電站鍋爐煙塵治理現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
發(fā)布日期:2012-10-10 點(diǎn)擊次數(shù):3431
1 煙塵排放與治理現(xiàn)狀
目前,全國約75%的工業(yè)燃料、76%的發(fā)電用能源、60%的化工原料用能源、75%—80%的民用商品能源都是依靠煤炭,特別是發(fā)電用煤。2005年全國發(fā)電用煤11.1億噸,占煤炭消費(fèi)總量的50%,占一次能源消耗總量的36%,SO2排放量占全國排放總量的53%。我國煤炭資源的特點(diǎn)是難選煤多,高灰份、高硫份煤比重大。大部分煤炭灰份在25%左右,原煤中約12.8%的煤含硫量大于2%,平均含硫量為1.1—1.2%,受資源構(gòu)成和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平制約,以煤為主的能源結(jié)構(gòu)在短期內(nèi)不會變化。由此造成的中國大氣污染的特點(diǎn)是以煤煙型污染為主,主要污染物是二氧化硫和煙塵。2004年電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),煙塵去除量是149,546,458噸,煙塵排放量是3,485,800噸。其中火力發(fā)電業(yè)煙塵去除量是142,410,142噸,煙塵排放量是3,202,496噸。其煙塵去除率都是97%。2005年電力,熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)煙塵去除量167,048,429噸,煙塵排放量是4,052,049噸。其中火力發(fā)電業(yè)煙塵去除量是162,611,499噸,煙塵排放量是3,808,701噸,其煙塵去除率都是97%。2004年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的煙塵排放量高達(dá)3,485,800噸,占全國所有行業(yè)煙塵排放量的43%;鹆Πl(fā)電業(yè)煙塵排放高達(dá)3,202,496噸,占全國所有行業(yè)煙塵排放量的40%。2005年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)煙塵排放量繼續(xù)增長,高達(dá)4,052,049噸,占全國所有行業(yè)煙塵排放量的47%。火力發(fā)電業(yè)煙塵排放量高達(dá)3,808,701噸,占全國所有行業(yè)煙塵排放量的44%。都是呈上升發(fā)展的態(tài)勢。
電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的燃煤鍋爐的煙塵治理,80%以上都是采用電除塵器,尤其是火力發(fā)電業(yè)電除塵器占的比例更高。熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)以及一些地方電廠和自備電廠使用的低效除塵器比例比較高,噸煤煙塵排放量大大高于大型電廠的噸煤煙塵排放量。由于煤種,脫硫方式、制造、安裝、調(diào)試、運(yùn)轉(zhuǎn)等各方面的因素,有不少電除塵器達(dá)不到50mg/m3的煙塵排放國家標(biāo)準(zhǔn),甚至有的連老的國家標(biāo)準(zhǔn)200—600 mg/m 3都達(dá)不到。整個(gè)電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的煙塵去除率不算高,只有97%,2004年是97%,2005年沒有提高仍然是97%。而袋式除塵技術(shù)在電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)卻是異軍突起,取得了良好的業(yè)績,煙塵排放濃度都∠30 mg/m3,有的甚至∠10 mg/m3,大大低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。2001年在內(nèi)蒙古呼和浩特市豐泰電廠二臺200MW發(fā)電機(jī)組2×670t燃煤鍋爐尾部,采用旋轉(zhuǎn)低壓脈沖袋式除塵器除塵,在我國率先取得突破性進(jìn)展。處理煙氣量173.8萬m3/h,煙氣溫度140℃——170℃,進(jìn)口煙塵濃度25—30g/m3,過濾風(fēng)速1.13m/min,總阻力<2100Pa,漏風(fēng)率<1.5%,采用Ryton濾料25600㎡,排放濃度14—25mg/m3穩(wěn)定運(yùn)行29600h,近四年才更換濾袋。以后又在河南焦作電廠2臺200MW發(fā)電機(jī)組,2×670t燃煤鍋爐,鄭州新力電力公司2臺200MW發(fā)電機(jī)組,2×670t燃煤鍋爐,將不能達(dá)標(biāo)排放的電除塵器,先后改造為袋式除塵器,均取得了成功,現(xiàn)在都在可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。