包括现役机组),对烟尘占空气环境中PM2.5的比例与工业结新建机组直接进行更高标准的限制,对构、燃煤和机动车排放、扬尘、建筑尘、生现役机组则要求在几年内执行更加严格物质燃烧、SOX\NOx\NH3在大气中形成的的标准。如,2003年环评报告书得到批二次颗粒、有机物、植物修剪和自然排放复的机组于2005年投产,但要求2005年

等有关,也与电厂排气筒高度、布局、大

图1部分国家和地区新建大型燃煤电厂烟尘排放浓度限值比较

气扩散等特性有关,不能简单地用烟尘排放量的比例来衡量对环境质量的影响大小。

根据欧盟委员会《参考材料》,电除尘器和布袋除尘器对细颗粒捕集效率都能达到95%以上。由于除尘技术的不断提高,燃煤电厂的PM2.5捕集率不断提高。

电力烟尘排放治理

随着排放标准的不断趋严,火电厂烟尘污染控制由机械式除尘、水力除尘向电除尘、袋式除尘、电袋除尘技术发展,电力除尘器的平均效率由1985年的90.6%提高到2005年的98.5%。目前,新建电除尘器的效率一般高于99%。每千瓦时烟尘排放量由1991年的6.6克/千瓦时下降到2008年的1.2克/千瓦时。在我国电力工业快速发展、发电量持续增长、耗煤量不断增加的情况下,排放总量30多年来基本保持在每年350万吨左右。

随着环保要求的不断严格,燃煤电厂布局也发生了重大变化,除供热电厂外,新建燃煤电厂已不在城市建设,原有的老厂通过“以新带老”、“上大压小”、以及湿法烟气脱硫再除尘等措施,使燃煤电厂的烟尘污染状况得到了显著改善,并促进了我国城市大气环境质量的改善。完全可以说,燃煤电厂的烟尘排放污染已经不是影响环境质量的主要原因,如果将PM2.5或空气环境中尘的污染主要归结为电厂的影响,既不科学、不客观,也抹杀了国家、企业和几代环境工作者在烟尘控制方面所付出的巨大努力。

火电厂除尘技术应用情况

从世界各国及我国现阶段电厂除尘器的应用情况来看,燃煤电厂的除尘技术主要有二种,即电除尘器和袋式除尘器,另外在我国近几年电袋除尘器开始较大规模应用。

2010.1中国电力企业管理

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“替代供热小锅炉”

·

行业纵横

主持:张晓京[email protected]

除尘技术在国内的应用情况格尔煤或类似煤质的电厂,以及部分环保要求严格的火电工程,开始陆续选用袋式或电袋除尘器。据相关单位统计,运行时间短,在个别电厂出现滤袋寿命过短的问题,有关企业正在研究解决。

除尘技术在国外发达国家的应用情况

我国火电厂燃煤锅炉烟气除尘技术经历了由初级到高级的发展过程。除尘器的选用由初期的旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器等到上世纪80年代起广泛使用的静电除尘器,近年来随着袋式除尘器滤袋材料性能的改善开始推广采用袋式或电袋除尘器。

电除尘器——

作为电力行业的主流除尘工艺,能够基本满足我国烟尘治理的需要,但仍面临一些问题,如我国大多数燃煤电厂燃煤多变、混烧劣质煤情况突出,烟尘工况条件较为恶劣,而电除尘器对烟尘特性较为敏感,燃煤变化等原因均会降低除尘效率;我国配置的常规电除尘器的电晕线大多采用芒刺型放电极,所配套的供电电源普遍采用低功率因素的工频电源设备,使得能耗较大。

针对电除尘器应用中出现的问题,我国电除尘相关厂家或单位开始对常规电除尘器进行技术改造,其中,最具代表性的是高频电源技术。

上世纪90年代末,Alstom公司开发的一种电除尘用的新型大功率高频高压电源技术,以其十分优越的技术与经济性能,在业内引起震动,可大幅度提高除尘效率,设备效率与功率因数均大于0.9,设备损耗只有工频电源的1/3,综合节能20%以上。目前,该技术已经实现了国产化,并且也在国内多个电厂进行电除尘器电源改造,改造效果明显。

