一個準繩 兩條路線:電袋技術突破超低排放新內涵
技術突破的核心,不是簡單的功能疊加或性能改進,而在于創新地對已知問題作出具有突破性的解決方案。超凈電袋的表現對此作出了最為貼切的詮釋。
《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014~2020年)》的及時落地,可以說將在一段時期內平息業內關于超潔凈排放(超低排放、近零排放)的紛爭,其提出的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米的目標,也給超潔凈排放賦予了更為理性的定義。
但要實現從GB13223~2011特別排放限值中20、50、100毫克/立方米降到10、35、50毫克/立方米,絕非玩玩數字戲法,或者通過再加一層脫硫塔、再加一臺除塵器這種簡單疊加就能達到目的。要實現真正的、具有市場推廣價值的超潔凈排放,關鍵在技術的創新和突破,而且,這種技術突破不能以犧牲能耗、成本為代價。
一個準繩,兩條路線
對于上述道理,聰慧如龍凈不可不知。
其在除塵、脫硫、脫硝技術上的應對之策均以此為準繩:既要通過技術突破賦予超潔凈排放創新的內涵,又要確保電廠的錢花到刀刃上——盡可能降低電廠的環保改造成本。在這一點上,超凈電袋復合除塵技術的表現尤為突出。
記者了解到,為了積極應對超潔凈排放,龍凈在常規電袋復合除塵技術的基礎上,沿著“超凈電袋+超凈脫硫”和“電袋+濕電”兩條技術路線積極準備,均能實現煙塵排放達到10毫克/標立方以下或者5毫克/標立方以下。
根據龍凈統計所承接和在投運的其中230臺套電袋復合除塵器排放情況,其中出口排放小于20毫克/標立方的有120臺套,小于10毫克/標立方的有36臺套,也不乏如廣東珠海電廠2臺70萬千瓦機組等實現排放濃度小于5毫克/標立方、在業內享有知名度的工程案例。
“龍凈在掌握我國大部分燃煤電廠煤種復雜多變的情況下,深入研究了煙氣治理系統各個重要環節,再加上電袋復合除塵技術應用十余年以來的經驗和工程實踐,為電袋從容地應對超潔凈排放提供了可能。”龍凈總經理黃煒說。
環保部環評中心專家陳瑾也認為,按照以往電袋復合除塵技術的達標能力和現階段的創新成果,要達到10或者5毫克/標立方的煙塵排放不成問題。
在采訪中,負責遼寧華電鐵嶺發電廠4號爐電袋復合除塵器項目的生技部環保專工劉峰向記者介紹,該廠按照國家標準設計的煙塵排放濃度在20毫克/標立方,但使用電袋復合除塵器之后,即使在煤種頻繁波動的情況下煙塵排放也在10毫克/標立方以下。
但對于發電企業來說,一輪緊接一輪的環保改造之后,他們對環保改造的要求已經不單單停留在達標排放這個指標上,還包括在投入成本上的控制。國電環境保護研究院副院長朱法華直言:“現在投運的超低排放案例不少,但有個現象值得警惕,許多項目在政府部門去檢查的時候是超低排放,檢查人員走之后就很難說了。”
隱藏在這種現象背后的原因不難理解。現在的環保技術,除了脫硝技術之外,脫硫、除塵等都要靠砸錢,據上海外高橋第三發電有限責任公司總經理馮偉忠的形容,“每降低一個數量級,這個造價就要翻一番。”成本原因是發電企業對超潔凈排放缺乏動力的根源。
低成本、低能耗合二為一
于是,對低成本、低能耗的減排技術的呼吁越來越響亮。
龍凈聽到了呼吁,并作出了回應。
目前,燃煤電廠實現超潔凈排放的主要技術路線是SCR脫硝+干式除塵器+石灰石—石膏濕法脫硫+濕式電除塵器。
