LYWS电除尘超细颗粒物化学捕集剂

一、背景介绍

我国环境保护已取得了积极进展，但环境形势依然严峻，以煤为主的能源结构导致大气污染物排放总量居高不下，其中燃煤电厂的污染物排放量十分巨大。近年来随着燃煤电站装机容量不断增加，排放污染物的总量增加对大气环境造成了很大压力。国家新颁布的火电厂污染物排放标准（GB13223-2011）已经正式实施，标准要求火电厂粉尘排放浓度低于30mg/Nm³，重点地区低于20mg/Nm³，同时将PM2.5纳入环境空气质量标准，作为重点大气污染物进行监控。2013年起在京津翼、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市和省会城市*开展PM2.5与臭氧等项目检测，2015年覆盖所有地级以上城市。为了应对日趋严格的排放标准及保护环境，我国对电厂的除尘装置提出了更高的要求，急需引进新的除尘技术于以应对，除尘技术的改进在考虑达到排放要求的同时，也要考虑采用低能耗，可持续的技术，新标准的实施将对原有的除尘技术提出新的挑战。

二、电除尘技术的应用

电除尘技术与20世纪90年代得到推广，在我国应用广泛。但随着优质电煤的不断开采，电煤的质量也在逐步下降。由于电除尘的除尘效率与粉尘比电阻关系很大，比电阻在1×10⁴Ω·cm以下的粉尘沉积时，会被中和甚至带上正电，易再次进入气流，使电除尘效率降低。比电阻在1×10⁴Ω·cm－1×10¹¹Ω·cm之间的粉尘沉积时中和适当，当振打极板时，粉尘层成片下落，保证了电除尘的高除尘效率。比电阻在10¹¹Ω·cm以上的粉尘成积后很难中和，粉尘层逐渐形成负电场，电场升高会在覆盖层孔隙中发生电击穿并伴随向电极发射正离子，及发生反电晕现象，此时电除尘效率将降低（见图1）。于是为了满足火电厂的粉尘排放应小于30 mg/Nm³的要求，根据煤种不同，电除尘器需采用5电场、6电场、甚至7电场设计。所以单纯的依靠电除尘技术，显然不是一种很好的选择，虽然静电除尘器的除尘效率可达99%以上，但静电除尘器对超细颗粒物捕捉率较低，仍有大量的超细颗粒物进入大气中，同时超细颗粒物富集了许多有毒重金属组分，对人类和环境危害很大，因此，如何有效控制电除尘超细颗粒物的排放已成为目前急需解决的问题。

三、LYWS电除尘超细颗粒物化学捕集剂

    为了解决目前电除尘排放效率低的问题，并能达到电除尘国家排放新标准，本技术提出了在无需改变现有电除尘设备，无需增加电除尘装置，同时控制电除尘超细颗粒物排放的化学捕集剂，它不仅能够有效的促进电除尘超细颗粒物聚集成大颗粒，还能调节电除尘比电阻，提高电除尘对高比电阻飞灰的去除率，从源头上降低电除尘超细颗粒物的含量，并达到电除尘在30mg/Nm³以内的排放新标准。

四、LYWS电除尘超细颗粒物化学捕集剂原理

    LYWS电除尘超细颗粒物化学捕集剂的使用方法是在燃煤电除尘器前的尾部烟道中布置一系列双流雾化喷嘴。这种化学捕集剂首先可根据锅炉实际运行工况所产生的烟尘浓度，通过计量泵对储液罐中化学捕集剂的流量进行有效控制，然后与工业水进行充分混合并溶解形成捕集剂溶液，其中捕集剂占水的质量浓度范围在0.05%~2.5%之间，喷出的化学捕集剂溶液的溶剂流量占烟气容积流量的0.05%~1.0%；zui后，化学捕集剂溶液被空气压缩机的强大压力送入电除尘器前、有一定温度（大约300度）的烟道中，同时喷入的化学捕集剂在强力双流雾化器作用下经破碎后形成有一定扩散角度、且表面具有较高粘附活性的雾云，雾化产生的平均粒径一般在20-50um的范围。雾云颗粒中水分蒸发，粒径逐渐变小，颗粒之间的作用力转化为固桥，使细小颗粒更加紧密结合在一起，形成较大的聚团，或者细小颗粒被粗颗粒吸附，使细小颗粒减少，提高电除尘器的除尘效率，降低烟尘排放。

五、LYWS电除尘超细颗粒物化学捕集剂的特点

    本技术主要是通过在电除尘装置前对超细颗粒物进行捕集，使之能够在电除尘器的作用下加以脱除，能够在不影响燃烧运行工况和不改变电除尘器参数的条件下进行。采用的整套装置，包括强力双流雾化器、喷液泵、混合器和储液罐等设备，结构相对简单，成本较低，占地少，具有在工业上大规模应用的可能性。通过本技术提供的方法可以提高电除尘器对超细颗粒物的脱除效率，减少超细烟尘的排放，达到用袋式除尘器置换电除尘器才能达到的目标。采用本技术可使超细灰尘捕集成交大粒径的颗粒，并通过电除尘器加以脱除，可以在不影响电除尘器的工作状态和收集方式的条件下，达到降低废气中烟尘浓度20%以内。

六、LYWS电除尘超细颗粒物化学捕集剂的应用

    作为本技术的方法的实施例，按照1%（质量比）的浓度喷入，当喷入的化学捕集剂溶液占烟气体积流量的0.12%时，捕集率为10%左右；当喷入的化学捕集剂溶液占烟气体积流量的0.23%时，化学捕集剂对超细颗粒的团聚效率可达到20%，烟气温度下降5℃；当喷入的化学捕集剂溶液占烟气体积流量的0.42%时，化学捕集剂对超细颗粒的捕集率可达到35%，温度约降低10℃左右，不同浓度的喷入不同流量的化学捕集剂溶液，所取得对超细颗粒物的捕集效率也不一样，但其*捕集效率可以达到70%。一般而言，当喷入的化学捕集剂溶液中浓度较高，且化学捕集剂溶液体积流量（雾化后）约占烟气体积流量的0.05-1.0%时，捕集效果比较好，捕集率可达到20%以上。现举例说明不同配比的化学捕集剂溶液喷入水平烟道后的团聚效果见下表。

八、经济性

    300MW电厂化学捕集系统总费用：800万

袋式除尘器，1800万设备费+200万安装费， 300MW电厂总费用达2000万元。

九、技术应用前景和经济社会效益

    达到国家新的排放标准，PM 30mg/m³现有许多电厂难以实现颗粒物达标排放，控制燃煤颗粒污染是我国面临的亟待解决的问题。

团聚促进技术初投资少、成本低，节省初投资1000万元以上；

不需要改变现有除尘器运行参数；

实现多种污染物的联合控制（PM2.5和重金属）。

十、技术前景

    对于排放浓度30度30-80mg/m3的燃煤电厂，更换为电袋除尘器、或增加湿式静电除尘器，需要3000万元以上，投资巨大，又增加占地。

采用化学捕集技术，不改变电站运行参数，无需大型设备和大量投资，即可提高现有除尘设备对细颗粒的捕获效率，达到新的排放标准。