袋式除尘器——

上世纪90年代末,随着我国环保要求的提高,准格尔煤的粉尘特性决定了使用电除尘器难以达到严格环保要求,内蒙古丰泰发电有限公司2×20万千瓦机组率先采用德国鲁奇公司的袋式除尘器,为国内电力行业选用袋式除尘器提供了宝贵的经验。近年来,我国燃用准

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中国电力企业管理2010.1

截至2008年底,我国燃煤电厂12.5万千瓦以上容量机组已投运的袋式(电袋)除尘器机组容量为1477.7万千瓦,约占火电总装机的2.5%,其中,最大单机容量机组为60万千瓦机组,100万千瓦机组尚无选用业绩。

目前国内优选袋式除尘器的电厂大致归纳为几种情况:一是燃煤飞灰比电阻较高的燃煤电厂(如丰泰电厂、托克托电厂等);二是燃烧煤矸石的循环流化床锅炉或者常规煤粉锅炉,采用电除尘器不能达标排放的电厂(如平朔电厂二期工程);三是地方标准较为严格地区的燃煤电厂,如地处北京的燃煤电厂(京能热电、高井热电厂)。

袋式除尘器运行中发现的主要问题:一是总体上看,在我国的电力行业应

用还处于初步阶段,在设计、制造、运行等方面尚需进一步探索和积累经验;二是滤袋寿命短,从运行经验看,滤袋寿命基本达不到保证使用30000小时,个别电厂布袋使用1年甚至几个月就需要更换;三是除尘效率不稳定,投运初期,袋式除尘器除尘效率高,但运行一段时间后,由于布袋破损且较难发现布袋破损位置,难以在线更换,造成实际烟尘排放浓度升高;四是影响除尘效率的敏感因素相对较多,对设计、制造、安装、调试、检修、运行管理等方面要求较高;五是检修维护工作较大,运行成本较高,在线检修工作环境较差。

电袋除尘器——

电袋除尘器主要是在我国应用,是我国具有自主知识产权的技术。目前,我国10万千瓦及以上已建和在建的电-袋复合式除尘器约30多台,并有迅速发展的趋势,而且向大机组深延。但由于

根据相关材料,绝大部分国家都将电除尘器作为烟尘控制的首选技术,如美国目前约80%的装机采用电除尘器,仅有20%的机组采用布袋除尘器(原采用布袋除尘器较少,但由于采用旋转喷雾半干法脱硫工艺的增加,袋式除尘器的应用逐渐增多至20%);日本新建大容量燃煤机组多采用电除尘器(最具代表的低温电除尘器和移动极板电除尘器工艺);在欧盟,电除尘市场份额占90%左右等。更值得提出的是,各国大容量机组基本上都采用了电除尘器。

澳大利亚是世界上火电厂采用袋式除尘器最多的国家,尤其是新南威尔士州,由于当地煤质与我国准格尔煤极为相似,飞灰比电阻高,采用静电除尘器的除尘效率较低。从上世纪80年代起,该州大多燃煤电厂将电除尘器改为袋式除尘器,所占比例也达到80%。目前该国已投运装设袋式除尘器的最大机组容量为70万千瓦,但该国燃煤电厂烟尘排放浓度仅规定为100毫克/立方米。

