410_t_h燃煤电站高温除尘技术试验研究_司桐.pdf
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1、第 卷 第期 年月动力工程学报 收稿日期:修订日期:基金项目:国家重点研发计划资助项目()作者简介:司桐(),男,辽宁大连人,博士,研究方向为先进低碳燃烧技术及燃煤污染物控制。电话():;:。文章编号:():燃煤电站高温除尘技术试验研究司桐,王春波,陈亮,任育杰,任福春(华北电力大学 动力工程系,河北省低碳高效发电技术重点实验室,河北保定 ;中节能工业节能有限公司,北京 )摘要:针对燃煤电站 脱硝技术中高浓度飞灰造成的催化剂使用寿命缩短、大量氨逃逸及空气预热器堵灰的问题,将高温除尘器布置在 反应器之前。在 燃煤锅炉上对高温除尘技术进行了工程示范研究,分析了高温除尘器的除尘特性对下游脱硝单元和空
2、气预热器性能的影响。结果表明:在 和 锅炉负荷下,高温除尘器出口烟尘平均质量浓度均小于;负荷下,烟气流经高温除尘器的压降仅为 左右,大幅低于传统布袋除尘器的烟气压降;与典型的超低排放烟气后处理技术相比,应用高温除尘器能实现在相同脱硝效率下显著降低 反应器的烟气压降,并能减少相应的气氨消耗量与氨逃逸量;与常规布置布袋除尘器的锅炉环保岛相比,高温除尘器 脱硝单元空气预热器的模块的烟气压降可降低约 。关键词:空气预热器;高温除尘;烟尘;压降;能耗中图分类号:文献标志码:学科分类号:,(,;,):,(),:;火力发电是当前世界能源供应的主要一次能源,约占全球电力供应的。在我国,火力发电的比例甚至达到了
3、 ,且将在我国能源结构中长期占据主导地位。燃煤产生的烟尘、和会给生态环境和人类健康带来严重危害。为全力以赴推进生态文明建设,我国出台了被誉为“史上最严”的燃煤电站烟气排放限值规定,即基准氧含量下,烟尘排放质量浓度 ,排放质量浓度 ,排放质量浓度 。此外,我国已正式启动“碳达峰、碳中和”计划,这对我国进一步实现减污降碳提出了新的要求。当前燃煤电站普遍采用的“超低排放”技术路线为:燃煤烟气依次通过选择性催化还原()单元、除尘器、湿法烟气脱硫()装置及湿式电除尘器()。可以看出,装置位于省煤器与空气预热器之间,这就给电站运行带来了个方面的不利影响:()催化剂灰沉积和中毒,如贵州西电电力股份有限公司黔
4、北发电厂、宁夏京能宁东发电有限责任公司在运行中频发此类现象;()空气预热器沾污堵塞,我国大多数电站都面临此类问题。催化剂孔节距一般为 ,烟气中大量飞灰会不断沉积在催化剂表面并占据流动通道,阻碍烟气正常流通,从而增加了流动阻力,若采用较大的催化剂孔径则会使反应比表面积较小,导致催化效率降低。通常电站采取安装多层催化剂以减轻催化剂堵塞影响,从而满足污染物排放要求,但这极大地增加了电站投资和运行成本。另外,飞灰携带的大量含碱金属(和)、碱土金属(和)及重金属(和)等化合物均可占据活性位点,导致催化剂中毒。已有学者对抗中毒催化剂进行了研究,研制了负载金属 、等的催化剂,以减轻重金属中毒的现象 ,但无法
5、从根本上缓解飞灰带来的催化剂磨损、堵塞的负面影响。在脱硝过程中被还原成,而未反应的(体积分数约为 )将随烟气逃逸至下游设备(空气预热器)形成 ,而 黏性很大,极易黏结在空气预热器换热元件上,而常规的蒸汽吹灰和激波吹灰难以去除,不断累积将导致空气预热器堵塞,造成锅炉低负荷“抢风”现象、风烟系统电耗增大等一系列严重运行危害,甚至可能致使机组被迫停检 。研究表明,机组在仅仅运行约一个月后,烟气通过空气预热器的压降从 增加至 ,主要原因就在 于 酸 性 气 体 和 的 不 断 凝 结。等 的研究表明,一台 机组因空气预热器故障造成的经济损失可达 万元月。目前,常见的解决思路有改变沉积区域使 固化,且被
6、电除尘器脱除、优化脱硝烟气流场使浓度场分布均匀等方式。综上,因高浓度飞灰造成 催化剂的堵塞、磨损、中毒会缩短催化剂寿命,造成大量氨逃逸、空气预热器腐蚀堵灰等问题,若采用布置在 反应器之前的高温除尘器可有效减轻这些问题。在国家重点研发计划项目的支持下,本团队提出了基于高温除尘的燃煤污染物一体化控制路线,如图所示,其中 为选择性非催化还原。图中高温除尘器布置在脱硝单元前,烟气中大部分飞灰被高温除尘器捕获,通过 的烟气中含有极少量细灰,这大大减轻了 催化剂沉积和中毒现象。根据国际标准分类,一般将 以上的过滤过程称为高温过滤,高温过滤对所使用材料的机械、热、化学稳定性等均提出了很高的要求。近年来,高温
7、过滤技术因其能够避免不必要的冷凝造成的设备污垢、堵塞等问题而受到越来越多的关注,并在美国、日本等煤气化联合循环()、增压流化床联合循环()等先进发电系统过程中有一定的工程应用案例 。目前,过滤式除尘是最常用的高效除尘方式,含尘烟气被过滤后附着在滤管的外表面上,滤管外表面不断加厚使得烟气压降增大到某个值时,利用压缩空气反吹,如此周期循环。陶瓷滤芯的过滤效率一般可以接近 ,甚至对于粒径为亚微米级的颗粒也能达到这一性能。本课题组针对基于高温除尘的燃煤污染物一体化控制路线进行了大量研究,设计搭建实验台并进行了烟气量为 的中试试验 ,获得了动力工程学报第 卷图基于高温除尘的燃煤污染物一体化控制路线 可推
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