1、1日本低低溫除塵技術考察報告上海鍋爐廠低低溫除塵技術考察組2013年 7 月21、背景介紹我國環境保護已取得了積極進展， 但環境形勢依然嚴峻， 以煤為主的能源結 構導致大氣污染物排放總量居高不下，其中燃煤電廠的污染物排放量十分巨大。近年來隨著燃煤電站裝機容量不斷增加， 排放污染物的總量增加對大氣環境 造成了很大壓力。國家新頒布的火電廠污染物排放標準(GB13223-2011)已經正式實施，標準要求火電廠粉塵排放濃度低于 30mg/Nm3,重點地區低于20 mg/Nm3，同時將PM2.5納入環境空氣質量標準，作為重點大氣污染物進行監控。20 1 3年起在京津冀、長三角、珠三角等重點區域以及直轄市

2、和省會城市率先開 展PM2.5與臭氧等項目監測，2015年覆蓋所有地級以上城市。為了應對日趨嚴格 的排放標準及保護環境， 同時也為了上海電氣電站環保集團的可持續發展， 這對 電廠的環保裝置提出了更高的要求，急需引進新的環保技術以應對。日本對火電廠的大氣污染物排放有較高的標準， 且有成熟的環保技術， 除了 已經在日本有 20多年使用業績的濕式電除塵器外，還有上世紀九十年代末興起 的低低溫除塵技術， 其中 IHI 公司在日本國內有多個低低溫除塵技術的工程業績。 為了深入了解和學習這兩種除塵技術， 我廠組織了本次赴日考察。 考察組人員組 成詳見附件1,考察內容主要包括：IHI公司低低溫除塵技術原理和

3、應用情況等。考察組于 2013年7月2日至2013年7月11日期間，重點對新日鐵住金鹿 島電廠的低低溫除塵技術應用情況。 考察期間， 考察組與 IHI 公司技術人員就低 低溫除塵技術的原理、 關鍵部件材料選擇、 輔助設備及運行可靠性和存在問題進 行了交流。所考察的相關電廠和公司的主要情況詳見附件 2。通過國外實地技術考察和參觀， 考察組成員對低低溫除塵技術在燃煤電廠應 用的現狀和該項技術的發展狀況有了直觀的了解， 對低低溫除塵技術的除塵效果 有了更為深刻的認識。32、低低溫除塵技術原理簡介低低溫除塵技術包含了兩種設備，即無泄漏管式水媒體加熱器和低低溫電除 塵器。該項技術是指在電除塵器上游設置熱

4、回收裝置， 使得電除塵器入口煙氣溫 度降低，從而使除塵器性能提高，回收的熱量則用于脫硫塔出口煙氣的再加熱， 使煙氣溫度抬升到酸露點以上，避免下游設備的腐蝕，換熱采用的媒介是水。由于進入電除塵器的煙氣溫度下降，于是又對普通電除塵器進行相關改造， 即低低溫電除塵器。低低溫電除塵器與普通干式電除塵原理相同， 只是由于低低 溫電除塵器入口煙氣溫度較低，灰流動性差，為了防堵防腐，在電除塵器的灰斗 和絕緣子上裝輔助加熱設備，保證在整個電除塵器中煙局部溫度不下降，同時在 容易引起漏風又無法做保溫的地方采用不銹鋼材料進行防腐。在低低溫煙氣處理技術的工程應用上， 日本IHI公司走在了前頭，已經有多 個應用低低溫

5、電除塵技術的工程實例。低低溫除塵技術的流程如圖1所示。含有高濃度粉塵和SO2的煙氣流經空預 器后，煙氣溫度降至130C左右，接著通過熱回收裝置（即前置熱回收器，結構 如圖2所示），煙氣溫度降至90C左右，然后再進入低低溫除塵器進行除塵，經 過除塵器后粉塵濃度降低，除塵效率可以達到99.8%。煙氣接下來進入吸收塔，溫度進一步降低至50C以下，如此低溫的煙氣具有相當大的腐蝕性，于是煙氣 需進入煙氣再加熱器（即后置再加熱器）進行再加熱，利用前面低溫換熱器吸收 的熱量對煙氣進行加熱，使其溫度升高至90 C（日本要求），避免對下游設備產生腐蝕，最后煙氣通過煙囪排放。4-注童上處丼-SO 零;UJS 性仝

