电站锅炉烟尘治理现状与发展趋势

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1 烟尘排放与治理现状

目前,全国约75%的工业燃料、76%的发电用能源、60%的化工原料用能源、75%—80%的民用商品能源都是依靠煤炭,特别是发电用煤。2005年全国发电用煤11.1亿吨,占煤炭消费总量的50%,占一次能源消耗总量的36%,SO2排放量占全国排放总量的53%。我国煤炭资源的特点是难选煤多,高灰份、高硫份煤比重大。大部分煤炭灰份在25%左右,原煤中约12.8%的煤含硫量大于2%,平均含硫量为1.1—1.2%,受资源构成和经济发展水平制约,以煤为主的能源结构在短期内不会变化。由此造成的中国大气污染的特点是以煤烟型污染为主,主要污染物是二氧化硫和烟尘。2004年电力、热力生产和供应业,烟尘去除量是149,546,458吨,烟尘排放量是3,485,800吨。其中火力发电业烟尘去除量是142,410,142吨,烟尘排放量是3,202,496吨。其烟尘去除率都是97%。2005年电力,热力的生产和供应业烟尘去除量167,048,429吨,烟尘排放量是4,052,049吨。其中火力发电业烟尘去除量是162,611,499吨,烟尘排放量是3,808,701吨,其烟尘去除率都是97%。2004年电力、热力的生产和供应业的烟尘排放量高达3,485,800吨,占全国所有行业烟尘排放量的43%。火力发电业烟尘排放高达3,202,496吨,占全国所有行业烟尘排放量的40%。2005年电力、热力的生产和供应业烟尘排放量继续增长,高达4,052,049吨,占全国所有行业烟尘排放量的47%。火力发电业烟尘排放量高达3,808,701吨,占全国所有行业烟尘排放量的44%。都是呈上升发展的态势。


电力、热力的生产和供应业的燃煤锅炉的烟尘治理,80%以上都是采用电除尘器,尤其是火力发电业电除尘器占的比例更高。热力生产和供应业以及一些地方电厂和自备电厂使用的低效除尘器比例比较高,吨煤烟尘排放量大大高于大型电厂的吨煤烟尘排放量。由于煤种,脱硫方式、制造、安装、调试、运转等各方面的因素,有不少电除尘器达不到50mg/m3的烟尘排放国家标准,甚至有的连老的国家标准200—600 mg/m 3都达不到。整个电力、热力生产和供应业的烟尘去除率不算高,只有97%,2004年是97%,2005年没有提高仍然是97%。而袋式除尘技术在电力、热力生产和供应业却是异军突起,取得了良好的业绩,烟尘排放浓度都∠30 mg/m3,有的甚至∠10 mg/m3,大大低于国家排放标准。2001年在内蒙古呼和浩特市丰泰电厂二台200MW发电机组2×670t燃煤锅炉尾部,采用旋转低压脉冲袋式除尘器除尘,在我国率先取得突破性进展。处理烟气量173.8万m3/h,烟气温度140℃——170℃,进口烟尘浓度25—30g/m3,过滤风速1.13m/min,总阻力<2100Pa,漏风率<1.5%,采用Ryton滤料25600㎡,排放浓度14—25mg/m3稳定运行29600h,近四年才更换滤袋。以后又在河南焦作电厂2台200MW发电机组,2×670t燃煤锅炉,郑州新力电力公司2台200MW发电机组,2×670t燃煤锅炉,将不能达标排放的电除尘器,先后改造为袋式除尘器,均取得了成功,现在都在可靠、稳定运行。烟尘排放浓度都在25mg/m3以下,*低一台达17 mg/m3,并被列为科技部“863”项目试范工程,2004年国家科技部、国家环保总局、国家电网公司联合进行了验收。同时在135MW发电机组,100MW机组,50MW机组的燃煤锅炉尾部除尘,以及150t、130t、90t、75t、35t、甚至20t等热电联产,集中供热,工业锅炉等燃煤锅炉的尾部除尘,纷纷采用袋式除尘器,都取得了成功,烟尘排放浓度大幅度降低,都在30 mg/m 3以下,有的甚至在10mg/m 3以下,均大大低于国家排放标准。并且运行稳定、可靠、维护工作量很小。2006年以来国内还有几十台300MW发电机组,1025t燃煤锅炉采用袋式除尘器,每台除尘器处理烟气量210万m3/h左右,采用PPS滤料35000㎡左右,烟尘排放浓度<25 mg/m3,*低一台袋式除尘器出口排放烟尘浓度仅15 mg/m3。2008年4月投入运行的二台600MW发电机组燃煤锅炉尾部除尘配用的袋式除尘器,处理烟气量2×398万m3/h,采用PPS滤料2×72200㎡,烟尘排放浓度≤15mg/m3。出口印度的6台600MW发电机组,燃煤锅炉尾部除尘,采用电除尘器加袋式除尘器的方案,正在实施。


