1.背景介紹
“PM2.5團(tuán)聚除塵超低排放技術(shù)”由武漢天空藍(lán)環(huán)?？萍加邢薰九c華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同合作，歷經(jīng)15年所研發(fā)，得到國(guó)家科技部“863計(jì)劃”、“973計(jì)劃”等立項(xiàng)持續(xù)支持，獲批專(zhuān)利十多項(xiàng)，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，榮獲教育部頒發(fā)的自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，在今年2月通過(guò)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)鑒定上，被認(rèn)定是目前國(guó)內(nèi)有效控制化石燃料PM2.5排放的重大科研成果，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
2.技術(shù)原理
工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的粉塵顆粒物的粒徑范圍很廣，在正常運(yùn)行工況下，傳統(tǒng)除塵器可以捕集絕大多數(shù)大顆粒物，但對(duì)于小于1μm、難電荷、不潤(rùn)濕的細(xì)顆粒物（PM2.5)難以捕集?！癙M2.5團(tuán)聚除塵超低排放技術(shù)”通過(guò)在燃后區(qū)傳統(tǒng)除塵器前增設(shè)團(tuán)聚裝置，在團(tuán)聚裝置中采用霧化系統(tǒng)在煙道中噴入化學(xué)團(tuán)聚劑，可使得細(xì)顆粒物團(tuán)聚成鏈狀和絮狀，附著于大顆粒物，最后，再由傳統(tǒng)除塵器對(duì)團(tuán)聚后的大顆粒物進(jìn)行捕集，從而使煙塵排放達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。
團(tuán)聚劑的溶劑使用工業(yè)水，可以消耗部分脫硫廢水。脫硫廢水為電廠石灰石濕法脫硫系統(tǒng)中脫硫塔內(nèi)排放的廢水，團(tuán)聚劑中所使用的電廠脫硫廢水是經(jīng)過(guò)中和、絮凝及沉淀等化學(xué)方法處理后的脫硫廢水。從出水箱中引出處理后的脫硫廢水，進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前，采集脫硫廢水進(jìn)行了噴霧試驗(yàn)，并未有堵塞噴嘴的情況出現(xiàn)，且噴嘴采用不銹鋼材質(zhì)鑄造，未見(jiàn)腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。脫硫廢水噴入煙道后即蒸發(fā)掉了，也不會(huì)對(duì)后續(xù)脫硫廢水處理設(shè)備造成影響。
另外，考慮到脫硫廢水對(duì)煙道的腐蝕，霧化系統(tǒng)采用專(zhuān)利噴槍則按照霧化角為30°進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)可保證無(wú)煙氣情況下，沒(méi)有水霧撞擊到煙道壁面。而實(shí)際的運(yùn)作中，噴嘴霧化角為22°，再加上煙氣流場(chǎng)的情況，更能夠確保水霧不碰壁，有效降低脫硫廢水對(duì)煙道的腐蝕。
3.關(guān)鍵技術(shù)
①細(xì)顆粒物潤(rùn)濕技術(shù)：針對(duì)部分憎水性顆粒難以潤(rùn)濕的現(xiàn)象，通過(guò)在團(tuán)聚劑中添加表面活性劑和無(wú)機(jī)鹽，可加速細(xì)顆粒物進(jìn)入團(tuán)聚劑液滴內(nèi)部，增強(qiáng)潤(rùn)濕性能，提高濕法脫硫的除塵效率。
②絮凝團(tuán)聚技術(shù)：通過(guò)在團(tuán)聚劑中添加高分子化合物和pH調(diào)節(jié)劑，可使顆粒物之間以電性中和、吸附架橋的方式團(tuán)聚在一起，增強(qiáng)團(tuán)聚效果。
③比電阻調(diào)節(jié)技術(shù)：通過(guò)在團(tuán)聚劑中添加無(wú)機(jī)鹽和活性離子，增強(qiáng)顆粒物的導(dǎo)電性，降低煙氣溫度，可調(diào)節(jié)顆粒物比電阻，提高除塵效率。
4.工藝流程
團(tuán)聚制備系統(tǒng)置于控制室內(nèi)，全程通過(guò)智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制完成。團(tuán)聚劑采用工業(yè)水稀釋后，壓縮空氣為團(tuán)聚劑噴入煙道提供動(dòng)力，霧化系統(tǒng)部分采用我司專(zhuān)利產(chǎn)品噴槍將團(tuán)聚劑噴入煙道，使煙塵中細(xì)顆粒物團(tuán)聚成鏈狀和絮狀，附著于大顆粒物，再由傳統(tǒng)除塵器對(duì)團(tuán)聚后的大顆粒物進(jìn)行捕集，達(dá)到高效除塵效果，實(shí)現(xiàn)超低排放。
