Wellco烟气调质系统简介.doc

Wellco烟气调质系统简介公司简介威尔普环保科技有限公司是美国德林集团旗下的全资子公司，致力于使用高新技术解决困扰工业企业特别是电力企业的环保问题。美国德林集团将多年研究的高科技成果转化为工程应用，使Wellco（威尔普）烟气调质系统作为成熟技术成功地应用到火力发电厂，至今已解决了500多台工业电站锅炉电除尘器排放超标的问题。Wellco烟气调质系统利用三氧化硫（SO3）降低粉尘的比电阻，这种方法已经是一项成熟的技术并广泛应用。Wellco烟气调质系统作为成熟技术，并结合国内电厂的具体情况设计改进，应用到国内电除尘器，可以有效降低粉尘比电阻，提高电除尘器的效率。Wellco烟气调质系统设计背景环保问题一直是各个国家十分重视的问题，特别对于工业废气的污染问题，从最初的简单收尘到水膜除尘，直至20世纪初，第一台电除尘器成功应用于工业生产，可以说使除尘效果不断改善。特别是电除尘器的应用，使除尘水平大幅提高，目前已应用于各个领域。但是，电除尘器的最初设计是以高硫煤为设计对象，而对于低硫煤而言，由于低硫煤燃烧产生的粉尘中Al2O3和SiO2的含量高达8090，导致比电阻更高，这使得现有电除尘器难以捕集，粉尘排放严重超标。随着新的环保法规的推出，各国政府均对烟气排放提出越来越严格的要求。不但限制废气排放量，而且对排放废气中烟尘的颗粒度提出严格控制。目前电除尘器的效率普遍达到98以上，排放的粉尘的粒径都在微米或亚微米级。例如微粒PM2.5（即悬浮在空气中2.5微米的尘粒百分之百吸入肺中，对人体危害极大。）对于PM2.5微粒，传统的电除尘器根本无法捕获。这对大型工业企业，尤其是火力发电厂、水泥厂、钢铁厂提出了严峻的挑战，迫使他们必须采用新的工艺和更先进烟气处理技术来达到环保法规的要求。目前中国第III时段火电厂锅炉烟气最高允许烟尘排放浓度为200毫克/立方米（在县或县以上城镇规划区内，引自火电厂大气污染物排放标准GB1322396），虽然相对于欧美标准100毫克/立方米较低，但仍然有90%的电厂、水泥厂和钢铁厂的烟尘排放浓度达不到国家标准。在污染大气的同时，这些企业每年还必须缴纳巨额的罚款。国家环境保护总局2003年2月颁布了最新的排污费标准征收办法，排污费计算方法为：废气排污费征额=0.6元×（该污染物排放量KG/该污染物的污染当量值KG）烟尘的污染当量值为2.18，对于600MW锅炉，按电除尘器93%的运行效率计算，燃煤量为272.5t/h，煤的灰分为30%，正常烟尘污染费征收额为每小时1590元，如果按每年运行5000小时计算，每年应交纳的污染费额为795万元。另一方面，由于国家对烟气中二氧化碳（SO2）的排放控制趋严，特别是北京地区，环保法规定，每排放一公斤二氧化硫罚款1.2元。一台20万的发电机组燃用高硫煤（硫含量>1%），一年的环保罚款超过一千万人民币。现在大部分燃煤锅炉燃用低硫煤，但电除尘是按高硫煤设计的。低硫煤粉尘比电阻极高一般大于1012，如此高的比电阻使电除尘器效率明显下降。这就提出了一个严峻的、前所未有的问题：燃用低硫煤如何控制粉尘排放。按目前的常规技术，根本无法解决。同时，尽管电除尘本体和电气控制系统采用了各种新的设计，但目前电厂燃用的煤种很多，普通的电除尘器根本无法适应煤种的不断变化，电除尘效率也就达不到设计的要求，控制粉尘达标排放有一定的困难。由以上可见，电除尘器效率的高低直接关系到烟气的排放能否达标。比电阻图-1 飞灰比电阻对总除尘效率的影响从分析中已经得知燃用低硫煤所产生的高比电阻灰尘是导致电除尘器效率降低的一个重要因素。在烟气粉尘中，高比电阻粉尘的驱进速度小，粘附性强，容易产生反电晕，使电除尘器工作电压大幅度降低，除尘效率严重下降。图1表明飞灰的比电阻变化对除尘效率有明显影响。解决这个问题的三种方法。 安装更大的电除尘器或布袋除尘器：投资巨大，周期长； 被迫降低锅炉负荷运行：损失巨大； 加装烟气调质：经济，见效快。目前新建的电除尘器为解决高比电阻飞灰和粉尘二次飞扬的问题，有许多采用了5到6个电场，规模庞大，这同时也意味着投资巨大。但实际效果并不理想。烟气调质使现有电除尘器恢复捕集高硫煤飞灰时的高除尘效率，为达标排放提供安全裕度。烟气调质系统的特点用烟气调质方式提高电除尘器效率，与其他方法相比主要存在以下特点： ¨ 高效的降比电阻，较小粉尘二次飞扬的能力。¨ 显著提高电除尘器捕集高比电阻飞灰的能力，增大达标排放的裕量。¨ 调质剂适用煤种多,不需要混煤，节省开支。¨ 对煤或飞灰特性的改变反应迅速，系统可迅速调整保证电除尘器在换煤时仍高效率运行。¨ 减小锅炉负荷改变对浊度的影响，机组可迅速升负荷而不必担心排放骤升。