6、密#福圖2低溫換熱器結構圖低低溫除塵技術的技術特點和優勢如下所述：(1)除塵效率高按以往研究來看，電除塵中粉塵比電阻的最佳除塵效率區間為104-1011(Qc)當煙氣溫度從130C降至90C時，粉塵比電阻會隨之降低，而電廠煙氣中的粉塵比電阻一般都超過1011,因此溫度降低可以使粉塵比電阻降低至最佳 除塵效率區間內，繼而提高電除塵器的除塵效率。圖1低低溫除塵技術流程圖5另一方面， 煙氣在進入除塵器前溫度降低， 使得其流速也相應減小， 在電除 塵器內的停留時間就會增加， 使得電除塵裝置可以更有效地對煙塵進行捕獲， 從 而達到更高的除塵效率。（2）減小電除塵器的規格 由于除塵效率的提高，達到相同的除

7、塵效率所需的除塵器規格小，即低低溫 電除塵器。根據研究，只需要采用三電場除塵器就能夠達到五電場除塵器的效率。 采用較小規格的電除塵器，可以使供電區減少，電源數量減少，電耗降低，設備 占地面積減少。（3）電耗和運行費用降低采用低低溫除塵技術，入口煙氣溫度由130C左右降低到90C左右，實際煙 氣流量大大減少， 這可減小引風機和增壓風機的負擔。 降溫后換熱器增加的阻力 由引風機克服，對于引風機，雖然壓頭增加，但要處理的煙氣流量卻減少了，兩 者相消，電耗基本持平。對于脫硫風機，由于處理煙氣流量的減少，電耗就會下 降，所以總體上電耗是降低的。同時，由于濕法脫硫的主要水耗量是由于進入吸收塔的熱煙氣將噴淋

8、水分蒸 發而消耗掉的， 煙氣溫度的降低還可以節約濕法脫硫系統的水耗量， 據估算， 煙 氣溫度降低30r，可以節約水耗量70t/h左右（1000MW）。（ 4）可去除絕大部分 SO3在低低溫電除塵器中， 煙溫已降至酸露點以下， 結露的 SO3 會與粉塵中的堿 性物質中和， 而這些粉塵最終都被除塵器脫除， 從而不會對換熱器本身及除塵器 下游設備產生腐蝕。（因此低低溫電除塵系統要對運行的煤種進行計算分析給出 合適的運行溫度， IHI 公司提供了計算教學模型）（ 6）可以實現最優化的系統布置采用防腐的低低溫除塵工藝系統， 就具備了把脫硫風機放在吸收塔之后的條 件，可提高系統的可用率， 并且吸收塔和升溫

9、換熱器等均在負壓狀態下運行， 因 此可降低其結構和密封的要求，同時其能耗下降約5%，成為脫硫系統最優化的系統布置。7）無泄漏采用管式煙氣再加熱器，無泄漏。6低低溫除塵技術存在的問題主要是防腐方面， 由于燃煤中含硫量越高，煙氣 中的S03濃度就越高，其對應的酸露點就越高，也就更容易發生腐蝕。因此在應 用過程中，燃用含硫量過高的煤種是否能夠采用低低溫煙氣處理技術， 需要謹慎 地考慮和嚴格的計算。根據IHI提供的東京電力常陸那珂電廠的低低溫除塵技術運行數據看，低低溫電除塵器入口粉塵濃度為16400mg/Nm3,出口粉塵濃度為30mg/Nm3設計數據, 除塵效率達到了 99.8%。脫硫塔入口粉塵濃度為

