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

刘含笑, 郦建国, 姚宇平, 崔盈, 郭高飞, 何海涛, 刘美玲, 沈敏超. 低低温电除尘系统对SO₃脱除性能研究[J]. 发电技术, 2022, 43(1): 147-154.

Hanxiao LIU, Jianguo LI, Yuping YAO, Ying CUI, Gaofei GUO, Haitao HE, Meiling LIU, Minchao SHEN. Study on SO₃ Removal Performance of Low-low Temperature Electrostatic Precipitator System[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(1): 147-154.

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

参考文献 22

1	朱跃，杨用龙．燃煤电厂超低排放湿法脱硫治霾影响分析[J]．发电技术，2020，41(3)：295-300． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19189
	ZHU Y， YANG Y L ．Influence analysis on haze control of ultra-low emission wet flue gas desulfurization of coal-fired power plants[J]．Power Generation Technology，2020，41(3)：295-300． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19189
2	陈理帅，张东明，赵盼龙．燃煤电厂超低排放系统能耗关键因素分析[J]．浙江电力，2020，39(12)：117-121．
	CEHEN L S， ZHANG D M， ZHAO P L ．Study on key factors influencing energy consumption of ultra-low emission system in coal-fired power plant[J]．Zhejiang Electric Power，2020，39(12)：117-121．
3	袁斌，严欢．基于解决地区大气污染的能源消费革命研究[J]. 电网与清洁能源，2020，36(7)：81-86．
	YUAN B， YAN H ．Research on energy consumption revolution based on solving regional air pollution[J]．Power System and Clean Energy，2020，36(7)：81-86．
4	陈招妹，刘含笑，崔盈，等．燃煤电厂烟气中SO₃的生成、危害、测试及排放特征研究[J]．发电技术，2019，40(6)：564-569． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19096
	CHEN Z M， LIU H X， CUI X，et al ．Study on generation，hazard，testing and emission characteristics of SO₃ in flue gas of coal-fired power plants[J]．Power Generation Technology，2019，40(6)：564-569． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19096
5	徐绍平，陈雨帆，吴贤豪，等．应用碱性吸收剂喷射技术脱除烟气中SO₃的中试试验研究[J]．浙江电力，2020，39(3)：94-99．
	XU S P， CHEN Y F， WU X H，et al ．Study on pilot test of SO₃ removal from flue gas by alkaline absorbent injection technology[J]．Zhejiang Electric Power，2020，39(3)：94-99．
6	洪志刚，张杨，刘永生，等．燃煤电厂烟气非常规污染物检测与协同控制技术研究综述[J]．发电技术，2020，41(5)：517-526． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19145
	HONG Z G， ZHANG Y， LIU Y S，et al ．Research overview on unconventional pollutant detection and cooperative control technology of flue gas in coal-fired power plant[J]．Power Generation Technology，2020，41(5)：517-526． doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.19145
7	刘含笑，姚宇平，郦建国，等．燃煤电厂烟气中SO₃生成、治理及测试技术研究[J]．中国电力，2015，48(9)：152-156．
	LIU H X， YAO Y P， LI J G，et al ．Study on SO₃ generation，control and testing technology for coal-fired power plants[J]．Electric Power，2015，48(9)：152-156．
8	李金芳，吕洪坤，谢娜，等．飞灰中硫酸钠铝硅酸化过程SO₃生成机理[J]．浙江电力，2021，40(6)：92-98．
	LI J F， LYU H K， XIE N，et al ．Generation mechanism of SO₃ during aluminosilicate reaction of sodium sulfate in fly ash[J]．Zhejiang Electric Power，2021，40(6)：92-98．
9	HUANG R J， ZHANG Y L， BOZZETTI C，et al ．High secondary aerosol contribution to particulate pollution during haze events in China[J]．Nature，2014，514：218-222． doi:10.1038/nature13774
10	刘含笑，陈招妹，王少权，等．燃煤电厂SO₃排放特征及其脱除技术[J]．环境工程学报，2019，13(5)：1128-1138． doi:10.1051/e3sconf/201911801036
	LIU H X， CHEN Z M， WANG S Q，et al ．Emission characteristics and removal technology of SO₃ from coal-fired power plants[J]．Chinese Journal of Environmental Engineering，2019，13(5)：1128-1138． doi:10.1051/e3sconf/201911801036
