1、第第 44 卷卷 第第 1 期期 2023 年年 2 月月Vol.44 No.1Feb.2023发电技术发电技术Power Generation Technology超低排放机组湿式电除尘器多污染物减排及能效测试研究刘含笑，郭高飞，陈招妹（浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江省 诸暨市 311800）Study on WESP Multi-pollutant Emission Reduction and Energy Efficiency Test of Ultra-low Emission UnitLIU Hanxiao,GUO Gaofei,CHEN Zhaomei(Zhejiang Fei
2、da Environmental Science&Technology Co.,Ltd.,Zhuji 311800,Zhejiang Province,China)摘 要摘 要：湿 式 电 除 尘 器(wet electrostatic precipitator，WESP)是燃煤烟气治理的精处理设备，以某660 MW超低排放机组配套金属板式湿式电除尘器为研究对象，对湿式电除尘器的多污染物脱除性能和能效参数开展系统测试研究和分析。湿式电除尘器对颗粒物、雾滴、SO3和 Hg 的 脱 除 效 率 分 别 为 81.12%、75.60%、76.13%、53.08%，电耗为402.6(kWh)/h，满足
3、设计要求。各污染物排放质量浓度分别为4.20、17.25、9.80、4.0810-4 mg/m3，排放因子分别为13.76、56.49、32.10、1.3410-3 g/(kWh)，比电耗为1.4810-4(kWh)/m3，单位质量颗粒物脱除能耗为22.87(kWh)/kg，均处于行业平均水平。研究结果可为燃煤电厂后续污染物减排和能效控制提供借鉴。关键词关键词：湿式电除尘器(WESP)；燃煤电厂；污染物减排；脱除效率；能效指标ABSTRACT:Wet electrostatic precipitator(WESP)is a fine treatment equipment for the tr
4、eatment of coal flue gas.Taking a 660 MW ultra-low emission unit as the research object,the multi-pollutant removal performance and energy efficiency parameters of WESP were tested and analyzed systematically.The removal efficiencies of particulate matter,fog drop,SO3 and Hg of WESP were 81.12%,75.6
5、0%,76.13%and 53.08%,respectively,and the power consumption was 402.6(kWh)/h,which met the design requirements.The emission mass concentration of each pollutant were 4.20,17.25,9.80,4.0810-4 mg/m3,respectively,the emission factors were 13.76,56.49,32.10,1.3410-3 g/(kWh),respectively,the specific powe
6、r consumption was 1.4810-4(kWh)/m3.The energy consumption for particle removal per unit mass was 22.87(kWh)/kg,which was in the industry average level.This study can provide reference for the subsequent pollutant reduction and energy efficiency control of coal-fired power plants.KEY WORDS:wet electr
7、ostatic precipitator(WESP);coal-fired power plant;pollutant emission reduction;removal efficiency;indicators of energy efficiency0引言引言作为燃煤烟气治理的精处理设备，湿式电除尘器(wet electrostatic precipitator，WESP)不仅可以实现烟尘超低排放，还可以协同脱除多种污染物，在燃煤电厂超低排放改造中具有重要作用。赵磊等1对300 MW机组湿式电除尘器进行测试分析，除尘效率超过88%，烟气中颗粒物的质量浓度由16.1 mg/m3降至1.8
8、 mg/m3；刘玺璞等2使用ELPI+对多种负荷下湿式电除尘器进行测试实验，发现低负荷下湿式电除尘器采用节能模式会导致总烟尘排放浓度显著升高，但PM10浓度变化不显著，节能模式时210 m颗粒占PM10质量比例超50%；杜振等3对26台超低排放机组湿式电除尘器进出口颗粒物排放情况进行测试分析，湿式电除尘器出口PM2.5占总尘的比重较入口平均增加了13.76%，出口主要为粒径小于2.5 m的颗粒物；DOI：10.12096/j.2096-4528.pgt.21055 中图分类号：TK 09基金项目：国家重点研发计划项目(2016YFC0209107)。Project Supported by N
