山东明达热电有限公司75t/h锅炉烟气湿式静电除尘设计方案

2020-03-01 12:09:03 0

一、山东明达热电有限公司简介

山东明达热电有限公司成立于2005年05月30日，注册地位于邹平县韩店镇工业园，法人代表为梁健。经营范围包括热力供应；电力生产；生产、销售：新型建材。
明达热电烟气脱硫系统存在的主要问题及解决方法如下：

1.1明达热电项目概述

明达热电现有3台75t/h燃煤锅炉，采用双室4电场电除尘器；机组尾部烟气采用氨-硫酸氨法烟气脱硫。
在脱硫系统运行过程中，尚存以下问题亟待解决：
目前存在的问题：
1）脱硫烟气经脱硫后粉尘浓度不能满足环保标准。
2）烟囱雨下泻严重。正常运行时，排放拖尾在1500-2500米左右，根据风力大小，拖尾长度不同，烟羽现象明显，有时在烟囱下风向的一定范围内形成“尘雨”，气温低时形成“小雪花”，“景观”污染非常严重。
3）气溶胶现象较为严重。
从运行来看，入口二氧化硫越高，加入氨水越多，塔的PH越好，氨气逃逸越厉害，气溶胶越明显。
为了实现烟尘达标排放，并解决烟囱雨、气溶胶现象，需要进行脱硫除尘改造。

1.2明达热电脱硫问题原因分析

湿法脱硫后的烟气中含有大量的液滴，称为过饱和湿烟气，过饱和湿烟气中的液滴通过机械式除雾器进行去除，但是机械式除雾器有非常大的缺陷，就是不能去除小颗粒的雾滴、气溶胶和微尘。这是因为机械式除雾器是利用液滴的惯性力进行分离，当液滴粒径小到一定程度时，机械式除雾器对液滴就失去了分离能力，所以机械式除雾器只能除去较大颗粒的雾滴（一般是40μm以上），不能除去水雾、酸雾、硫酸氨等气溶胶粒子及微尘等。由于氨是比空气轻的气体，在利用过程中极易挥发，造成氨的逃逸。
从吸收塔排出的带有氨、硫酸氨的气溶胶微细雾滴的湿饱和烟气温度低，一般在50~55℃左右，抬升高度较小。湿烟气在烟囱内的上升过程中，温度降低，变为过饱和烟气，产生大量的冷凝水，烟气中的SO3与水结合为硫酸。湿烟羽排出烟囱后也会发生水汽凝结，这会使烟羽的透明度变坏，烟羽呈白色甚至灰色；而凝结水则可能在烟囱下风向的一定范围内形成降雨或降雪。

1.3技术方案分析

1）对于烟尘排放改造，目前国内除尘改造的主要方法是针对原有电除尘器进行改造，采用的方法有两种：电袋复合、电改袋方式。这些方案都存在着本身难以克服的问题，如压力损失大（大于1500Pa）；需改造风机；运行维护费用高；滤袋更换等问题。需要注意的是，经上述改造后，即便电除尘器出口达到了新标要求，但由于烟气随后进入湿法脱硫系统，从吸收塔顶排放的烟气其烟尘指标一般又将大于30mg/Nm³，原因是烟气在吸收塔内上升过程中会携带浆液，由于机械除雾器的除雾效果的限制，携带的浆液会部分“反映”在烟尘指标中，会造成烟尘指标经脱硫后反而上升的现象。因此单纯对脱硫系统前面的静电除尘器的改造并不能保证该机组烟气中烟尘达标排放。
2）对于“尘雨”现象，国内通常采用GGH消除，但是使用GGH会带来一系列问题，如阻力大、耗电量高、故障率高等问题，同时GGH不能改变烟气的成分，烟气中的有害成分还会排放到大气中。
3）虽然经GGH后的净烟气温度不低于80℃，这获得了烟气较高的抬升高度，有利于减小地面污染浓度，同时也可以减轻湿烟囱的凝结降水，但是经GGH加热后，烟气中的有害成分依然存在，同时烟温仍然低于烟气的酸露点温度（90～120℃），脱硫后的净烟气对烟囱的腐蚀仍然比较严重。
目前越来越多的湿法脱硫系统为减少故障点、降低系统阻力，不设GGH，甚至一些现有项目拆除了GGH。为了对付严重的烟囱腐蚀问题，很多厂家采用昂贵的钛合金作为防腐材料。

2明达热电湿式静电除尘器方案

我公司推出的产品——湿式静电除尘器可以同时解决除尘、尘雨及烟囱腐蚀这些问题。
2.1工作原理
湿式静电除尘器主要由电晕线（阴极）、沉淀极（阳极）、绝缘箱和供电电源组成。其工作原理为：在湿式静电除尘器的阳极和阴极线之间施加数万伏直流高压电，在强电场的作用下，电晕线周围产生电晕层，电晕层中的空气发生雪崩式电离，从而产生大量的负离子和少量的阳离子，这个过程叫电晕放电；随烟气进入湿式静电除尘器内的尘(雾)粒子与这些正、负离子相碰撞而荷电，荷电后的尘(雾)粒子由于受到高压静电场库仑力的作用，向阳极运动。大量的液滴颗粒不断地被驱向阳极，同时迅速释放电荷，尘(雾)粒子就被阳极所收集，在水膜的作用下靠重力自流向下而与烟气分离，实现微细颗粒物的高效脱除。
2.2湿式静电除尘器与布袋除尘器、电除尘器比较