10、30 mg/Nm3，脫硫塔出口粉塵濃 度為5 mg/Nm3，完全滿足國家對粉塵排放的濃度標準。3、新日鐵住金鹿島電廠低低溫除塵技術應用情況新日鐵住金鹿島電廠（以下簡稱鹿島電廠）裝機容量為 507MW 1,燃用煤 種灰分為11%，硫分為0.5%，煙氣排放處理工藝流程為：鍋爐出口 +SCR+熱回 收裝置（前置無泄漏式熱交換器）+低低溫靜電除塵器+FGD+再加熱裝置（后置 前置無泄漏式熱交換器）的方式（具體見圖3），經過處理后的煙氣因含塵量極低且排煙溫度高，因此在煙囪出口的煙氣基本透明。圖3新日鐵住金鹿島電廠煙氣排放處理工藝流程鹿島電廠整個機組設備和煙氣處理設備均由IHI公司提供并同時建設。鹿島電廠

11、的無泄漏式熱交換器均采用水平流動方式，熱回收裝置的入口煙氣溫度為130C,出口煙氣溫度為80C,再加熱裝置的入口煙氣溫度為 47C,出口煙氣溫 度為93C。無泄漏式熱交換器的循環水溫度區間為 70-115C,運行水量為600m3/h, 平時不補充循環水，每2年更換一次循環水。再加熱裝置上裝有輔助蒸汽加熱系 統，當機組降負荷運行時運行以保證排放煙氣溫度在90E以上，當機組負荷在75%時，冬天所需的輔助加熱蒸汽量為 7-8t/h。熱回收裝置上裝有蒸汽吹灰器， 7以防熱回收裝置出現堵塞，。由于熱回收裝置和再加熱裝置所處的環境不同，因此所采用的材質也不同。 熱回收裝置全部采用碳鋼，再加熱器前面一段因煙

12、氣溫度較低而采用耐酸鋼，后 面一段則仍然采用碳鋼。鹿島電廠只有一臺低低溫電除塵器，為雙室三電場布置，煙氣處理量為 1485800Nm3/h,設計入口粉塵濃度為13130mg/Nm3,出口粉塵濃度為30mg/Nm3, 除塵效率為99.77%,煙囪出口粉塵濃度為5mg/Nm3，實測低低溫電除塵器入口 粉塵濃度為13000mg/Nm3,出口粉塵濃度為 15mg/m3,煙囪出口粉塵濃度為 2mg/Nm3。據IHI技術人員介紹，低低溫電除塵器可以 100%去除SO3。低低溫電除塵器的材質主要采用的是碳鋼， 并在灰斗和絕緣子處裝有加熱裝 置以保證煙氣溫度不下降，在容易引進漏風但又無法保溫的地方（如人孔門等

13、） 采用不銹鋼材質防腐。除低低溫電除塵器下游的煙道和再加熱器前面一段采用耐 酸鋼之外，其他均未做特殊的防腐處理。鹿島電廠運行6年多以來，運行情況良好，主設備和環保設備幾乎未出現過 故障，只有一次再加熱裝置出現腐蝕，并更換了裝置中的換熱管路。該電廠每2年停機檢修一次，每2周不停機檢修一次。4、新日鐵住金鹿島電廠其他設備運行情況鹿島電廠脫硫方式采用石灰石-石膏法，其吸收塔高為27.5m,直徑為14.8m, 裝有兩層噴淋層和兩層除霧器，噴嘴采用螺旋式噴嘴，除霧器采用波紋型除霧器， 霧滴出口濃度可以達到50mg/Nm3以下。脫硫吸收塔設計入口 SO2濃度為528ppm, 出口 SO2濃度為25ppm,

14、脫硫效率為95%，設計入口粉塵濃度為27mg/Nm3,出 口粉塵濃度為5mg/Nm3,除塵效率為81.5%，廠方并未提供實測值，但根據實測 的低低溫電除塵器出口和煙囪出口粉塵濃度計算，實際的除塵效率應該超過80%。鹿島電廠采用鋼煙囪，高度為180 m,其外部為鋼結構，內部則為耐火磚， 并沒有做其他防腐，目前運行情況良好。8新系統(低低溫ESP+濕式ESP)III5、主要結論碧南電廠5臺機組建成的時間在1991年至2002年間。IHI公司參與了碧 南電廠的建設，提供了鍋爐等設備。根據IHI工程師介紹，IHI公司對碧南電廠鍋爐后環保島設備進行了研究開發，形成了以低低溫除塵系統為代表的爐后環保 島概