我国除尘器改造的技术经济性分析

投资情况直接投资情况

除尘系统直接投资包括内容有:除尘器本体改造、

引风机及土建改造、除尘器进出口烟道改造、除灰系统改造、电气与控制系统改造等,未计算锅炉本体改造费用。

1996年12月31日前通过环评的机组容量约为1.2亿千瓦,该时间段机组的烟尘排放限值需从现阶段的300/600毫

克/立方米(不同规划地区)执行为100毫克/立方米(2015年1月1日)。此阶段机组要达标排放,其电除尘器必须进行改

注:计算条件:1)电除尘器为5个电场;2)布袋除尘器的过滤速度为1m/min;3)电袋除

尘器中电除尘为2个电场,除尘效率90%,布袋除尘器的过滤速度为1.2m/min;4)滤袋为PPS/

PPS,进口纤维,550g/m2

,PTFE表面处理,寿命按4年计;5)笼骨、脉冲阀寿命按8年计。

造,甚至要推倒重来,部分电除尘器需要接投资改造费用需要70亿元。

改为布袋除尘器,据测算约需70亿元的直接投资费用总计为225亿元。直接投资改造费用。

间接费用

1997.1.1至2003.12.31期间通过环间接费用包括需要拆除原除尘器部评的机组容量约为1.7亿千瓦,该时间段件及引风机等设备的剩余残值、改造停机组的烟尘排放限值需从现阶段的200/机时间超过机组大修时间的部分发电资500毫克/立方米(不同规划地区)执行为金等。根据相关研究,新建机组如将电100毫克/立方米(从2010年1月1日开除尘器改为布袋或电袋除尘器,间接改始执行),此阶段机组要达标排放,其电造费用基本上为直接费用的5-7倍,而除尘器必须进行改造,初步测算约需85电除尘器增加电场的直接费用和间接费亿元的直接投资改造费用。

用基本相当,电源改造基本上无其他间2004.1.1至2009.12.31期间通过环接费用。

评的机组容量约为3.3亿千瓦,该时间段保守分析,将间接费用分别按3、2、1机组的烟尘排放限值需从现阶段的50倍于不同阶段除尘改造的直接费用,则毫克/立方米执行为30毫克/立方米(从1996.12.31前、1997.1.1至2003.12.31期2015年1月1日开始执行),如电除尘器间、2004.1.1至2009.12.31期间取得环评设计较为合理,有一定的设计裕量,在燃批复机组除尘改造的间接费用最低分别煤变化不大的前提下,在运行初期可能为210亿元、190亿元、70亿元,总计470会达到30毫克/立方米。但运行超过一亿元。

段时间后,电除尘效率降低(袋式除尘器运行费用情况

同样会因为布袋破损问题而降低除尘效以单台60万千瓦机组除尘装置为率),甚至不能达到50毫克/立方米的标例,计算不同除尘装置的运行费用情况准要求。所以此阶段机组,在燃煤和电(见表1)。由表1可知,电除尘器运行费除尘器设计条件都具备的情况下,通过用远小于布袋除尘器和电袋除尘器运行电源改造,能够达到30毫克/立方米的要费用。单台60万千瓦机组,在理想情况求;但当燃煤和电除尘器设计条件不具下(布袋达到一定寿命),电除尘和布袋备的条件下,则需要进行电除尘改造,或除尘器年运行费用差额最少为175万者改为电袋、袋式除尘器。初步测算,直

元,而目前我国袋式除尘器应用还不是

很广泛,尤其是滤袋寿命问题值得关注。如现役机组全部改为袋式或电袋除尘器,则年运行费用差额保守估算也将

达到180亿元,能够改善的环境质量也值得商榷。

相关建议

进一步论证烟尘排放标准的科学性和可行性。一是从环境需求上论证,二是从我国的煤质特点对除尘器效率影响上论证,三是从实际运行的电厂情况和产业化发展实际水平上论证,应组织专家组对实际运行的电厂和除尘器研发、设计、制造企业进行实地调研。

坚持国家标准是最低要求的原则。作为全国范围应用的国家标准,新《标准》的修订限值总体偏严,修订范围过大,尤其是对老电厂频繁变换排放限值,初步分析会造成约有80%的现役机组在不同时期处于超标或者违法状态。一是造成法律不严肃,二是不科学,三是浪费资金,四是改造执行难度大,五是对环境的改善与投入产出不合理。

新建电厂从严要求。新建电厂建议30毫克/立方米或者在环境容量较大地区50毫克/立方米。

现有电厂应在近年继续执行GB13223-2003的要求,但要严格依法管理,真正做到达标排放。

我国地域广阔、环境要求有差异性,煤种、机组形式多样,电除尘器、袋式除尘器、电袋除尘器都是燃煤电厂除尘的最佳可行技术,都有继续创新发展的技术空间,具体选择何种方案,应因地、因厂、因煤、因机组、因烟气综合控制要求来综合决定,不能“一刀切”。

