煤电机组烟尘超低排放改造及其技术经济分析

煤电机组烟尘超低排放改造及其技术经济分析

董洁

（石家庄良村热电有限公司河北省石家庄052165）

摘要：我国随着经济的快速发展，工业生产对环境造成的破坏日益严重。尤其是在借助煤电机组进行生产的工业活动中，产生的烟尘是导致雾霾天气的主要原因，在当前雾霾污染越来越严重的情况下，相关政府部门以及社会舆论都要求相关的工业生产单位对煤电机组烟尘超低排放技术进行改造，进一步降低排放量。但是作为企业来说，必须要考虑到自身经济效益和社会效益的结合，不能纯粹为了控制排放量而盲目增加改造投入，这样会给企业自身带来较大的经济压力。WESP（湿式电除尘器）是对传统除尘器的改造，在长期的应用实践中得到了非常良好的减排效果，普及度正在逐步提升。本文介绍了WESP的应用原理和应用现状，并结合应用实例对其技术经济进行了分析，为后期的相关工作提供参考和借鉴。

关键词：煤电机组；超低排放；技术改造；经济性

一、WESP（湿式电除尘器）的介绍及其应用现状

（一）WESP的介绍

WESP是一种终端、精细化、多污染物协同处理的控制装置，其与传统电除尘器（ESP）的运行原理相同，电除尘过程主要分2个阶段：粉尘荷电和粉尘捕集。充满颗粒物的烟气通过由一系列高压放电电极和集尘极板组成的除尘室，放电极（阴极）使颗粒物荷负电，带电颗粒物于是向阳极极板迁移，从而被捕集。WESP与ESP的主要区别在于它们的除灰机制不同，WESP中不设置阳极振打装置，而是使用水膜收集极板上的灰。由于防止了振打扬尘问题，WESP不需要设置多重电场来捕集二次扬尘产生的颗粒物。

WESP相对于ESP有如下优点：WESP基本上消除了二次扬尘问题(包括振打扬尘、灰斗扬尘等)；WESP不受粉尘比电阻的影响（传统电除尘器中过高的比电阻会引起电火花和反电晕，降低了除尘器性能），可以在高功率供电模式下运行；WESP还有利于促进细微颗粒物和酸性气体的捕集和脱除，并控制一些有害空气污染物，如氧化汞；WESP对烟气特性变化不敏感，有较强的燃料适应性。WESP的众多技术优势使得其实现烟尘超低排放的核心作用愈发明显。

目前国内WESP主流技术主要有2种类型，一类是以引进为主，阳极板为不锈钢材质；另一类则是以自主研发为主，阳极板分别为柔性纤维织物和导电玻璃钢。

（二）1.2WESP的应用优势

和传统除尘装置相比，WESP能够消除二次扬尘问题。众所周知，二次扬尘是以往除尘过程中面临的最大困扰之一，长期以来都没有找到良好的解决方法，大大影响了除尘质量。但是由于WESP在除尘过程中依赖于水动力，不会受到粉尘比电阻的影响。

（三）WESP的应用现状

WESP技术最先在美国和日本的工业生产中被应用，发展到现在，其技术已经非常成熟，长期的应用实践证明，WEPS的除尘率高达70%以上，把烟气浓度控制在不超于10mg/m3。但是由于在技术应用初期，需要花费较高的成本对原有的除尘装置进行改造，并且在后期的使用过程中需要耗费大量水来冲刷粉尘，且产生的污水也要建立相应的排除系统，因此，在国内的应用还不是非常广泛，尤其是国内的很多工业单位都是以中小型为主，其经济收益有效，如果没有政策上的规定和扶持，很难主动进行改造。随着近几年WEPS技术的发展愈加成熟，我国也开始进行自主研发，改变了以往纯粹依赖进口的现象，大大降低了工业单位煤电机组除尘装置的改造成本，有利于后期的广泛推广。