5.主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)
在細(xì)微顆粒團(tuán)聚技術(shù)中，常規(guī)的除塵技術(shù)對(duì)細(xì)顆粒物的脫除效率很低。如：電團(tuán)聚電廠排放的μm荷電能力弱；熱團(tuán)聚耗時(shí)長(zhǎng)；聲團(tuán)聚需耗費(fèi)大量電能，且會(huì)產(chǎn)生噪聲；湍流團(tuán)聚需在高溫大Re數(shù)條件下效果才明顯；磁團(tuán)聚清除和解磁粒子較困難；光團(tuán)聚成本大等各種因素，所以燃煤、化工等行業(yè)在“超低排放值”面前改造困難。
相比之下，“PM2.5團(tuán)聚除塵超低排放技術(shù)”創(chuàng)新采用化學(xué)團(tuán)聚的方式綜合解決了這些問(wèn)題：
節(jié)能，無(wú)需大功率動(dòng)力源，不增加原系統(tǒng)風(fēng)阻，除塵后煙氣溫度變化小，不需要二次加熱。
減排，煙氣經(jīng)除塵后，濃度可降至5mg/Nm3以下，多環(huán)節(jié)協(xié)同除塵可實(shí)現(xiàn)“近零排放”，減排效果不受燃后區(qū)煙塵濃度影響。
穩(wěn)產(chǎn)，在線施工，不改變現(xiàn)有除塵設(shè)備和除塵器運(yùn)行參數(shù)、施工周期短，系統(tǒng)智能控制。
經(jīng)濟(jì)，該系統(tǒng)投入費(fèi)用比已知的其他系統(tǒng)投入費(fèi)用可降低60%以上、運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用低。
環(huán)保，團(tuán)聚劑稀釋液可采用工業(yè)水，無(wú)廢水排放，沒(méi)有二次污染。
節(jié)地，團(tuán)聚制備系統(tǒng)位于團(tuán)聚控制室內(nèi)，控制室占地面積小僅需96㎡，安裝位置靈活，選址不受限制、不需要增加大型設(shè)備。
6典型案例在水泥廠窯頭靜電除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用：
應(yīng)用單位：山陰?kù)虐航ú挠邢薰?/span>
噸位：2500t/d
除塵裝置：靜電除塵器+團(tuán)聚強(qiáng)化除塵技術(shù)
使用情況：該生產(chǎn)線除塵器前煙氣量為310000m3/h，除塵器后顆粒物濃度為35mg/Ｎm3。2015年10月，在不改變?cè)泄r下，在燃后區(qū)傳統(tǒng)除塵器前安裝團(tuán)聚系統(tǒng)后經(jīng)不斷調(diào)試測(cè)試，顆粒物排放濃度下降至7.9mg/Ｎm3，顆粒物排放濃度下降效率達(dá)77%，通過(guò)了環(huán)保局檢測(cè)驗(yàn)收。
在煤矸石循環(huán)硫化床布袋除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用：
應(yīng)用單位：山西永皓煤矸石發(fā)電有限公司
機(jī)組：50MW
除塵裝置：布袋除塵器+團(tuán)聚強(qiáng)化除塵技術(shù)
使用情況：2015年5月永皓煤矸石發(fā)電廠在除塵器前加裝了一級(jí)團(tuán)聚除塵系統(tǒng)后，顆粒物排放濃度下降31%，通過(guò)了朔州市環(huán)保局檢測(cè)。
在煤粉爐靜電除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用：
應(yīng)用單位：國(guó)電豐城發(fā)電有限公司
機(jī)組：340MW
除塵裝置：靜電除塵器+團(tuán)聚強(qiáng)化除塵技術(shù)
使用情況：通過(guò)在原電除塵器前增加團(tuán)聚技術(shù)，來(lái)提高靜電除塵器對(duì)PM2.5細(xì)顆粒物的脫除效率。技改后，項(xiàng)目通過(guò)168h試運(yùn)，由江西省環(huán)保廳環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)，靜電除塵器出口煙塵濃度為9.9~14.7mg/Nm3（技改前為30.8~52.9mg/Nm3），煙塵濃度下降68.90%；脫硫塔出口煙塵排放濃度為1.1~2.8mg/Nm3（技改前為12.6~17.8mg/Nm3），煙塵濃度下降88.79%，通過(guò)了江西省環(huán)保廳驗(yàn)收，其中顆粒物排放濃度低于5mg/Nm3。
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