结合对电力燃煤烟气中SOx、NOx、PM2.5、重金属等污染物综合控制要求,加强对脱硫、脱硝、除尘、控制重金属排放一体化产业发展的研究和管理。

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烟尘排放标准情况

中国国家烟尘排放标准制修订时间和主要特征

准》,对燃煤电厂的烟尘排放以烟囱数量和烟囱高度共同来规定全厂小时排放量限值,电厂大部分采用旋风、多管等机械式除尘器,除尘效率一般低于85%。

1991年《燃煤电厂大气污染物排放

考虑到湿法除尘的部分除尘作用,除尘效率大于99.5%。

排放标准的时段划分

1991年的标准未划分时段,1996修订时将不同时期建设的电厂划分Ⅰ、Ⅱ、时段整合作为新标准的第I时段。

烟尘排放限值

我国对燃煤电厂烟尘排放提出限值要求的首部排放标准,始于1973年的综排放试行标准》(GBJ4-73),但是将燃煤电厂的大气污染物排放单独作为国家排放标准颁布,则始于1991年的《煤煤电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1991),此后,此标准于1996年、2003年进行了两次修订。排放标准的多次制修订,其原则体现了当时的环境保护要求、除尘技术发展及经济承受能力。由于不同时期的标准涉及的各种烟气工况、机组建设时间等,以下仅从除尘器的水平和除尘效率的大小来看排放标准的主要特征:

1973年的《工业“三废”排放试行标

且近两次修订都是将I、Ⅱ标准》(GB13223-91),以三电场电除尘、Ⅲ三个时段,值,除尘效率大于95%。

1996年修订为《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996),开始以电厂建设或环评批复年为标志划分时段,以三、四电场除尘器技术水平确定排放限值,除尘效率大于98%。

2003年修订为《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003),重新时段调整,以四电场、五电场高效电除尘器、布尘效率大于99%。

按五电场或更高的电除尘器、袋式除尘器的技术发展水平确定排放限值,同时

合性污染物排放标准——《工业“三废”高效水力除尘器的技术水平确定排放限

GB13223-91中的烟尘排放限值,对现役机组是基于各类除尘技术水平来确定的,不同的除尘器、不同的燃煤灰分限值不同;对不同容量或不同区域(县以上或以下城镇规划区)的新建机组基于采用高效除尘器来确定不同的排放限值。从GB13223-1996开始,取消了按除尘器类型和燃煤灰份确定限值的做法,代之而来的是按区域功能来确定限值。GB13223-2003和正在修订的标准主要广东等省市定了更加严格的地方火电厂烟尘排放标准,其中,北京执行的是世界

技术因素较多,如烟囱高度、煤的灰分、袋除尘器的技术水平确定排放限值,除

当前标准修订,再次重新调整时段,是进一步提高限值要求。我国的北京、

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上最严的标准,为10毫克/立方米。

1月1日、2010年1月1日分别执行200毫部分国家新建大型燃煤电厂烟尘排克/立方米、50毫克/立方米的标准;再如放浓度限值比较

对2009年批复的环评报告机组执行50由于各国家的排放标准都有不同的毫克/立方米的限值要求,如2011年投前提条件,而且标准限值的表达方式也产,当到2015年需执行30毫克/立方米不尽相同,如美国是按锅炉输入热量的的限值标准,即机组还没有到大修期,除大小提出污染物的排放质量限值,我国尘装置就需要进行提效改造,甚至要推是浓度限制,很难直接进行比较。只能倒重来。

针对平均状况下的典型可比条件进行换三是标准修订依据的技术基础和燃算,粗略比较。部分国家和地区新建大料基础不同,如欧盟的标准针对的是绝型燃煤电厂烟尘排放浓度限值粗略比较大多数电厂能够达到的水平而制定的限见图1。

值。我国的燃煤灰分达到28%左右,大由图可以看出,即便是我国火电厂于欧美的一倍或二倍,如果再考虑燃煤烟尘现行排放标准(50毫克/立方米)也是发热量小于欧美的话,折算灰分差别更处于世界先进水平之列,而新修订的排大。换言之,采用同样的除尘技术,我国放标准处于领先之列。

烟尘排放浓度大于欧美,或者说,排放标国内外制订烟尘标准限值的主要区别准的宽严相同时,我国需要更高的除尘比较国内外排放标准的制修订,主技术、容量更大的除尘设备,需要付出更要有三点不同:

大的经济代价。

一是标准修订频次不同,我国的排放标准修订频次远高于其他国家。二是电力烟尘特性、排放量及环境影响

标准修订针对的重点不同,欧盟、美国每除尘后排放的烟尘特性分析次标准的修订都是针对新建燃煤电厂,燃煤电厂经高效除尘器后排放的烟现役燃煤电厂基本遵循原排放标准的限尘基本为空气动力学直径小于10微米的值要求;而我国新修订的标准基本上针飘尘,且大部分属于PM2.5。电厂排放的对的是所有的机组(包括现役机组),对烟尘占空气环境中PM2.5的比例与工业结新建机组直接进行更高标准的限制,对构、燃煤和机动车排放、扬尘、建筑尘、生现役机组则要求在几年内执行更加严格物质燃烧、SOX\NOx\NH3在大气中形成的的标准。如,2003年环评报告书得到批二次颗粒、有机物、植物修剪和自然排放复的机组于2005年投产,但要求2005年

等有关,也与电厂排气筒高度、布局、大

图1部分国家和地区新建大型燃煤电厂烟尘排放浓度限值比较

气扩散等特性有关,不能简单地用烟尘排放量的比例来衡量对环境质量的影响大小。

根据欧盟委员会《参考材料》,电除尘器和布袋除尘器对细颗粒捕集效率都能达到95%以上。由于除尘技术的不断提高,燃煤电厂的PM2.5捕集率不断提高。

电力烟尘排放治理

随着排放标准的不断趋严,火电厂烟尘污染控制由机械式除尘、水力除尘向电除尘、袋式除尘、电袋除尘技术发展,电力除尘器的平均效率由1985年的90.6%提高到2005年的98.5%。目前,新建电除尘器的效率一般高于99%。每千瓦时烟尘排放量由1991年的6.6克/千瓦时下降到2008年的1.2克/千瓦时。在我国电力工业快速发展、发电量持续增长、耗煤量不断增加的情况下,排放总量30多年来基本保持在每年350万吨左右。

随着环保要求的不断严格,燃煤电厂布局也发生了重大变化,除供热电厂外,新建燃煤电厂已不在城市建设,原有的老厂通过“以新带老”、“上大压小”、以及湿法烟气脱硫再除尘等措施,使燃煤电厂的烟尘污染状况得到了显著改善,并促进了我国城市大气环境质量的改善。完全可以说,燃煤电厂的烟尘排放污染已经不是影响环境质量的主要原因,如果将PM2.5或空气环境中尘的污染主要归结为电厂的影响,既不科学、不客观,也抹杀了国家、企业和几代环境工作者在烟尘控制方面所付出的巨大努力。

火电厂除尘技术应用情况

从世界各国及我国现阶段电厂除尘器的应用情况来看,燃煤电厂的除尘技术主要有二种,即电除尘器和袋式除尘器,另外在我国近几年电袋除尘器开始较大规模应用。

2010.1中国电力企业管理

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“替代供热小锅炉”

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除尘技术在国内的应用情况格尔煤或类似煤质的电厂,以及部分环保要求严格的火电工程,开始陆续选用袋式或电袋除尘器。据相关单位统计,运行时间短,在个别电厂出现滤袋寿命过短的问题,有关企业正在研究解决。

除尘技术在国外发达国家的应用情况

我国火电厂燃煤锅炉烟气除尘技术经历了由初级到高级的发展过程。除尘器的选用由初期的旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器等到上世纪80年代起广泛使用的静电除尘器,近年来随着袋式除尘器滤袋材料性能的改善开始推广采用袋式或电袋除尘器。

电除尘器——

作为电力行业的主流除尘工艺,能够基本满足我国烟尘治理的需要,但仍面临一些问题,如我国大多数燃煤电厂燃煤多变、混烧劣质煤情况突出,烟尘工况条件较为恶劣,而电除尘器对烟尘特性较为敏感,燃煤变化等原因均会降低除尘效率;我国配置的常规电除尘器的电晕线大多采用芒刺型放电极,所配套的供电电源普遍采用低功率因素的工频电源设备,使得能耗较大。

针对电除尘器应用中出现的问题,我国电除尘相关厂家或单位开始对常规电除尘器进行技术改造,其中,最具代表性的是高频电源技术。

上世纪90年代末,Alstom公司开发的一种电除尘用的新型大功率高频高压电源技术,以其十分优越的技术与经济性能,在业内引起震动,可大幅度提高除尘效率,设备效率与功率因数均大于0.9,设备损耗只有工频电源的1/3,综合节能20%以上。目前,该技术已经实现了国产化,并且也在国内多个电厂进行电除尘器电源改造,改造效果明显。