15、念。通過相對簡單的設備投資，一攬子解決了燃煤電廠存在的污染排放問題。 如粉塵排放降至5 mg/Nm3以下，同時消除了煙氣的石膏雨及煙囪冒白煙的情況。 IHI公司將該技術運用在2002年的苓北2號700MW機組、常陸那珂1號機等五 個電廠。至今整個環保島運行情況良好。2002年以后日本國將低低溫除塵系統已作為燃煤電廠的標準配置。IHI公司低低溫除塵系統的特點：A、在原三菱公司基礎上將熱回收系統置于電塵器前面位置，并且將煙氣溫度降至酸露點使煙氣中的酸析出與煙氣中的堿性粉塵中和凝結成大顆粒 粉塵便于除塵器除塵。第二可以使煙氣粉塵的比電阻降至最佳除塵效率 區間104-1011 (Q .m)使除塵效率提

16、高。B在滿足粉塵排放要求的情況下，開發了再加熱器去除石膏霧滴的功能，取消了日立公司設置的濕式電除塵。使業主的設備投資及運行費用大大 降低。根據日本住金鹿島等五個電廠的運行來看，優勢相當明顯。由于日本民眾對燃煤電廠污染物排放有更嚴格要求。粉塵排放在2mg/Nm 3左右。目前日本燃煤電廠也有在加熱器前放置濕式電除塵器的配置具體對比如 下圖。煙氣處理系統比較根據這次考察結合我國燃煤電廠粉塵量的現狀，煙氣粉塵含量大 30 g/Nm3 煙氣溫度9左右，我國燃煤電廠的改造可以考慮將原干式除塵最后一個電場改為旋轉電極以 減少兩次飛揚粉塵排放，并且對脫硫系統也進行改造以提高該系統的除塵率。IHI 公司的低低溫

17、除塵技術存在的缺點和問題如下：（ 1）燃用含硫量過高的煤種時采用低低溫除塵技術需考慮防腐問題。 （要對燃燒 煤種進行計算分析給出安全的運行溫度）（2）低低溫除塵技術由兩級無泄漏式熱交換器和一個低低溫電除塵器組成，在 老廠改造時，低低溫電除塵器可以對原有的干式電除塵器改造，而 MGGH 需新 建且占地面積較大， 存在著場地布置問題。 根據對國內電廠布置分析再加熱器可 布置在煙囪入口段對煙囪入口煙道進行改造。6、建議 新日鐵住金鹿島電廠單獨使用低低溫除塵技術后煙囪出口粉塵排放濃度實 測穩定在小于5mg/Nm3,已遠低于我國的新國標。10附件2考察公司情況簡介1、IHI公司概況IHI成立于1853年

18、,全稱為石川島播磨重工業株式會社(Ishikawajima-Harima Heavy In dustries Co., Ltd )。它的前身為造船廠，現已經發展成為全面的系統開 發及制造公司。旗下產品眾多，從航空科學到工業機具皆有制作。渦輪增壓器 是IHI在1936年與日立(Hitachi)合作后所共同推出的產品，從大型船舶引擎 到小型汽車引擎都有產品供應。至今，IHI已經生產了超過一千萬臺渦輪。在美 國、歐洲、泰國和中國等地也設有工廠生產。IHI公司在低低溫除塵技術方面有著突出的業績，在日本國內有 9臺機組上 進行了該技術的應用，機組容量從 250MW至1000MW不等，且均有著較好的 排放效果。2、新日鐵住金鹿島電廠概況新日鐵住金鹿島電廠裝機容量為 507MW 1,于2007年1月建成投運，原 先為新日鐵公司的廠用電廠，后轉為向社會供電的電廠，該電廠的具體情況如下 表所示：新日鐵住金鹿島電廠設備情況占地面積139，000m3綠化率51%用煤量120萬噸/年類型超臨界再熱鍋爐蒸發量1590噸/小時鍋爐主蒸氣壓力/主蒸汽溫度/再熱蒸汽溫度25MPa/542C /566C類型二相交流發電機容量/出力效率563，334kVA/90%發電機電壓/極數20500V/2 極脫硝裝置/NOx出口濃度SCR/15ppm電除塵器/粉塵出口濃度低低