煙塵排放濃度都在25mg/m3以下,最低一臺達(dá)17 mg/m3,并被列為科技部“863”項(xiàng)目試范工程,2004年國家科技部、國家環(huán)保總局、國家電網(wǎng)公司聯(lián)合進(jìn)行了驗(yàn)收。同時(shí)在135MW發(fā)電機(jī)組,100MW機(jī)組,50MW機(jī)組的燃煤鍋爐尾部除塵,以及150t、130t、90t、75t、35t、甚至20t等熱電聯(lián)產(chǎn),集中供熱,工業(yè)鍋爐等燃煤鍋爐的尾部除塵,紛紛采用袋式除塵器,都取得了成功,煙塵排放濃度大幅度降低,都在30 mg/m 3以下,有的甚至在10mg/m 3以下,均大大低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。并且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、維護(hù)工作量很小。2006年以來國內(nèi)還有幾十臺300MW發(fā)電機(jī)組,1025t燃煤鍋爐采用袋式除塵器,每臺除塵器處理煙氣量210萬m3/h左右,采用PPS濾料35000㎡左右,煙塵排放濃度<25 mg/m3,最低一臺袋式除塵器出口排放煙塵濃度僅15 mg/m3。2008年4月投入運(yùn)行的二臺600MW發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐尾部除塵配用的袋式除塵器,處理煙氣量2×398萬m3/h,采用PPS濾料2×72200㎡,煙塵排放濃度≤15mg/m3。出口印度的6臺600MW發(fā)電機(jī)組,燃煤鍋爐尾部除塵,采用電除塵器加袋式除塵器的方案,正在實(shí)施。
2004年在天津津源公司軍糧城發(fā)電廠將不能達(dá)標(biāo)排放的電除塵器改造為電、袋除塵器,保留一個(gè)電場,將二、三電場改為袋式除塵,過濾風(fēng)速1.19m/min,阻力700—800Pa,用了6200㎡PPS覆膜濾料,煙塵排放濃度12mg/m3。接著在135MW發(fā)電機(jī)組、200MW發(fā)電機(jī)組、300MW、650MW等數(shù)十臺火力發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐尾部,將不能達(dá)標(biāo)排放的電除塵器改造為電、袋除塵器,均取得了很好的效果,煙塵排放濃度普遍低于20 mg/m3,阻力普遍低于800Pa,濾袋壽命可能會超過四年。
袋式除塵器,電、袋除塵器在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)都取得了非常好的效果,大大降低了煙塵排放濃度,普遍低于30 mg/m3,甚至低于10 mg/m3。但是袋式除塵器在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)中使用還比較少,占的比例還比較小,估計(jì)不到10%,對煙塵排放總量的減少、影響不大,貢獻(xiàn)還比較小。
2 相關(guān)政策及排放標(biāo)準(zhǔn)
我國大氣環(huán)境污染物主要來自煤煙型污染,原全國人大環(huán)資委主任曲格平同志,在“我們需要一場變革”一書中談到:“以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將會導(dǎo)致大氣污染日趨嚴(yán)重。目前,我國煤炭消耗量占能源消耗總量的75%左右,加上落后的燃燒方式以及低水平的控制污染的措施,造成了大氣污染普遍嚴(yán)重。然而,這種以煤為主的能源結(jié)構(gòu),在今后15年內(nèi)或更長的時(shí)期都難以改變。因此,如不采取積極措施對污染加以控制,我國就可能出現(xiàn)日本60年代那種環(huán)境公害頻繁發(fā)生的局面。據(jù)有關(guān)部門預(yù)測,燃煤引起的煙塵排放量將從1992年的1600萬噸,增加到2000年的2000萬噸,2010年的2800萬噸;二氧化硫排放量將從1992年的1700萬噸,增加到2000年的2300萬噸,2010年的3300萬噸。由此而引發(fā)的酸雨和煙塵污染將會進(jìn)一步蔓延,大氣質(zhì)量將會進(jìn)一步惡化,我國有可能進(jìn)入國外輿論所認(rèn)為的“公害時(shí)代”,這一點(diǎn)應(yīng)引起我們的高度重視”。可見,我國政府對煤煙型污染非常重視。事實(shí)上,目前我國大氣環(huán)境,煤煙型污染相當(dāng)嚴(yán)重。2006年我國二氧硫排放總量高達(dá)2549萬噸,居世界第一,比2000年增加了27%。50%左右來自燃煤,經(jīng)專家測算,每排放一噸二氧化硫造成的經(jīng)濟(jì)損失約為2萬元人民幣。2005年電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)煙塵排放量高達(dá)4052049噸,占全國所有行業(yè)煙塵排放量的47%。比2004年還增加了4個(gè)百分點(diǎn)。其中火力發(fā)電業(yè)煙塵排放量高達(dá)3808701噸,占全國所有行業(yè)煙塵排放量的44%,也比2004年增加4個(gè)百分點(diǎn)。