2004年在天津津源公司军粮城发电厂将不能达标排放的电除尘器改造为电、袋除尘器,保留一个电场,将二、三电场改为袋式除尘,过滤风速1.19m/min,阻力700—800Pa,用了6200㎡PPS覆膜滤料,烟尘排放浓度12mg/m3。接着在135MW发电机组、200MW发电机组、300MW、650MW等数十台火力发电机组燃煤锅炉尾部,将不能达标排放的电除尘器改造为电、袋除尘器,均取得了很好的效果,烟尘排放浓度普遍低于20 mg/m3,阻力普遍低于800Pa,滤袋寿命可能会超过四年。


袋式除尘器,电、袋除尘器在电力、热力的生产和供应业都取得了非常好的效果,大大降低了烟尘排放浓度,普遍低于30 mg/m3,甚至低于10 mg/m3。但是袋式除尘器在电力、热力的生产和供应业中使用还比较少,占的比例还比较小,估计不到10%,对烟尘排放总量的减少、影响不大,贡献还比较小。


相关政策及排放标准


我国大气环境污染物主要来自煤烟型污染,原全国人大环资委主任曲格平同志,在“我们需要一场变革”一书中谈到:“以煤炭为主的能源结构将会导致大气污染日趋严重。目前,我国煤炭消耗量占能源消耗总量的75%左右,加上落后的燃烧方式以及低水平的控制污染的措施,造成了大气污染普遍严重。然而,这种以煤为主的能源结构,在今后15年内或更长的时期都难以改变。因此,如不采取积极措施对污染加以控制,我国就可能出现日本60年代那种环境公害频繁发生的局面。据有关部门预测,燃煤引起的烟尘排放量将从1992年的1600万吨,增加到2000年的2000万吨,2010年的2800万吨;二氧化硫排放量将从1992年的1700万吨,增加到2000年的2300万吨,2010年的3300万吨。由此而引发的酸雨和烟尘污染将会进一步蔓延,大气质量将会进一步恶化,我国有可能进入国外舆论所认为的“公害时代”,这一点应引起我们的高度重视”。可见,我国政府对煤烟型污染非常重视。事实上,目前我国大气环境,煤烟型污染相当严重。2006年我国二氧硫排放总量高达2549万吨,居世界第一,比2000年增加了27%。50%左右来自燃煤,经专家测算,每排放一吨二氧化硫造成的经济损失约为2万元人民币。2005年电力、热力的生产和供应业烟尘排放量高达4052049吨,占全国所有行业烟尘排放量的47%。比2004年还增加了4个百分点。其中火力发电业烟尘排放量高达3808701吨,占全国所有行业烟尘排放量的44%,也比2004年增加4个百分点。燃煤产生的烟尘中,大部分是PM10以下的微细颗粒物,全国的年排放量近300万吨,可以直接进入人的呼吸道,产生多种呼吸系统疾病。国家对燃煤产生的PM10以下的微细颗粒物的污染非常重视,已经摆上了议事日程,将燃煤PM10颗粒物的治理和PM2.5颗粒物的治理分别列为国家“863”和“973”科研项目。这一届政府还提出,“十一五”期末,主要环境污染物要比2005年降低10%。要做到这一点,很不容易,要经过全国各级政府,各个行业和各个企业共同努力几年,才能达到。为了控制火力发电业的煤烟型污染,国家环境保护总局2003年公布了国家标准《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2003),将烟尘排放标准,从过去老标准的200—600 mg/m3,提高到了50 mg/m3,将二氧化硫排放标准从过去老标准的1200—2100 mg/m3,提高到400 mg/m3。这项标准比过去有了很大提高,在国际上属中等偏上,但与国外发达国家相比,仍然有差距,美国联邦新污染源性能标准NSPS在1979年立法公布锅炉烟尘排放限值为0.031b/MBtu(大约相当于30 mg/Nm3)。


袋式除尘技术的应用前景


袋式除尘技术的*大优点就是除尘效率高,在实验室高达99.9999%,在实际工程应用中达到99.99%,烟尘排放浓度达到10 mg/m3以下,甚至达到1 mg/m3,基本上达到零排放。同时,袋式除尘技术的分级效率也很高,对PM10、PM5、PM2.5等微细颗粒物都有很高的捕集效率。袋式除尘器的除尘效率*高,分级效率也很高,这是袋式除尘技术,过滤除尘机理决定的。使附着在滤袋上的粉尘作一次尘,用一次尘去过滤二次尘。因此,袋式除尘技术的除尘效率*高。在“十一五”期间,我国在科学发展观的指引下,实行可持续发展,大力加强环境保护,节能减排的情况下,袋式除尘技术在治理粉尘、烟尘、二氧化硫、二恶英等污染方面,将大显身手。