袋式除尘器——

上世纪90年代末,随着我国环保要求的提高,准格尔煤的粉尘特性决定了使用电除尘器难以达到严格环保要求,内蒙古丰泰发电有限公司2×20万千瓦机组率先采用德国鲁奇公司的袋式除尘器,为国内电力行业选用袋式除尘器提供了宝贵的经验。近年来,我国燃用准

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中国电力企业管理2010.1

截至2008年底,我国燃煤电厂12.5万千瓦以上容量机组已投运的袋式(电袋)除尘器机组容量为1477.7万千瓦,约占火电总装机的2.5%,其中,最大单机容量机组为60万千瓦机组,100万千瓦机组尚无选用业绩。

目前国内优选袋式除尘器的电厂大致归纳为几种情况:一是燃煤飞灰比电阻较高的燃煤电厂(如丰泰电厂、托克托电厂等);二是燃烧煤矸石的循环流化床锅炉或者常规煤粉锅炉,采用电除尘器不能达标排放的电厂(如平朔电厂二期工程);三是地方标准较为严格地区的燃煤电厂,如地处北京的燃煤电厂(京能热电、高井热电厂)。

袋式除尘器运行中发现的主要问题:一是总体上看,在我国的电力行业应

用还处于初步阶段,在设计、制造、运行等方面尚需进一步探索和积累经验;二是滤袋寿命短,从运行经验看,滤袋寿命基本达不到保证使用30000小时,个别电厂布袋使用1年甚至几个月就需要更换;三是除尘效率不稳定,投运初期,袋式除尘器除尘效率高,但运行一段时间后,由于布袋破损且较难发现布袋破损位置,难以在线更换,造成实际烟尘排放浓度升高;四是影响除尘效率的敏感因素相对较多,对设计、制造、安装、调试、检修、运行管理等方面要求较高;五是检修维护工作较大,运行成本较高,在线检修工作环境较差。

电袋除尘器——

电袋除尘器主要是在我国应用,是我国具有自主知识产权的技术。目前,我国10万千瓦及以上已建和在建的电-袋复合式除尘器约30多台,并有迅速发展的趋势,而且向大机组深延。但由于

根据相关材料,绝大部分国家都将电除尘器作为烟尘控制的首选技术,如美国目前约80%的装机采用电除尘器,仅有20%的机组采用布袋除尘器(原采用布袋除尘器较少,但由于采用旋转喷雾半干法脱硫工艺的增加,袋式除尘器的应用逐渐增多至20%);日本新建大容量燃煤机组多采用电除尘器(最具代表的低温电除尘器和移动极板电除尘器工艺);在欧盟,电除尘市场份额占90%左右等。更值得提出的是,各国大容量机组基本上都采用了电除尘器。

澳大利亚是世界上火电厂采用袋式除尘器最多的国家,尤其是新南威尔士州,由于当地煤质与我国准格尔煤极为相似,飞灰比电阻高,采用静电除尘器的除尘效率较低。从上世纪80年代起,该州大多燃煤电厂将电除尘器改为袋式除尘器,所占比例也达到80%。目前该国已投运装设袋式除尘器的最大机组容量为70万千瓦,但该国燃煤电厂烟尘排放浓度仅规定为100毫克/立方米。