11	NAKAYAMA Y， NAKAMURA S， TAKEUCHI Y，et al ．MHI high efficiency system：proven technology for multi pollutant removal[R]．Hiroshima：Hiroshima Research & Development Center，2011：1-11．
12	刘含笑，姚宇平，郦建国，等．燃煤电厂烟气中低浓度SO₃采样方法研究[J]．环境工程，2017，35(11)：139-142． doi:10.13205/j.hjgc.201711019
	LIU H X， YAO Y P， LI J G，et al ．Study of SO₃ measurement method at low concentration for stationary source[J]．Environmental Engineering，2017，35(11)：139-142． doi:10.13205/j.hjgc.201711019
13	张德君，刘含笑，赵琳，等．燃煤电厂可凝结颗粒物(SO₃)采样方法研究[J]．中国电力，2018，51(6)：1-5．
	ZHANG D J， LIU H X， ZHAO L，et al ．Study on the method of sampling of coagulated particulate matter (SO₃) in coal-fired power plants[J]．Electric Power，2018，51(6)：1-5．
14	刘含笑，姚宇平，郦建国，等．一种适用于低浓度三氧化硫采样的采样系统：201720098250.2[P]．2017-10-20． doi:10.1039/c8ay00386f
	LIU H X， YAO Y P， LI J G，et al ．A sampling system suitable for low concentration sulfur trioxide sampling：201720098250.2[P]．2017-10-20． doi:10.1039/c8ay00386f
15	李皓然，刘含笑，赵琳，等．湿式电除尘器性能测试方法及排放特征研究[J]．中国电力，2018，51(9)：1-7． doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201805182
	LI H R， LIU H X， ZHAO L，et al ．Study on performance testing method and emission characteristics of wet electrostatic precipitators[J]．Electric Power，2018，51(9)：1-7． doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201805182
16	吴金，刘含笑，郦建国，等．基于中试平台的低低温电除尘器深度试验研究[J]．中国电力，2018，51(6)：11-16． doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201802040
	WU J， LIU H X， LI J G，et al ．The in-depth experimental study on the low low-temperature electrostatic precipitator based on pilot platform[J]．Electric Power，2018，51(6)：11-16． doi:10.11930/j.issn.1004-9649.201802040
17	刘含笑，姚宇平，郦建国，等．低低温电除尘技术适用性及污染物减排特性研究[J]．动力工程学报，2018，38(8)：650-657．
	LIU H X， YAO Y P， LI J G，et al ．Research on applicability and pollutant emission characteristics of a LLT-ESP[J]．Journal of Chinese Society of Power Engineering，2018，38(8)：650-657．
18	刘含笑，郦建国，姚宇平，等．电除尘器飞灰粒径表征及细颗粒降温团聚[J]．化工进展，2018，37(6)：2413-2425．
	LIU H X， LI J G， YAO Y P，et al ．Fly ash particle characterization of electrostatic precipitators and cooling agglomeration for fine particles[J]．Chemical Industry and Engineering Progress，2018，37(6)：2413-2425．
19	刘含笑，袁建国，郦祝海，等．低低温工况下颗粒凝并机理分析及研究方法初探[J]．电力与能源，2015，36(1)：107-111． doi:10.1002/er.3221
	LIU H X， YUAN J G， LI Z H，et al ．Mechanism analysis and research methods of particle coagulation under low-low temperature condition[J]．Power & Energy，2015，36(1)：107-111． doi:10.1002/er.3221
20	张宇博，延禹，胡芳芳，等．低低温系统中粉尘颗粒团聚特性研究[J]．热力发电，2019，48(1)：36-42． doi:10.19666/j.rlfd.201808142
	ZHANG Y B， YAN Y， HU F F，et al ．Experimental study on agglomeration characteristics of ash particles in low-low temperature flue gas system[J]．Thermal Power Generation，2019，48(1)：36-42． doi:10.19666/j.rlfd.201808142
21	郦建国，郦祝海，李卫东，等．燃煤电厂烟气协同治理技术路线研究[J]．中国环保产业，2015(5)：52-56． doi:10.3969/j.issn.1006-5377.2015.05.014
	LI J G， LI Z H， LI W D，et al ．Research on flue gas co-benefit control technical route in coal-fired power plants[J]．China Environmental Protection Industry，2015(5)：52-56． doi:10.3969/j.issn.1006-5377.2015.05.014
22	郦建国，郦祝海，何毓忠，等．低低温电除尘技术的研究及应用[J]．中国环保产业，2014(3)：28-34． doi:10.3969/j.issn.1006-5377.2014.03.011
	LI J G， LI Z H， HE Y Z，et al ．Research and application on electric precipitation technology with low-low temperature[J]．China Environmental Protection Industry，2014(3)：28-34． doi:10.3969/j.issn.1006-5377.2014.03.011

