烟雾中颗粒物团聚装置本领必要,除尘新手艺三

为促进烟气中颗粒物团聚装置的应用,规范烟气中颗粒物团聚装置的生产及制造,降低工业烟气细颗粒物对环境或人体健康的影响,中国环境保护产业协会组织编制《烟气中颗粒物团聚装置技术要求》。目前,标准编制单位已完成标准的征求意见稿。 目前,我国大气污染现状依然严峻,据《2015年环境统计年报》数据,2015年全国废气中烟尘排放量1538 万吨。其中,工业烟尘排放量1232.6万吨。这其中基本为直径小于10μm 的飘尘,且大部分属于PM2.5。细颗粒物PM2.5已构成当前我国城市首要的大气污染物。 武汉天空蓝环保科技有限公司与华中科技大学煤燃烧国家重点实验室联合开发的细颗粒物团聚技术,可以使传统除尘器从本质上破解PM2.5治理难题,而且成本相对较低,于2017年通过中国环境保护产业协会技术成果鉴定,并得到大量的工业应用,而针对此项技术系统装置的设计、制造、安装及性能保证的评价方法与技术规范目前没有相对应的国家标准和行业标准,急需制定相应的标准。为使颗粒物团聚技术的大规模推广应用,完善该项新技术的设计、施工和应用,制定先进、经济、高效的团聚装置技术标准已显得尤为必要和迫切。 本标准规定了烟气中颗粒物团聚装置(以下简称“团聚装置”)的术语和定义、团聚装置命名、基本要求、性能要求、试验方法、检验规则及团聚装置的标志、包装、运输和储存等。本标准适用于处理电力、冶金、建材、化工等行业工业窑炉排放的烟气中颗粒物的团聚装置,其他行业的工业烟气中颗粒物的团聚装置可参照执行。 标准引用的文件主要有《GB/T 1804 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差》、《GB/T 3001 耐火材料常温抗折强度试验方法GB/T 3216—2016回转动力泵水力性能验收试验1级、2级和3级》、《GB 5135.3 自动喷水灭火系统第3部分:水雾喷头》、《GB 5226.1 机械电气安全机械电气设备第1部分:通用技术条件》、《GB 7231 工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识GB/T 7305 石油和合成液水分离性测定法》等。 颗粒物团聚装置主要由团聚液制备系统、压缩空气供应系统、雾化喷射系统以及自动监测控制系统组成。该技术不但确保烟尘达到超低排放标准,而且可高效协同脱除烟气中的三氧化硫、重金属等污染物,三氧化硫脱除率高达90%,具有良好的发展前景,未来在全自动化的基础上优化颗粒物团聚装置工艺流程,缩短工艺流程,精巧布置与连接各种设备,进一步缩小装置占地面积,提高工作效率。 本标准实施后,将规范和提高工业烟气颗粒物团聚装置的性能质量,促进环保装置的进步,保障工业企业实现特别排放和超低排放,控制和减少工业烟气细颗粒物排放。对我国大气质量环境的改善将发挥更大作用。

华中科技大学 除尘新技术三氧化硫脱除率达90%

华中科大燃煤超低排放技术推广遭遇“拦路虎”

国家对于燃煤电厂烟尘排放执行的标准越来越高。2014年7月1日,新版《火电厂大气污染物排放标准》开始实行,烟尘排放标准由原来的50mg/Nm3降低至30mg/Nm3,重点地区为20mg/Nm3。2015年12月2日,国务院常务会议提出要全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造后,燃煤电厂烟尘排放浓度标准被设定至10mg/Nm3。排放标准越来越严苛,燃煤电厂传统的静电、布袋除尘器已经难以达标。

本报讯 近日,华中科技大学煤燃烧国家重点实验室教授张军营团队的一项研究表明,运用其团队发明的团聚强化除尘新技术对燃煤电厂进行超低排放改造,不但能确保烟尘达到超低排放标准,而且可高效协同脱除烟气中三氧化硫,脱除率高达90%。研究成果近日发表于《中国电机工程学报》。

烧煤也能达到烧天然气排放标准,这是华中科技大学煤燃烧国家重点实验室张军营团队在燃煤超低排放技术领域取得的重大进展,目前已在多地转化应用,PM2.5细颗粒减排等环保与经济效益明显。

