低低温电除尘系统对SO3脱除性能研究

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19115

摘要/Abstract

摘要：

为较全面表征低低温电除尘系统(FGC+ESP)对SO₃减排特性，提出了一种低浓度SO₃测试方法，即“2级控制冷凝+1级异丙醇吸收”采样法，可提高其测试数据的准确性。基于此，测定中试平台低低温电除尘系统(ESP入口90 ℃)的SO₃脱除效率为96.15%。3个工程项目4组现场实测数据中，低低温电除尘系统对SO₃脱除效率在69.1%~96.6%，分析并验证了低低温工况下飞灰颗粒对SO₃的吸附、团聚机制。研究结果可为低低温电除尘技术的大规模推广应用及燃煤电厂SO₃减排提供借鉴。

关键词: 燃煤电厂, 超低排放, 低低温电除尘系统, SO₃测试方法, 脱除性能

Abstract:

In order to fully characterize the emission reduction performance of SO₃ by low-low temperature electrostatic precipitator system (FGC+ESP), a method to test low-concentration SO₃ was proposed, namely “two-stage controlled condensation + one-stage isopropanol absorption” sampling method, which can improve the accuracy of its test data. According to this method, in the pilot test, the SO₃ removal efficiency of the low-low temperature electrostatic precipitator (LL-ESP) system (90 ℃ at ESP entrance) was 96.15%. In four groups of field measured data from three engineering projects, the SO₃ removal efficiency of LL-ESP system was 69.1%-96.6%. The mechanism of SO₃ adsorption and agglomeration by fly ash particles under low-low temperature conditions was verified. The study results can provide reference for the large-scale promotion and application of LL-ESP technology and SO₃ emission reduction of coal-fired power plants.

Key words: coal-fired power plant, ultra-low emission, low-low temperature electrostatic precipitator system, SO₃ test method, removal performance

中图分类号:

TK 284.5

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图/表 16

图1 冷凝法+异丙醇吸收法采样系统示意图1—加热采样管；2—加热石英过滤器；3—第1级冷凝盘管；4—第2级冷凝盘管；5—吸收瓶1(内置80%异丙醇溶液)；6—吸收瓶2(内置双氧水溶液)；7—液滴分离器(内置干燥剂)；8—流量计；9—压力表；10—温度表；11—泵；12—水力循环泵；13—恒温水浴；14—冰浴。

Fig. 1 Schematic diagram of sampling system for condensation + isopropanol absorption method

图2 现场测试系统

Fig. 2 Field test system

图3 冷凝盘管

Fig. 3 Condensing coil

图4 各单元捕集的SO3占比

Fig. 4 Capture ratio of SO3 in each unit

图5 测试结果对比

Fig. 5 Test results comparison

图6 中试平台试验系统

Fig. 6 Pilot test platform experimental system

表1 煤种、飞灰主要成分

Tab. 1 Main components of coal and fly ash

项目	煤主要成分质量分数/%		飞灰主要成分质量分数/%
项目	收到基硫S_ar	收到基灰分A_ar	Al₂O₃	SiO₂	Fe₂O₃	Na₂O	MgO	CaO	K₂O	TiO₂
设计煤种	0.49	12.80	32.09	41.32	5.14	0.76	0.59	8.00	1.01	1.26

表2 电除尘器的主要技术参数

Tab. 2 Main technical parameters ofelectrostatic precipitator

参数	数值
入口粉尘质量浓度/(g/m³)	15.735
入口烟气量/(m³/h)	20 928
每台炉配电除尘器数量	单室5电场(末电场为旋转电极电场)
电场有效高度/m	4
电场有效长度/m	4×3.5+1×3
电场有效宽度/m	第5电场为3，前4个电场为3.2
同极间距/mm	第5电场为460，前4个电场为400
总集尘面积/m²	第5电场为168，前4个电场为896
电源规格	工频电源5台：0.2 A/72 kV
保证除尘效率/%	设计煤种≥99.87，校核煤种≥99.9
出口粉尘质量浓度/(mg/m³)	≤15
本体压力降/Pa	≤300
本体漏风率/%	≤2

图7 不同温度时SO3的质量浓度及脱除效率

Fig. 7 Concentration and removal efficiency of SO3 at different temperatures

表3 3个项目的基本情况

Tab. 3 Basic information of three projects

项目	机组容量/MW	ESP入口烟温/℃	煤种成分质量分数/%
项目	机组容量/MW	ESP入口烟温/℃	S_ar	A_ar	M_ad
A电厂 (设计煤种)	600	90	0.57	6.60	8.82
A电厂 (校核煤种)	600	90	0.67	18.04	2.46
B电厂	1 000	95	0.80	6.66	15.28
C电厂	660	90	0.61	13.68	2.42

图8 低低温电除尘系统对SO3的脱除效率

Fig. 8 SO3 removal efficiency of LL-ESP system

图9 SO3吸附、团聚机制

Fig. 9 SO3 adsorption and agglomeration mechanism

图10 飞灰样品中硫元素含量及其增加幅度

Fig. 10 Sulfur content in fly ash samples and its increase ranges

图11 不同温度时电除尘器入口颗粒累计粒径分布

Fig. 11 Accumulated particle size distribution at the entrance of ESP at different temperatures

图12 粉尘颗粒物吸附反应前后形貌特征变化

Fig. 12 Changes of morphological characteristics of ash particles before and after adsorption

表4 三菱、日立低低温电除尘技术SO3排放数据

Tab. 4 Emission data of SO3 for LL-ESP of Mitsubishi and Hitachi

投运时间	电厂名称	SO₃质量浓度/(mg·m^-3)
1997	东北电力原町1号(1 000 MW)	<3.57
1998	中国电力三隅1号(1 000 MW)	<3.57
2000	J-Power橘湾(1 050 MW)	<3.57
2000	四国电力橘湾(700 MW)	<3.57
2002	北海道电力苫东厚真4号(700 MW)	<3.57
2002	神户制钢所灘浜1号(700 MW)	<3.57
2003	住友共同电力任生川(250 MW)	<3.57
2004	东京电力广野5号(600 MW)	<3.57
2004	神户制钢所灘浜2号(700 MW)	<3.57
2007	新日铁住金鹿岛(500 MW)	<3.57
2013	东京电力广野6号(600 MW)	<3.57

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低低温电除尘系统对SO₃脱除性能研究

Study on SO₃ Removal Performance of Low-low Temperature Electrostatic Precipitator System

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