[1]	汪丽, 张欢, 叶舣, 赵兴雷. N-氨乙基哌嗪与甘氨酸钠CO₂吸收剂配方研究[J]. 发电技术, 2023, 44(5): 674-684.
[2]	刘含笑. 双碳背景下电除尘器的节能减碳分析[J]. 发电技术, 2023, 44(5): 738-744.
[3]	罗志刚, 何成兵, 孟浩然, 刘国栋, 沈鹏, 张军, 张浩亮. 燃煤电厂SCR脱硝系统精准控氨优化方法研究[J]. 发电技术, 2023, 44(4): 525-533.
[4]	高志刚, 陈福春, 王家伟, 汪涛, 张永生. 600 MW褐煤机组烟气汞排放及灰特性研究[J]. 发电技术, 2023, 44(4): 543-549.
[5]	尹桃柱, 张永生, 汪涛, 王家伟. 硫掺杂多孔碳材料的制备及其对脱硫废水中重金属的电吸附性能研究[J]. 发电技术, 2023, 44(3): 382-391.
[6]	吉攀. 燃煤电厂烟气中氨脱除及分布机理研究[J]. 发电技术, 2023, 44(3): 392-398.
[7]	刘含笑, 郭高飞. 袋式除尘器脱Hg特性研究[J]. 发电技术, 2023, 44(2): 193-200.
[8]	阮存钦, 洪志刚, 赖培灿, 张建华, 林锡昆, 周江, 冯前伟, 张杨. 基于在线监测数据的燃煤电厂脱硝装置性能预测研究[J]. 发电技术, 2023, 44(1): 100-106.
[9]	刘含笑, 郭高飞, 陈招妹. 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[J]. 发电技术, 2023, 44(1): 94-99.
[10]	朱京冀, 徐义书, 徐静颖, 王华坤, 刘小伟, 于敦喜, 马晶晶, 徐明厚. 掺烧氨燃料对煤挥发分火焰特性及颗粒物生成的影响[J]. 发电技术, 2022, 43(6): 908-917.
[11]	喻小伟, 匡萃杰. 尿素热解制氨工艺在1000MW燃煤电厂的应用与优化[J]. 发电技术, 2022, 43(2): 367-372.
[12]	冯前伟, 朱仁涵, 徐思达, 刘博, 张杨, 王丰吉, 朱跃. 1 000 MW燃煤机组SCR超低排放关键参数性能评估与分析[J]. 发电技术, 2022, 43(1): 168-174.
[13]	洪志刚,张杨,刘永生,朱跃. 燃煤电厂烟气非常规污染物检测与协同控制技术研究综述[J]. 发电技术, 2020, 41(5): 517-526.
[14]	安晓雪,苏胜,向军,黄见勋,许积庄,王乐乐,汪一,胡松,尹子骏,王中辉. 燃煤烟气中Hg迁移转化特性研究[J]. 发电技术, 2020, 41(5): 489-496.
[15]	韩卫博,卞双,汪涛,王家伟,张永生,潘伟平. 燃煤电厂脱硫废水及污泥中重金属污染物控制研究进展[J]. 发电技术, 2020, 41(5): 497-509.

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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