燃煤產(chǎn)生的煙塵中,大部分是PM10以下的微細(xì)顆粒物,全國的年排放量近300萬噸,可以直接進(jìn)入人的呼吸道,產(chǎn)生多種呼吸系統(tǒng)疾病。國家對燃煤產(chǎn)生的PM10以下的微細(xì)顆粒物的污染非常重視,已經(jīng)擺上了議事日程,將燃煤PM10顆粒物的治理和PM2.5顆粒物的治理分別列為國家“863”和“973”科研項(xiàng)目。這一屆政府還提出,“十一五”期末,主要環(huán)境污染物要比2005年降低10%。要做到這一點(diǎn),很不容易,要經(jīng)過全國各級政府,各個(gè)行業(yè)和各個(gè)企業(yè)共同努力幾年,才能達(dá)到。為了控制火力發(fā)電業(yè)的煤煙型污染,國家環(huán)境保護(hù)總局2003年公布了國家標(biāo)準(zhǔn)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223—2003),將煙塵排放標(biāo)準(zhǔn),從過去老標(biāo)準(zhǔn)的200—600 mg/m3,提高到了50 mg/m3,將二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)從過去老標(biāo)準(zhǔn)的1200—2100 mg/m3,提高到400 mg/m3。這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)比過去有了很大提高,在國際上屬中等偏上,但與國外發(fā)達(dá)國家相比,仍然有差距,美國聯(lián)邦新污染源性能標(biāo)準(zhǔn)NSPS在1979年立法公布鍋爐煙塵排放限值為0.031b/MBtu(大約相當(dāng)于30 mg/Nm3)。
3 袋式除塵技術(shù)的應(yīng)用前景
袋式除塵技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)就是除塵效率高,在實(shí)驗(yàn)室高達(dá)99.9999%,在實(shí)際工程應(yīng)用中達(dá)到99.99%,煙塵排放濃度達(dá)到10 mg/m3以下,甚至達(dá)到1 mg/m3,基本上達(dá)到零排放。同時(shí),袋式除塵技術(shù)的分級效率也很高,對PM10、PM5、PM2.5等微細(xì)顆粒物都有很高的捕集效率。袋式除塵器的除塵效率最高,分級效率也很高,這是袋式除塵技術(shù),過濾除塵機(jī)理決定的。使附著在濾袋上的粉塵作一次塵,用一次塵去過濾二次塵。因此,袋式除塵技術(shù)的除塵效率最高。在“十一五”期間,我國在科學(xué)發(fā)展觀的指引下,實(shí)行可持續(xù)發(fā)展,大力加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),節(jié)能減排的情況下,袋式除塵技術(shù)在治理粉塵、煙塵、二氧化硫、二惡英等污染方面,將大顯身手。
2001年袋式除塵技術(shù)在內(nèi)蒙豐泰電廠取得突破后,在許多燃煤鍋爐上采用袋式除塵器取得了很好的效果,前面已羅列不少,就不在此贅述。目前600MW發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐除塵采用袋式除塵器已正式投運(yùn)10個(gè)月,效果很好,產(chǎn)生了很大影響。同時(shí)還在運(yùn)作1000MW發(fā)電機(jī)組燃煤鍋爐尾部除塵采用袋式除塵器。經(jīng)過我國袋式除塵行業(yè)的不懈努力,袋式除塵技術(shù)在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)已站穩(wěn)了腳跟,得到了他們的認(rèn)可,使他們充分認(rèn)識到了袋式除塵技術(shù)在燃煤鍋爐除塵方面的優(yōu)勢。這二年袋式除塵器在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)的應(yīng)用,發(fā)展迅猛,應(yīng)用的鍋爐越來越大型,已經(jīng)進(jìn)入了主力電廠的超臨界火力發(fā)電機(jī)組。但是我們袋式除塵器自身,還有許多值得改進(jìn)的地方,進(jìn)一步提高我們自己的脈沖噴吹清灰技術(shù),降低袋式除塵器阻力;借鑒學(xué)習(xí)國外先進(jìn)成熟的技術(shù),并消化吸收,提高我們自己的氣流分布技術(shù);優(yōu)化結(jié)構(gòu),降低鋼耗量,減少占地面積;深入研究電、袋除塵器的除塵機(jī)理,粉塵荷電后,物理性能的改變及附著在濾袋上的變化與阻力的關(guān)系。以及過濾風(fēng)速提高到多少最合適。進(jìn)一步提高濾料、濾袋、PPS纖維國產(chǎn)化,并降低成本。若每平方米PPS濾料能降到100元人民幣以下,將大幅度降低電廠應(yīng)用袋式除塵器的運(yùn)行成本,對電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)燃煤鍋爐除塵廣泛采用袋式除塵器創(chuàng)造有利條件。同時(shí),若能采用國產(chǎn)脈沖閥,也能降低投資成本和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)。國產(chǎn)3吋淹沒式脈沖閥價(jià)格只有國外同類產(chǎn)品的三分之一弱,產(chǎn)品質(zhì)量并不比國外產(chǎn)品差。