其中,對加裝濕式電除塵器的做法爭議頗大。“增加濕式電除塵器不僅增加投資,而且會增加電廠的運行能耗。”廣東電力設計院主任工程師霍沛強指出。
在這一點上,龍凈崇尚簡約路線,簡言之,能用一個設備完成的任務就不用兩個設備。這個理念是超凈電袋復合除塵技術誕生的起點,也是最大的優勢所在。
記者了解到,超凈電袋主要借助五大技術突破來實現小于10或者5毫克/標立方的排放目標。
首先,抓住“核芯”濾袋技術,做好濾袋選型。濾袋如汽車中的發動機,位居電袋復合除塵器的心臟部位,其過濾精度直接關系到煙塵排放值。而濾袋的核心關鍵又是濾料——濾料過濾精度越高,電袋實現超潔凈排放就越可靠,適應工況變化能力也越強,而且中長期運行阻力更低更平穩。
龍凈對市場上采用率較高的幾種濾料進行了反復的過濾、清灰試驗,深入研究各種濾料的過濾精度,最終將過濾精度最高的PTFE覆膜濾料和超細纖維梯度濾料作為超凈電袋復合除塵器濾料的首選,并采用涂膠封堵濾袋縫制針孔新工藝,以提高濾袋加工工藝,確保濾袋的使用壽命達到5年以上。
其次,量身定制參數,根據煤種、粉塵工況條件選型設計除塵關鍵參數,這樣才能發揮高精濾袋性能。電區、濾袋區選型正確與否直接影響到排放、阻力、濾袋壽命,事關重大。龍凈通過適應煤種、煙氣工況條件、控制濾袋區入口煙塵濃度、降低過濾風速等手段,多管齊下提高電場區適用的工況條件,發揮出最大的荷電除塵性能。
第三,強化顆粒荷電與電凝并,實現粉塵捕集1+1>2。為了解決荷電釋放量這個難題,龍凈2010年全球排他性引進美國EERC(美國能源與環境研究中心)嵌入式電袋復合除塵技術,經過吸收、消化、再創新,研發出對粉塵荷電釋放具有里程碑意義的新型技術,并在燕鋼自備電廠成功應用。顆粒荷電,通過極化,然后發生凝并,這個過程使電袋復合除塵器對細顆粒物的捕集達到了1+1>2的效應。
第四,高均勻性流場分布技術獨具特色。龍凈與清華大學聯合研發的“特大型電袋氣流分布設計技術”具有國際領先水平,對癥除塵器氣流分布不均勻的難題,可以保證低排放、低阻力、濾袋長壽命。
看似復雜的技術原理和措施,得到的效果卻一目了然:煙塵排放可長期穩定在5毫克/標立方以下、設備運行阻力實現小于1100帕、濾袋使用壽命高于5年,與其它超凈工藝相比,二臺百萬機組可節約一次投資近億元,減少占地達1000平米以上。“如希望取消濕式電除塵器,干式除塵器采用電袋是最合理的選擇。”霍沛強如此肯定電袋復合除塵技術在一次投資和能耗上所具有的優勢。
此外,超凈電袋工藝中也要求超凈脫硫的協作。“這相當于一個治理島的概念,通過協同控制來實現煙囪的終端超凈排放。”陳瑾分析。據了解,包括龍凈脫硫在內已有四家脫硫公司承諾粉塵在脫硫系統中實現“10進10出或5進5出”。
據介紹,目前龍凈在廣東粵電沙角C電廠2號爐60萬千瓦機組進行的超凈電袋改造工程正順利進行,預計明年初投運;陜西某電廠一期2臺35萬千瓦熱電機組超凈電袋工程預計明年底投運;在土耳其澤塔斯2臺60萬千瓦機組的超凈電袋工程目前已進入安裝階段。“借助這些項目,我們可以為電袋復合除塵技術實現超潔凈排放做出實踐,也能在超凈電袋復合除塵技術上積累更多的運行經驗。”黃煒表示。
此“濕電”非彼“濕電”
技術突破的核心,不是簡單的功能疊加和性能改進,而在于創新地對已知問題作出具有突破性的解決方案。針對一些電站濕法脫硫仍存在增排固體顆粒物現狀,龍凈推出的“電袋+濕電”超凈技術路線就具有此特征。
中電聯秘書長王志軒曾表示,目前做超潔凈排放的企業有一個共性是用好煤。