时至今日,超低排放改造的技术路线日益成熟,湿式电除尘技术凭借高除尘效率成为燃煤电厂烟尘治理改造的主流选择,却也存在着一系列问题。随着技术的更新换代,各环保企业在解决湿式电除尘废水、废渣问题上取得了一定成效,但其高昂的改造成本以及施工难度高、施工周期长等情况依旧存在。“PM2.5团聚除尘超低排放技术”作为一种简便、易用、成本低的除尘技术,为燃煤电厂除尘改造提供了一种新选择。

研究团队选取有代表性的江西国电丰城电厂三台34万千瓦超低排放改造机组进行了试验,对湿式静电除尘技术和化学团聚强化除尘技术在不同机组不同负荷下对三氧化硫的脱除效果开展了研究。

专家研究表明,这项团聚强化除尘新技术对燃煤电厂进行超低排放改造,如果在全国火电机组均安装,按三氧化硫的脱除率提高60%计算,可以使三氧化硫排放量减少43.16万吨/年。相关研究成果,近日在权威学术期刊《中国电机工程学报》刊发。

“团聚除尘技术的工作流程很简单。通过在传统除尘器前增设团聚装置,使细颗粒物团聚成链状或絮状,再由传统除尘器对团聚后的大颗粒物进行捕捉,可大幅提高细颗粒物脱除效率,实现超低排放。”武汉汇和泽投资有限公司副总经理潘伟民告诉记者,“由于该技术不新增大型设备,不改变原有烟道布置,改造费用约为800万元左右,仅为湿式电除尘的三分之一。”

结果表明,在煤粉燃烧和脱硝过程中均会产生三氧化硫,燃煤电厂3台机组经超低排放改造后,炉内三氧化硫的转化率为0.8%~1.4%;选择性催化还原装置中三氧化硫的转化率为0.8%~1.3%。湿式静电除尘器对三氧化硫的脱除率达80%以上,化学团聚系统三氧化硫的脱除率受负荷影响较小,最高可达90%。

业内专家表示,我国燃煤超低排放技术已达到国际先进水平,在我国“富煤贫油少气”能源结构背景下,煤炭清洁化利用任重道远。打赢防治污染攻坚战和蓝天保卫战,急需加快研发与及时推广燃煤超低排放新兴技术。

团聚除尘技术的专利权属于汇和泽投资有限公司旗下的武汉天空蓝环保科技有限公司,该公司以华中科技大学煤燃烧国家重点实验室为技术依托,具备雄厚研发实力,所承担的科研项目中,有2个得到国家“863计划”立项支持,2个得到国家“973计划”立项支持,并拥有多项自主知识产权专利技术。

不同于静电除尘等物理除尘技术,团聚强化除尘技术通过特殊的团聚剂,让粉尘细颗粒润湿、絮凝、团聚变成“大胖子”落网,从而有效提高电除尘和袋式除尘对粉尘细颗粒物的捕集效率,能协同脱除三氧化硫、重金属等污染物,实现“近零排放”。

历经18年啃下煤炭超低排放硬骨头

作为煤燃烧国家重点实验室研发十余年的一项技术,团聚除尘简单的流程中隐藏着并不简单的科技成果。记者了解到,团聚装置用高气压将团聚液喷入烟道,而该技术的核心就在于团聚装置中使用的团聚剂。由于部分细颗粒物具有疏水性,难以润湿,研发团队在团聚剂中加入了表面活性剂,以增强润湿性能;此外,通过在团聚剂中添加高分子化合物和pk调节剂,颗粒物将由于中和吸附产生絮凝团聚,更大的颗粒有助于提高布袋除尘器的工作效率;同时,团聚液中的无机盐和活性离子还能降低细颗粒的比电阻,从而增强其导电性,使其更好地被静电除尘器捕获。

相关论文信息:DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.181039

走进国电江西丰城电厂的4号机组,在一栋占地不到80平方米的设备间内,4个大罐一字排列。前端自动投料的白色团聚剂粉末,在罐内乳化后通过喷枪直接喷入烟道,实现烟尘超低排放。

“不仅如此,根据电厂所用煤种、烟气物化性质等因素,所采用的团聚剂配方可以相应调整。”潘伟民说,“通过定向的设计,调节团聚剂配比、团聚装置功率,团聚除尘技术可以应用于电力、水泥等各种燃煤锅炉的除尘改造。”