2001年袋式除尘技术在内蒙丰泰电厂取得突破后,在许多燃煤锅炉上采用袋式除尘器取得了很好的效果,前面已罗列不少,就不在此赘述。目前600MW发电机组燃煤锅炉除尘采用袋式除尘器已正式投运10个月,效果很好,产生了很大影响。同时还在运作1000MW发电机组燃煤锅炉尾部除尘采用袋式除尘器。经过我国袋式除尘行业的不懈努力,袋式除尘技术在电力、热力的生产和供应业已站稳了脚跟,得到了他们的认可,使他们充分认识到了袋式除尘技术在燃煤锅炉除尘方面的优势。这二年袋式除尘器在电力、热力的生产和供应业的应用,发展迅猛,应用的锅炉越来越大型,已经进入了主力电厂的超临界火力发电机组。但是我们袋式除尘器自身,还有许多值得改进的地方,进一步提高我们自己的脉冲喷吹清灰技术,降低袋式除尘器阻力;借鉴学习国外先进成熟的技术,并消化吸收,提高我们自己的气流分布技术;优化结构,降低钢耗量,减少占地面积;深入研究电、袋除尘器的除尘机理,粉尘荷电后,物理性能的改变及附着在滤袋上的变化与阻力的关系。以及过滤风速提高到多少*合适。进一步提高滤料、滤袋、PPS纤维国产化,并降低成本。若每平方米PPS滤料能降到100元人民币以下,将大幅度降低电厂应用袋式除尘器的运行成本,对电力、热力的生产和供应业燃煤锅炉除尘广泛采用袋式除尘器创造有利条件。同时,若能采用国产脉冲阀,也能降低投资成本和运转费。国产3吋淹没式脉冲阀价格只有国外同类产品的三分之一弱,产品质量并不比国外产品差。


从初投资和运行费用来看,以200MW发电机组服役20年为例,以4电场双室双层电除尘器和回转低压脉冲袋式除尘器相比。电除尘器本体报价为二台共5824万元,袋式除尘器本体报价为二台共3858万元,后者比前者低1966万元。再将电除尘器的除灰系统、土建、电气和设备安装费用增加值以及采用袋式除尘器后,引风机的费用增加值计入,则电除尘器比袋式除尘器初投资费用增加2813万元。在年运行费用方面,袋式除尘器比电除尘器每年多耗电费61万元,更换滤袋按3年更换一次计算,平均每年多耗费250万元,其他维护费用二者基本持平。20年,每年贷款利息按6.3%计,电除尘器建设其利息182万元,综合起来,应用袋式除尘器所需费用,比电除尘器的总计增加3155-(2813+182)=160万元,每年约增加8万元。这是2001年的算法,国产PPS滤料出来后,二台袋式除尘器配用的滤料减少200多万元,滤袋寿命是4年更换一次,增加1年时间。这一减,一增,袋式除尘器所需费用,并不比电除器的费用高。


200MW电除尘器改袋式除尘器,2003年的价格是1700万—1900万元。而2007年改造为电、袋除尘器的报价不到1100万元。从50MW机组电除器改电、袋除尘器的运行来看,阻力500Pa—800Pa,运行的能耗比电除尘器还低,每年还节约不少电费,这些都是这几年实际的市场价格。从以上的计算来看,袋式除尘器的费用不比电除尘器多,但烟尘排放浓度却少得多。尤其是电、袋除尘器的费用更低,在将不能达标排放的电除尘器改造方面,电、袋除尘器有很大的发展空间。对整个袋式除尘行业来说,*重要的是,在电力、热力的生产和供应业中,要尽量减少或避免恶性竞争,粗制烂造。要为业主提供质优价廉的袋式除尘设备,保证稳定、可靠的运行。


今年中国的流行语是:节能、减排。电力,热力的生产和供应业,作为煤烟型污染*大的行业,更是责无傍贷。如果能在2005年烟尘排放4052049吨的基础上,将97%的烟尘去除率提高1个百分点,就能减排1350683吨,提高2个百分点就能减排2701366吨,提高2.5个百分点,就能减排3376707.5吨,使烟尘排放量减少到百万吨以下,达到675341.5吨。其中火力发电业如果能在2005年排放3808701吨的基础上,将97%的烟尘去除率提高2.5个百分点,就能减排3173917.5吨,使烟尘排放量减少到百万吨以下,只排放634783.5吨烟尘。这将使神州大地的空气更清新,更多的地方,更多的时间能看到蓝天白云。这个目标并不是高不可攀,依靠我国现有的袋式除尘技术,现有的袋式除尘产品,也多花不了多少经费,就可达到,花的代价远比烟尘造成的损失小。澳大利亚80%以上的电厂都采用袋式除尘器,运行稳定、可靠,烟尘排放量很小,很好地保护了澳大利亚的大气环境。如果中国有50%的火电厂采用袋式除尘器,将大幅度减少烟尘对大气环境的污染,中国的袋式除尘产业在火电厂将成数倍的增长,发展的空间非常大。我国袋式除尘行业将开拓创新,不断的开发新材料,新产品,新技术,积极配合电力、热力的生产和供应业,大幅度减少烟尘对我国大气环境的污染。

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