“但如果電廠都去用好煤,那劣質煤都到哪兒去?”目前,超潔凈排放存在一個共性難題,就是其對煤質要求之高,與國內燃煤電廠“市場煤”問題嚴重之間存在矛盾。而電袋復合除塵器之所以能在短短十多年間就獲得市場的認可,并打破國內除塵市場長期以來的以電除塵器為主的格局,躋身主流除塵器行列,最大的亮點就在于電袋能在國內煤種差異大且波動頻繁的工況條件下實現穩定的達標排放。
電袋復合除塵器所具有的“不看煤種”的基因,不僅解決了我國燃煤電站煤種變化大所帶來的除塵效率波動問題,還能簡化工藝、減少占地、節省投資、降低運行費用等。更為重要的是,其加大了我國燃煤電廠對劣質煤的高效率使用,這種重在源頭控制的工藝技術是實現超潔凈排放的根本。
技術突破的另一表現在濕電的運用上——此“濕電”非彼“濕電”。
目前,業內對燃煤電廠加裝濕式電除塵器實現超潔凈排放的技術路線已經達成一個共識,各種濕電技術百花齊放,但一些濕電技術存在耗水量大及污水處理等問題。
“濕式電除塵器給電廠帶來了較大的用水和污水處理負擔,這種現象已經逐漸引起業主的注意。為了規避這一點,我們在除塵改造項目中經過比較選擇了龍凈WE型濕式電除塵器。”東莞泰昌紙業自備電廠的余總工向記者介紹。他組織開展了該廠循環硫化床鍋爐(相當于5萬千瓦機組)的除塵器改造。該工程已于今年8月底投運,至今運行情況優良,煙塵排放均在5毫克/標立方以下。
記者了解到,上述東莞泰昌紙業自備電廠所采用的WE型濕式電除塵器,具有獨特的結構設計,能使煙氣走向實現“上(頂)進下出”和“下進上(頂)出”;在工藝布置上,陽極管采用正六邊形導電玻璃鋼,呈蜂窩狀布置,不僅能使布局更緊湊、節省空間,還能做到永久性抗腐蝕。與市面上其他的濕式電除塵器相比,該類型濕式電除塵器的除塵除霧效率、經濟性更高,能夠實現PM2.5排放濃度小于1.5毫克/標立方、顆粒物排放濃度小于5毫克/標立方,氣溶膠和三氧化硫去除效率高于80%、重金屬汞去除效率達67%、霧滴去除率達85%,滿足了市場對更高效除霧器的期待,也滿足各種干式除塵工藝技術的應用要求。
尤具突破性的是,WE型濕式電除塵器耗水量極低。該技術系統簡單、無循環水系統,且能夠自行成水膜、自流清灰,僅需間隙沖洗,因此耗水量極低。單臺30萬千瓦機組耗水量只需5~10噸/天,單臺60萬千瓦機組和100萬千瓦機組每天的最高耗水量不超過15噸和22噸。而且,該技術可省略污水處理、灰水循環、酸堿中和系統,污水量少直接可排入濕法脫硫系統供循環利用,節能節水功能可見一斑。
“以往我們與龍凈有過合作,對他們的技術和產品質量非常信任,也給我們在市場大幅應用之前就選擇WE型濕式電除塵器增加了底氣。”上述泰昌紙業的余總工坦言,采用龍凈的技術和產品,大大減少了電廠在環保設備運行上的風險。
WE型濕電技術與電袋復合除塵技術組成一種黃金組合的超潔凈排放工藝,憑借其排放穩定、超低水耗、二次污染少、經濟性更優等特點,將被更多燃煤電站所看好。至記者截稿之日,龍凈又傳來好消息,其又新增了4臺30萬千瓦機組濕電工程項目,均采用WE型濕式電除塵器。
北京國電龍源環保工程有限公司污染控制與資源化技術研究所副所長莊燁曾在美國EERC履職,見證了龍凈對電袋復合除塵技術從引進到自主開發創新的歷程,他說,電袋復合除塵技術由于有了龍凈的優化研發,獲得了更廣闊的發展空間,帶動了國際大公司對電袋復合除塵器的重視和關注。而通過對超潔凈排放的應對,也將賦予電袋更多的價值。

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