煤粉工业锅炉超低排放技术浅析

2.2湿式电除尘器
电站锅炉系统在WFGD的下游安装湿式电除尘器(WetElectrostaticPrecipitator，WESP)，作为烟气净化工艺的终端处理设备。WESP工作原理和干式电除尘除尘原理基本相同，都要经历电离、荷电、收集和清灰四个阶段。如图1所示，含尘烟气经多孔板均匀进入收尘室，在放电极作用下被电离形成电子和正离子，电子与粉尘发生碰撞使其表面荷电，荷电粒子在电场作用下在集尘机富集，水流自上而下冲洗集尘极表面将粉尘带走，经灰斗排至排水池。

日本的湿式电除尘技术起步较早，已经有30a多的应用历史，碧南电厂5台湿式电除尘器器投产20a来，烟尘排放浓度长期保持在2mg/m3～5mg/m3的水平。中国WESP技术发展迅速，至今已有近百台工程业绩。同时，产品国产化进程显著加快，可供工业锅炉配套选用的小型WESP产品已成功应用在上海长兴岛第二发电厂2×12MW锅炉和福建上杭瑞翔纸业20t/h循环流化床锅炉。前者湿式电除尘器出口粉尘排放浓度为6.1mg/m3，后者湿电除尘器出口粉尘排放浓度9.3mg/m3。
经验表明，除尘效率可达到70%～80%，具有控制复合污染物的强大功能。由于烟气温度降低及含湿量增高，粉尘比电阻大幅度下降，可对PM2.5、黏性的或高比电阻粉尘及烟气中SO3酸雾、气溶胶、重金属(Hg、As、Se、Pb、Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英)等起到有效的控制作用，社会效益巨大。
2.3超低排放技术工艺路线
通过对煤粉工业锅炉的主流污染控制技术项目应用情况的分析，结合电站锅炉超低排放系统的工艺布置及小型WESP产品的开发应用情况，提出一种适用于煤粉工业锅炉的超低排放技术工艺。
如图2所示，该工艺路线为“低氮燃烧器+锅炉本体+SCR反应器+袋式除尘器+湿法脱硫洗涤塔+湿式电除尘+烟囱”。即选用低氮燃烧联合SCR脱硝技术及提效技术优化的湿法脱硫技术，用于NOx和SO2的超低排放控制。同时，在煤粉工业锅炉WFGD下游安装WESP，控制烟超低排放和对复合污染物的有效控制，彻底解决湿法脱硫不能完全避免的石膏雨、蓝烟问题。

3关于WESP的经济分析
以热效率90%、额定出力75t/h的蒸汽工业锅炉(3.82MPa，450℃)为例，过剩系数1.8，烟气温度60℃，WESP阻力损失Δp=300Pa，燃用Ⅲ类烟煤(Car=57.77%、Har=4.07%、Oar=10.18%、Nar=0.83%、Sar=0.48%、Mar=10.71%、Aar=15.96%、Vdaf=29.85%、Qar，net=22848kJ/kg)条件下，烟气流量Qy=104430Nm3/h，含氧量9.08%，参照风机功率计算公式：

则在介质压缩系数取ψ=1，风机效率取η=90%的条件下，增加风机功率N=9.86kW。
烟尘排放限值自30mg/m3降至8mg/m3后，按照年运行7200h考虑，则增加电耗70992kW˙h，减少烟尘排放16.54t。
4结语
湿式电除尘技术成熟可靠、烟尘减排效果良好，国内已完成小型化产品的应用，可以广泛应用于煤粉工业锅炉污染控制系统;“低氮燃烧+SCR+FF+WFGD+WESP”烟气处理工艺优化了各单元的污染物脱除效率，兼顾了对尾端烟气中复合污染物的治理，可以确保煤粉工业锅炉烟气实现超低排放，适合在中国大面积推广;燃煤工业锅炉能源消费基数大，污染物排放量大，参照电站燃煤机组政策要求，开展针对燃煤工业锅炉的超低排放技术改造，可以实现超低排放，对煤粉工业锅炉意义重大。