《中国科学报》 (2019-02-26 第4版 综合)

这项团聚强化除尘技术,是华中科技大学煤燃烧国家重点实验室教授张军营团队历经18年研究突破的一项燃煤超低排放新技术。业内评价为,这项技术是降低煤炭燃烧产生PM2.5细微颗粒等污染物的重大突破。

拥有诸多技术和施工优势,研发过程中甚至得到多位国家领导人的关注,然而团聚除尘技术推广应用的进程却没有想象中顺利。

PM2.5细颗粒是雾霾主因,对人体呼吸系统、心血管产生严重危害。由国家发改委能源研究所等机构发布的相关报告显示,中国煤炭使用对大气PM2.5年均浓度的贡献估算均值为56%。燃煤PM2.5细颗粒低成本减排,成为污染防治攻坚硬骨头。

“电厂以安全为第一使命,应用新技术存在很多顾虑。”谈及技术推广时,潘伟民皱着眉头.据了解,目前大多数电厂超低排放改造使用的湿式电除尘技术,被列入了2015年国家重点环境保护实用技术及示范工程名录,很快地被燃煤电厂认可,目前已占据了烟尘超低排放改造市场的主要份额。

丰城电厂环保工程师高为飞介绍,我国燃煤发电机组排放标准中,烟尘排放已从20毫克/立方米降至10毫克/立方米,“颗粒物直径越小,其憎水性、气溶胶等特性让静电除尘与布袋除尘等传统技术减排空间十分有限,收集难度加大,减排成本提高。”

“现行的环保改造招标方式也是一个影响因素。”某电厂相关负责人告诉记者,“现在的招标程序上要求有至少三家同类技术的公司参与,而天空蓝的技术是自主的科研成果,市面上没有同类技术。目前的招标程序相当于成了团聚除尘这样的专利技术推广的一种阻碍。”

长期以来,燃煤减排是一项世界性难题。博士毕业后就一直从事燃煤污染防治研究的张军营,一次在吃饭时突发奇想:米粒太小,容易漏掉,一旦结成饭团,就容易收集和处理。若把PM2.5细微颗粒聚成“饭团”,“捕捉”起来就方便了。经过10多年研究,他们研制出一种特殊的团聚剂,让烟尘细颗粒润湿、絮凝、团聚变成“大胖子”,有效提高PM2.5捕捉效率,降低PM2.5排放浓度。

走进国电丰城发电4号机组团聚装置间,数个罐体整齐排列,布局紧凑,占地面积很小,整个系统仅通过两根细管与烟道相连。设备运行人员介绍到:“放置团聚液的两个乳化罐、两个配料罐均为一备一用,保障装置稳定工作,并根据烟道、团聚剂液位等情况自动调节装置运行。”记者观察烟气监测系统数值,除尘流程之前烟气浓度上下存在波动,出口处烟尘浓度始终保持在1-2mg/Nm3左右。

这项燃煤超低排放新技术,获得科技部“863计划”和国家自然科学基金支持,相关改造项目已通过环保验收。由中国工程院院士、清华大学热能系教授岳光溪牵头的评审专家组认为,这项技术解决了憎水性细颗粒物高效脱除问题,开发了细颗粒物团聚技术及大型化应用工艺系统,达到国际先进水平。

“截至目前,天空蓝的团聚除尘技术运行稳定达标,效果很好。”国电丰城发电相关负责人高为飞表示,“除了减轻成本压力外,团聚除尘技术30天到45天的施工周期对机组整体改造进度的完成也很有帮助,而且没有废水排放,不造成二次污染。”据了解,江西省内燃煤发电机组改造计划中,国电丰城电厂4台机组必须在今年年底前完成超低排放改造,而国电丰城发电4号机作为团聚除尘技术在34万千瓦机组的首次应用,已于2016年12月29日通过超低排放改造168小时试运行。

目前,丰城电厂4台机组中,两台机组已采用团聚技术完成超低排放改造。西安热工研究院评定检测,经过改造后机组烟尘排放浓度降至每立方米3.51毫克,低于天然气火电机组的每立方米5毫克排放标准。

据了解,从2015年5月开始,团聚除尘技术已先后在中煤集团永皓煤矸石电厂5万千瓦机组、山西炫昂建材有限公司2500吨水泥生产线上得到了工业化应用,并取得成功。武汉天空蓝已开始针对团聚除尘技术在60万千瓦级机组上的应用进行商谈。