		布袋除尘器	电除尘器	湿式静电除尘器
1	工作条件	干	干	湿
2	除尘效率	高	高	高
3	二次扬尘	低	高	无
4	烟气流速	低	高	高
5	PM2.5去除率	低	低	高
6	SO₃去除率	无	无	高
7	水雾去除率	无	无	高
8	压损	高	高	低
9	运行费用	高	高	低
10	检修维护费用	高	高	低
11	设备大小	大	大	小
12	设备造价	中	中	高

2.3安装湿式静电除尘器的效果与作用

氨逃逸：<10mg/m³
铵盐去除率95%以上
微细粉尘去除率（脱硫后烟气）95%以上
液滴去除率（相对机械除雾器后烟气）大于95%
SO₃的去除率达（脱硫后烟气）90%以上
SO₂去除率（脱硫后烟气）40%以上
汞去除率70%-90%
出口烟羽林格曼黑度小于1级
烟气拖尾不大于100米
大大降低烟囱腐蚀，烟囱寿命提高三倍以上
大气污染物排放完全达到新的环保标准（GB 13223-2011、HJ 2001-2010）

3设计方案

3.1设计原则

1）新增阻力约300Pa，充分利用引风机增加风机的裕量，不对其进行改造；
2）尽可能利用原有工艺，减少工程量；
3）电气、控制系统利用原有系统，降低成本；
4）布置合理优化，结构简化，维修方便，占地面积小。

3.2明达热电脱硫设计方案介绍

本设计方案中变更原设计脱硫吸收塔出口部分，在脱硫吸收塔上部加装湿式静电除尘装置，湿式静电除尘装置与脱硫吸收塔焊接在一起。吸收塔中被洗净后的烟气经机械除雾器去除烟气携带的大颗粒液滴后，进入湿式静电除尘器，经湿式静电除尘器去除各种气溶胶、微细粉尘后接原有净烟道经烟囱排出，详见图1：

3.1结构组成
湿式静电除尘器主要由电晕线（阴极）、沉淀极（阳极）、绝缘箱和供电电源等组成。
（1）湿式静电除尘器本体
本体采用圆形筒体结构，直径约为5.7m，高度度约11.5 m。外壳体为碳钢衬玻璃鳞片防腐结构。
烟气自吸收塔经湿式静电除尘器入口向上流经电场段，有效去除烟尘及水雾。在吸收塔出口及湿式静电除尘器出口烟道内设置压差测点以考察运行阻力。
（2）阳极装置
阳极装置包括沉淀极和支撑梁。正常运行时，烟气中的液滴不断向沉淀极移动，在沉淀极表面形成一层连续水膜，水膜靠重力自流至脱硫吸收塔浆液池，实现在线清灰。
沉淀极采用正六边形导电玻璃钢作为沉淀极，导电玻璃钢有以下几个优点：

面积利用率高。正六边形结构可充分利用空间。
材质轻。玻璃钢的密度为钢材的四分之一，大大减轻了设备重量。
造价低、节省钢材耗量。
耐腐蚀。
寿命长。

（3）阴极装置
阴极装置包括阴极线、上下部吊挂装置、绝缘箱。
每个烟气通道中心布置有多条阴极线，采用芒刺型合金材质，阴极线固定于上下框架上，框架通过绝缘箱支撑。绝缘箱内吊杆采用陶瓷管支撑，绝缘箱内配有电加热装置，以保证阴极装置时刻与阳极及塔体保持干燥绝缘状态。
除雾器设一个电场，电场通过一个绝缘箱采用高频高压直流恒流电源为场区供电。上下共设置4个绝缘箱。
（4）冲洗系统
在湿式静电除尘器内部上方布置有一层冲洗水装置，对阴极线进行周期性冲洗（阴极线冲洗周期为15～20天），每次冲洗约10分钟，正常运行状态下无冲洗水量消耗。
（4）主要设计参数

项目	单位	数值	备注
处理烟气量	m³/h	142500	（工况，湿基，6％O₂）
烟气温度	℃	50
烟气流速	m/s	2.5
烟气阻力	Pa	小于200
二次电压	kV	50~60
工作水耗	m³/h	0	冲洗时水量约10 m³/h
工作电耗	kWh	15
设备规格（直径x高）	m	5.7×11.5
设备重量	t	约40	含外壳等整套设备
设备寿命	年	30	消耗件除外

3.3 电气部分

电气系统纳入湿式静电除尘器PLC控制，不设常规控制屏。电气系统与湿式静电除尘器PLC采用硬接线连接。
湿式静电除尘器防雷根据需要设置。所有主要的电气设备将在其两侧至少设置两个接地点。纳入脱硫系统接地网。接地电阻不大于2欧姆。
新增高压电源开关柜等电气设备布置在原脱硫低压配电室内。升压变压器布置在绝缘箱附近，并在变压器和绝缘箱之间设置隔离装置，确保运行及检修的安全。

3.4控制部分

（1）控制方式
湿式静电除尘器不单独设置控制系统，其检测控制接入脱硫分散控制系统（FGD-DCS）进行控制。
（2）自动化水平
其自动化水平满足运行人员在脱硫控制室内通过操作员站实现对湿式静电除尘器装置及其辅助系统进行启动控制、正常运行的监控和调整、停机及事故工况的处理等。

4施工进度

施工主要路径如下：
施工准备－基础施工－建筑施工－设备安装－控制系统设备安装－管道阀门及辅助设施安装－电气和控制系统调试－整套除尘系统启动试运。
施工准备：1个月，开工至工程投运：1个月，总工期控制在2个月（可根据贵方要求调整）。

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