從初投資和運(yùn)行費(fèi)用來看,以200MW發(fā)電機(jī)組服役20年為例,以4電場雙室雙層電除塵器和回轉(zhuǎn)低壓脈沖袋式除塵器相比。電除塵器本體報(bào)價(jià)為二臺共5824萬元,袋式除塵器本體報(bào)價(jià)為二臺共3858萬元,后者比前者低1966萬元。再將電除塵器的除灰系統(tǒng)、土建、電氣和設(shè)備安裝費(fèi)用增加值以及采用袋式除塵器后,引風(fēng)機(jī)的費(fèi)用增加值計(jì)入,則電除塵器比袋式除塵器初投資費(fèi)用增加2813萬元。在年運(yùn)行費(fèi)用方面,袋式除塵器比電除塵器每年多耗電費(fèi)61萬元,更換濾袋按3年更換一次計(jì)算,平均每年多耗費(fèi)250萬元,其他維護(hù)費(fèi)用二者基本持平。20年,每年貸款利息按6.3%計(jì),電除塵器建設(shè)其利息182萬元,綜合起來,應(yīng)用袋式除塵器所需費(fèi)用,比電除塵器的總計(jì)增加3155-(2813+182)=160萬元,每年約增加8萬元。這是2001年的算法,國產(chǎn)PPS濾料出來后,二臺袋式除塵器配用的濾料減少200多萬元,濾袋壽命是4年更換一次,增加1年時(shí)間。這一減,一增,袋式除塵器所需費(fèi)用,并不比電除器的費(fèi)用高。
200MW電除塵器改袋式除塵器,2003年的價(jià)格是1700萬—1900萬元。而2007年改造為電、袋除塵器的報(bào)價(jià)不到1100萬元。從50MW機(jī)組電除器改電、袋除塵器的運(yùn)行來看,阻力500Pa—800Pa,運(yùn)行的能耗比電除塵器還低,每年還節(jié)約不少電費(fèi),這些都是這幾年實(shí)際的市場價(jià)格。從以上的計(jì)算來看,袋式除塵器的費(fèi)用不比電除塵器多,但煙塵排放濃度卻少得多。尤其是電、袋除塵器的費(fèi)用更低,在將不能達(dá)標(biāo)排放的電除塵器改造方面,電、袋除塵器有很大的發(fā)展空間。對整個(gè)袋式除塵行業(yè)來說,最重要的是,在電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)中,要盡量減少或避免惡性競爭,粗制爛造。要為業(yè)主提供質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的袋式除塵設(shè)備,保證穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。
今年中國的流行語是:節(jié)能、減排。電力,熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),作為煤煙型污染最大的行業(yè),更是責(zé)無傍貸。如果能在2005年煙塵排放4052049噸的基礎(chǔ)上,將97%的煙塵去除率提高1個(gè)百分點(diǎn),就能減排1350683噸,提高2個(gè)百分點(diǎn)就能減排2701366噸,提高2.5個(gè)百分點(diǎn),就能減排3376707.5噸,使煙塵排放量減少到百萬噸以下,達(dá)到675341.5噸。其中火力發(fā)電業(yè)如果能在2005年排放3808701噸的基礎(chǔ)上,將97%的煙塵去除率提高2.5個(gè)百分點(diǎn),就能減排3173917.5噸,使煙塵排放量減少到百萬噸以下,只排放634783.5噸煙塵。這將使神州大地的空氣更清新,更多的地方,更多的時(shí)間能看到藍(lán)天白云。這個(gè)目標(biāo)并不是高不可攀,依靠我國現(xiàn)有的袋式除塵技術(shù),現(xiàn)有的袋式除塵產(chǎn)品,也多花不了多少經(jīng)費(fèi),就可達(dá)到,花的代價(jià)遠(yuǎn)比煙塵造成的損失小。澳大利亞80%以上的電廠都采用袋式除塵器,運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,煙塵排放量很小,很好地保護(hù)了澳大利亞的大氣環(huán)境。如果中國有50%的火電廠采用袋式除塵器,將大幅度減少煙塵對大氣環(huán)境的污染,中國的袋式除塵產(chǎn)業(yè)在火電廠將成數(shù)倍的增長,發(fā)展的空間非常大。我國袋式除塵行業(yè)將開拓創(chuàng)新,不斷的開發(fā)新材料,新產(chǎn)品,新技術(shù),積極配合電力、熱力的生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè),大幅度減少煙塵對我國大氣環(huán)境的污染。