二、WESP的实际应用

在我国北方某沿海城市的重点燃煤工业单位进行了WESP的应用试验。该单位之前使用的是静电除尘器，发电机组为2×600MW钢炉。给每台钢炉配置了两台静电除尘器，并保证除尘器的应用效率为99%以上。但是在实际的应用过程中，发现该机组的烟尘排放浓度远远高于规定的10mg/m3的限制，不符合超低排放要求。在这种情况下，对原有的静电除尘装置进行了改造，即增加WESP。相关设计参数根据企业的生产活动设置，保证其除尘效率。然后在运行的一周之内，对其每天的运行参数进行了记录。通过对记录参数进行分析对比可以发现，在对煤电机组的除尘装置进行改造之后，烟囱入口的烟尘质量浓度可平均维持在10mg/m3左右，基本可以满足规定的排放标准。如果在后期加强控制，完全能够满足超低排放要求，降低工业生产活动对当地空气质量的影响。

工业单位在装置煤电机组的除尘设备时，需要考虑到其经济性与技术性的统一，WEPS的除尘减排效果虽然良好，但是其造价成本却比较高，很多企业就是因为这一点，才不愿意进行改造，但是从以往的应用实践来看，通过WEPS能够节省企业的后期的平均除尘费用，还可以有效减少用电成本，有利于企业的长期稳定发展。下面对其运行的经济性进行分析。假设四种除尘改造方案：方案1，将静电除尘装置中的侧部振打改为顶部振打并增加第5小电场；方案2，用电袋复合除尘器替换当前的静电除尘器；方案3，将第4电场改为移动电极；方案4，增加WESP装置。对四个方案的经济性对比可以发现，方案4的工程总投资高于其它三个方案，但是年运行费用要低得多，因此平均除尘成本也较低。同时，方案4的电价增加值要远低于其它三个方案。所以，综合考虑，WESP装置能够在长期的工业生产过程中，有效抑制煤电机组的烟尘排放量，并具备较高的性价比。

当前各个工业单位都面临着烟尘排放量超高的问题，对自然环境造成了严重的危害，影响人们的身体健康和生活质量。鉴于当前的WESP技术已经比较成熟，可以在后期增加推广力度，并通过政策上的扶持减轻中小型企业的经济压力。但是考虑到WEPS的造价成本确实较高，在推广过程中需要和企业的经济效益相结合，并不断研发性价比更高的减排技术，从而降低工业生产活动对环境的破坏，提高企业的经济效益和社会效益的统一性。

三、结论与建议

（一）当前燃煤电厂烟尘减排形势严峻，重点地区不仅要达到行业标准（20mg/m3）的排放限值，还要满足部分地方政府低于10mg/m3的超低排放要求。WESP的实际运行结果表明，在运行工况控制较好的情况下可稳定实现＜10mg/m3的超低排放要求，长期稳定运行的除尘效率≥75%。所以为实现烟尘超低排放，在对现役除尘设施进行提效改造时，选择在脱硫吸收塔出口设置WESP的方案在技术上是可行的。

（二）以某600MW煤电机组为例，通过对WESP系统5个评价指标的经济性分析以及具体数据的计算可以得出，与其他3种除尘改造方案相比，WESP一次成本投入较高，但运行维护成本低，同时较高的除尘效率使得单位除尘成本最低。从环境经济学的角度看，单位烟尘成本最低的方案即为最优方案，所以脱硫后加装WESP的除尘改造方案在经济性上是最优的。

（三）由于WESP在燃煤电厂除尘设施改造中的应用处于刚刚兴起阶段，工程数量有限，各方面分析统计较少，还没有能够形成一个系统完善的评价体系，所以本文未对WESP的经济性进行纵向比较。应在广泛统计合理分析的基础上建立一套WESP工程建设经济性评价体系，使WESP经济耗费规范在一个合理的区间内，不断降低烟尘超低排放的成本。

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