成本优势突出多污染物一体控制

“各大发电集团中、西部地区仍有较多燃煤电厂未进行超排低排放改造,再加上钢铁、水泥等非电行业市场空间同样巨大,通过团聚除尘技术实现烟尘排放控制,具有非常广阔的发展前景。”潘伟民说。

一些燃煤电厂反映,当前环保约束日益趋紧,环保减排设备投资与运营费用占企业总投资、总成本已达15%左右,“装不起、用不起”问题突出。除颗粒物减排效果明显,以团聚技术为核心的燃煤超低排放新技术,存在两方面明显优势:

标签:烟尘排放

一是改造运行经济性高。江西丰城电厂作为燃煤超低排放新技术首个“吃螃蟹者”,也是减排压力倒逼。高为飞介绍,前期1、2号两台机组完成脱硫与粉尘减排改造,机组累计停机两个月,若3、4号机组继续按传统技术进行改造,就无法完成发电任务,“作为一家老电厂,也难以负担高额减排投入”。

国电丰城电厂副总工程师朱宝宇表示,相较于传统减排技术,需要停机改造,减排装置投资上千万元。燃煤超低排放新技术通过喷枪将团聚剂喷入烟道,无须停机施工。加上不用增加大型装置,占地面积小,减排改造总投资仅传统技术的1/3,日常运行费用也减少一半以上。

二是多种污染物一体化控制。针对燃煤电厂产生的烟尘、脱硫废水、三氧化硫、重金属四类污染物,传统减排技术目前都只能控制单一污染物排放。张军营教授发明的燃煤超低排放新技术,能对四类污染物一体化控制。

山西大同华岳热电公司是大同一家园区的配套热电厂。因脱硫废水排放改造不到位无法通过验收,去年累计停机180天。公司环保部门负责人柴晓红介绍,脱硫废水是燃煤机组脱硫过程中的二次污染物,氯离子、重金属含量高,已被禁止直接排放,倘若直接循环利用则容易导致脱硫石膏浆液“中毒”,影响脱硫效率。

华岳热电公司去年采用超低排放新技术,对脱硫废水中加入钝化剂和团聚剂后直接喷入烟道蒸发,实现脱硫废水零排放与烟尘减排的协同控制。目前已通过验收,稳定运行。湖北能源集团鄂州电厂两台30万机组,也在实施脱硫废水零排放与PM2.5一体化治理改造。

科研技术转化推广遭遇“拦路虎”

一些受访业内人士指出,“富煤少气贫油”的能源结构,让我国在推进蓝天保卫战中,必须加快燃煤超低排放技术研发与应用。

浙江大学能源学院院长高翔说,以团聚技术为核心的燃煤超低排放新技术,为燃煤锅炉、窑炉实现细颗粒物减排提供切实可行、经济有效的技术解决方案,能够广泛应用于火电、钢铁和水泥等相关行业。

目前这项超低排放新技术已在江西、山西、新疆、河南、湖北等地20多家企业应用,涉及包括电力、建材、钢铁和石化等四大行业。团聚强化除尘技术也已经列入国家工信部2018年5月公布的《建材工业鼓励推广应用的技术和产品目录》。

业内人士介绍,这项技术减排效果显著,能为国家节省大量减排改造资金。然而,这项燃煤超低排放新技术是独家发明,市面上并无相似技术,环保公开招标要求三家企业参与的规定,成为这项技术推广的最大障碍。

此外,尽管国家已有法律法规为科技企业进入市场提供了“单一来源采购”渠道,实际执行却特别困难,因为相关规定笼统不明确,企业负责人怕担责,不敢走这个渠道,造成形同虚设,制约技术产业化推广应用。

不少能源环境领域专家表示,以团聚强化除尘技术为代表,目前我国燃煤电厂的大气污染物排放水平,整体已处于世界先进水平。眼下,燃煤排放完全可以达到燃气排放标准,让燃煤不再成为高污染“代名词”。

业内专家建议,结合蓝天保卫战部署,建议国家加快热电集中供应模式普及,加快超低排放燃煤锅炉取代现有中小散煤锅炉;加大各类燃煤超低排放技术的应用推广力度,破解专有技术招标采购障碍,为后续燃煤提高标准,减少排放提供支撑。

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