9、atonnal Key R&D Program of China(2016YFC0209107).第第 44 卷卷 第第 1 期期发电技术发电技术刘含笑等4研究发现，湿式电除尘器对SO3具有较高的脱除率，金属板式湿式电除尘器脱除率多在50%80%，导电玻钢管式湿式电除尘器脱除率多在60%90%。上述研究对湿式电除尘器的能效参数研究较少，本研究以某660 MW超低排放机组配套金属板式湿式电除尘器为研究对象，对湿式电除尘器的多污染物脱除性能和能效参数开展系统研究和分析，旨在为后续污染物减排和能效控制提供借鉴。1湿式电除尘器系统简介湿式电除尘器系统简介该660 MW超低排放机组尾部烟气治理流程如图1
10、所示。锅炉为DG-1900/25.4-II1型超临界、一次再热、固态排渣变压直流锅炉，尾部烟气配选择性催化还原法(selective catalytic reduction，SCR)脱硝装置、双室五电场干式电除尘器(末电场为旋转电极)、石灰石石膏湿法脱硫装置、湿式电除尘器。设计煤种和试验煤种的煤质分析数据如表1所示，湿式电除尘器的基本设计参数如表2所示。2测试研究过程测试研究过程在额定工况下对湿式电除尘器开展测试研究，测点布置如图1所示，湿式电除尘器进口采样点布置在湿法脱硫出口水平烟道上，烟道截面积为9.56.2 m2，烟道顶部布置了10个侧孔，共计105=50个采样点；湿式电除尘器出口采样点
11、布置在烟囱入口水平烟道上，烟道截面积为10.55.5 m2，烟道顶部布置了 6 个侧孔，共计 65=30 个采样点。实验期间工况稳定(稳定在604 MW)，煤种无变化，制粉系统设置固定，配风方式一定，且锅炉不打焦、不吹灰等。使用的主要测试仪器如表 3 所示。烟气温度、烟气量、含氧量、烟气压力及烟尘采样均采用青岛崂应的3012H平行自动型烟尘采样仪，其中烟尘采样需开展空白实验，空白实验值不超过测试期间颗粒物浓度限值的10%，且试验期间采样用滤筒收集的颗粒物增重需超过空白样品质量偏差正值的5倍；用冷凝法采集烟气中的雾滴，并定时取样脱硫塔浆液，分析雾滴和浆液中镁离子浓度；采用控制冷凝法采集烟气中SO
12、3，采用去离子水对冷凝盘管进行清洗，采用紫外可见光分光光度计对硫酸根浓度进行测定，表表2湿式电除尘器主要设计参数湿式电除尘器主要设计参数Tab.2Main design parameters for WESP参数入口烟气量/(m3/s)入口烟气温度/出口烟气温度/入口烟尘质量浓度/(mg/m3)设计除尘效率/%入口雾滴质量浓度/(mg/m3)设计雾滴脱除效率/%入口SO3质量浓度/(mg/m3)设计SO3脱除效率/%设计Hg脱除效率/%流通面积/m2烟气流速/(m/s)极间距/m总集尘面积/m2比集尘面积/m2/(m3/s)数值802.850492580757550705021492.70.3
13、874110.9图图1 工艺流程图工艺流程图Fig.1 Diagram of process flow表表1煤质分析数据煤质分析数据Tab.1Analysis data of coal quality项目工业分析元素分析参数收到基水分质量分数Mar/%收到基灰分质量分数Aar/%干燥无灰基挥发分质量分数Vdaf/%收到基低位发热量Qnet，ar/(MJ/kg)可磨性系数KYT1收到基碳质量分数Car/%收到基氢质量分数Har/%收到基氧质量分数Oar/%收到基氮质量分数Nar/%收到基硫质量分数Sar/%设计煤种7.4824.6115.7022.971.58560.42.893.070.870
14、.68试验煤种8.8026.2718.1821.7556.782.903.470.940.8495Vol.44 No.1刘含笑等刘含笑等：超低排放机组湿式电除尘器多污染物减排及能效测试研究超低排放机组湿式电除尘器多污染物减排及能效测试研究正式采样时首先采用三级冷凝盘管进行采样，若第三级盘管分析不到硫酸根，统一换用双级盘管；采用 30B 法采集烟气中气态总 Hg，然后用RA-915F分析仪及活性炭吸附管中的Hg进行测定分析，用以计算烟气中总Hg浓度，气态Hg样品吸附在活性炭中，本次试验采用两段式活性炭吸附管，第二段用于判定样品是否失效(透率10%)；在湿式电除尘器二次回路安装功率计进行耗电量测量
15、。测试方法符合 GB 139312017、HJ 9172017、GB/T 161571996等相关标 准 规 定 和 湿 式 电 除 尘 器 性 能 测 试 相 关要求5-13。3测试结果及分析测试结果及分析3.1污染物减排污染物减排在600 M稳定工况时开展测试，湿式电除尘器进口烟气量为271.84104 m3/h，出口烟气量为274.22104 m3/h，换算成标准干烟气量分别为197.58104、197.81104 m3/h，通过标准干烟气量计算，得到湿式电除尘器漏风率为0.12%，满足0.2%的设计要求；阻力测试结果为431 Pa，满足450 Pa的设计要求。各参数的测定均采用多次测定
16、计算平均值的方式来提高数据的准确性和可靠性。以湿式电除尘器出口颗粒物浓度为例开展空白实验，并验证实验期间采样用滤筒收集的颗粒物增重是否超过空白样品质量偏差正值的5倍。经测定，滤筒样品增重、空白实验值及换算质量浓度数据如图2所示。滤筒的空白实验值为-0.10.2 mg，最大正值的 5 倍为 1 mg，而实际采样的增重是 3.65.7 mg，均远超空白实验要求。经换算，湿式电除尘器出口颗粒物质量浓度在 3.914.69 mg/m3，平均值为4.23 mg/m3。湿式电除尘器进出口的氧质量分数均为5.7%，过量空气系数均为1.37，经测试及换算，湿式电除尘器颗粒物、雾滴、SO3和Hg的进出口质量浓度(标况、干基，氧质量分数为6%)及脱除效率如表3所示，颗粒物排放满足超低排放要求，对各污染物的脱除效率分别为81.12%、75.60%、76.13%、53.08%，均满足设计要求。计算各污染物的单位发电量排放浓度，以客观评价其排放水平，计算公式为表表3试验仪器试验仪器Tab.3Test instruments型号名称大气压力表烟尘采样仪紫外可见光分光光度计高温烟气采样枪电子天平汞分析仪烟气汞综合采