¨ 系统运行设备少，集成度高，安装方便，占地面积小。¨ 只在需要时投运。¨ 运行安全可靠，维护工作少。¨ 建设周期短，投资见效快。¨ 无需专用场地，十分适合电厂的技术改造。¨ 应用范围广，适用于电力、钢铁、水泥、化学、造纸、垃圾焚烧的许多工业领域。另外，该烟气调质系统不会额外增加硫氧化物的排放，精确的温度监控系统保证系统管路不会被腐蚀。烟气调质系统工作原理及流程什么是烟气调质？烟气调质是向烟气流中喷入微小剂量的调质剂，减小飞灰的比电阻，使其被电除尘器捕集，解决电除尘器由于粉尘比电阻高而引起的效率下降问题。本文以WELLCO烟气调质系统为例介绍烟气调质系统。WELLCO烟气调质采用SO3作为调质剂。SO3调质是最早使用且目前应用最广的调质方法，其他类型的调质系统在使用上存在很大差异。工作原理 WELLCO烟气调质系统的调质机理为：¨ 降低粉尘比电阻系统通过在粉尘颗粒的表面施加稀释的酸溶液来降低粉尘比电阻。降低比电阻对提高电除尘效率有显著的作用。WELLCO烟气调质系统可降低烟气粉尘的比电阻10倍以上，大幅提高电除尘器在捕集高比电阻粉尘时的除尘效率。烟气调质对比电阻的影响曲线见图-2。工艺流程烟气调质系统生成三氧化硫的流程包括硫磺储罐、硫磺输送设备、硫磺燃烧器、二氧化硫到三氧化硫转化器和一套喷射系统。ð 固态或熔融硫磺被卸料泵从卡车卸到储罐中。然后将储罐中的硫磺输送到系统集成箱的硫磺燃烧器中。ð 系统集成箱的一台离心风机提供必需的过滤空气。这些空气在晶闸管控制的电加热器中被加热到系统需要的温度。过程温度将被监控，以保证硫磺在燃烧器中充分燃烧成为二氧化硫，并且向转化器提供适于催化到三氧化硫的温度的二氧化硫。ð 二氧化硫靠五氧化钒的催化作用氧化成三氧化硫。根据锅炉的负荷以及降低比电阻所需的三氧化硫数量，系统自动调整三氧化硫的生产速度。三氧化硫的需求量取决于很多变量，包括灰的成份和过程状况。最佳的三氧化硫喷射率由锅炉负荷、浊度和烟气温度输入信号决定。ð 从转化器中出来的三氧化硫和空气的混合体通过分配支管和喷枪喷射到烟气中。每个喷枪配备适当尺寸和间隔的喷嘴，从而向烟气流中高速喷射混合物，以保证进入电除尘器之前与烟气实现最佳的混合效果。ððð 待添加的隐藏文字内容3系统需要的三氧化硫喷射量由在以前调质项目中的运行经验决定，最佳喷射量取决于现场实验、煤灰成份和灰的化学构成。整个系统由PLC控制器控制，全自动运行，人机界面实时监控。图-3 烟气调质系统工艺流程图由卡车将硫磺运往现场并转储于室外储罐内；运行时，硫磺由输送设备送往系统集成箱，可编程控制器根据运行工况精确控制硫磺的输送量；硫磺在集成箱的燃烧室与热空气相遇燃烧生成二氧化硫，二氧化硫在转化器中经五氧化二矾催化作用生成三氧化硫。三氧化硫和空气的混合体通过分配支管和喷枪喷射到烟气中。这种喷枪系统是根据每一台锅炉的具体参数特别设计而成的。烟气调质系统组成WELLCO烟气调质系统主要包括：硫磺储罐、硫磺计量输送设备、系统集成箱和喷射装置。其中系统集成箱是核心设备，包括配电箱、过程装置、风机及空气过滤预热装置、硫磺燃烧器、催化转化器等。WELLCO烟气调质系统安装在电除尘器前，在烟气进入电除尘器前，将三氧化硫和空气混合物通过喷枪喷射到烟气流中。喷枪根据锅炉的参数专门设计，可保证调质剂与烟气粉尘充分均匀地结合，发挥最大效用。三氧化硫的剂量根据锅炉负荷、烟气温度、电除尘器功率水平、出口烟气排放等工况自动调整，剂量严格控制。系统由可编程控制器（PLC）控制全自动运行，由人机界面实时监控。系统主要工艺设备均根据火力发电厂的实际，按照室外使用要求设计制造，在高尘、水冲、腐蚀、高噪声干扰的环境下仍然能够可靠地工作。系统集成和电脑自动跟踪控制系统：系统集成是工业锅炉调质系统中的核心设备，反应过程、喷射自控等功能为一体。系统全自动运行，连续监测所有重要的参数。运行时，系统集成箱装有可编程逻辑控制器（PLC）和人机界面控制，对整个烟气调质系统进行综合、精确和可靠的程序控制，同时可根据实际应用情况设置可选的程序控制参数。烟气调质系统实际应用目前，各种调质在国外广泛应用。Wellco烟气调质技术，国外已有500多套该设备系统在运行当中，烟气调质系统使各个电厂的电除尘器效率均达到了本国国家环保标准。三氧化硫烟气调质系统运行业绩安装地点锅炉数量总容量MW美国29870，534非洲228，600澳大利亚61，650比利时141，590加拿大287，800法国81，060西德402，645香港135，610意大利174，470南朝鲜84，160波兰8670西班牙3470台湾21，000英国4712，000中国内蒙古托克托发电厂212，00总数516122，259