我国除尘器改造的技术经济性分析

投资情况直接投资情况

除尘系统直接投资包括内容有:除尘器本体改造、

引风机及土建改造、除尘器进出口烟道改造、除灰系统改造、电气与控制系统改造等,未计算锅炉本体改造费用。

1996年12月31日前通过环评的机组容量约为1.2亿千瓦,该时间段机组的烟尘排放限值需从现阶段的300/600毫

克/立方米(不同规划地区)执行为100毫克/立方米(2015年1月1日)。此阶段机组要达标排放,其电除尘器必须进行改

注:计算条件:1)电除尘器为5个电场;2)布袋除尘器的过滤速度为1m/min;3)电袋除

尘器中电除尘为2个电场,除尘效率90%,布袋除尘器的过滤速度为1.2m/min;4)滤袋为PPS/

PPS,进口纤维,550g/m2

,PTFE表面处理,寿命按4年计;5)笼骨、脉冲阀寿命按8年计。

造,甚至要推倒重来,部分电除尘器需要接投资改造费用需要70亿元。

改为布袋除尘器,据测算约需70亿元的直接投资费用总计为225亿元。直接投资改造费用。

间接费用

1997.1.1至2003.12.31期间通过环间接费用包括需要拆除原除尘器部评的机组容量约为1.7亿千瓦,该时间段件及引风机等设备的剩余残值、改造停机组的烟尘排放限值需从现阶段的200/机时间超过机组大修时间的部分发电资500毫克/立方米(不同规划地区)执行为金等。根据相关研究,新建机组如将电100毫克/立方米(从2010年1月1日开除尘器改为布袋或电袋除尘器,间接改始执行),此阶段机组要达标排放,其电造费用基本上为直接费用的5-7倍,而除尘器必须进行改造,初步测算约需85电除尘器增加电场的直接费用和间接费亿元的直接投资改造费用。

用基本相当,电源改造基本上无其他间2004.1.1至2009.12.31期间通过环接费用。

评的机组容量约为3.3亿千瓦,该时间段保守分析,将间接费用分别按3、2、1机组的烟尘排放限值需从现阶段的50倍于不同阶段除尘改造的直接费用,则毫克/立方米执行为30毫克/立方米(从1996.12.31前、1997.1.1至2003.12.31期2015年1月1日开始执行),如电除尘器间、2004.1.1至2009.12.31期间取得环评设计较为合理,有一定的设计裕量,在燃批复机组除尘改造的间接费用最低分别煤变化不大的前提下,在运行初期可能为210亿元、190亿元、70亿元,总计470会达到30毫克/立方米。但运行超过一亿元。

段时间后,电除尘效率降低(袋式除尘器运行费用情况

同样会因为布袋破损问题而降低除尘效以单台60万千瓦机组除尘装置为率),甚至不能达到50毫克/立方米的标例,计算不同除尘装置的运行费用情况准要求。所以此阶段机组,在燃煤和电(见表1)。由表1可知,电除尘器运行费除尘器设计条件都具备的情况下,通过用远小于布袋除尘器和电袋除尘器运行电源改造,能够达到30毫克/立方米的要费用。单台60万千瓦机组,在理想情况求;但当燃煤和电除尘器设计条件不具下(布袋达到一定寿命),电除尘和布袋备的条件下,则需要进行电除尘改造,或除尘器年运行费用差额最少为175万者改为电袋、袋式除尘器。初步测算,直

元,而目前我国袋式除尘器应用还不是

很广泛,尤其是滤袋寿命问题值得关注。如现役机组全部改为袋式或电袋除尘器,则年运行费用差额保守估算也将

达到180亿元,能够改善的环境质量也值得商榷。

相关建议

进一步论证烟尘排放标准的科学性和可行性。一是从环境需求上论证,二是从我国的煤质特点对除尘器效率影响上论证,三是从实际运行的电厂情况和产业化发展实际水平上论证,应组织专家组对实际运行的电厂和除尘器研发、设计、制造企业进行实地调研。

坚持国家标准是最低要求的原则。作为全国范围应用的国家标准,新《标准》的修订限值总体偏严,修订范围过大,尤其是对老电厂频繁变换排放限值,初步分析会造成约有80%的现役机组在不同时期处于超标或者违法状态。一是造成法律不严肃,二是不科学,三是浪费资金,四是改造执行难度大,五是对环境的改善与投入产出不合理。

新建电厂从严要求。新建电厂建议30毫克/立方米或者在环境容量较大地区50毫克/立方米。

现有电厂应在近年继续执行GB13223-2003的要求,但要严格依法管理,真正做到达标排放。

我国地域广阔、环境要求有差异性,煤种、机组形式多样,电除尘器、袋式除尘器、电袋除尘器都是燃煤电厂除尘的最佳可行技术,都有继续创新发展的技术空间,具体选择何种方案,应因地、因厂、因煤、因机组、因烟气综合控制要求来综合决定,不能“一刀切”。

结合对电力燃煤烟气中SOx、NOx、PM2.5、重金属等污染物综合控制要求,加强对脱硫、脱硝、除尘、控制重金属排放一体化产业发展的研究和管理。

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