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습식 정전기 집진기(WESP) 백만 화력발전의 적용 실례 분석


作者:戴刚权   王磊   翁林钢   谢高旺


Application Analysis of Wet Electrostatic Precipitator in1,000MW Coal-fired Power Plants

Dai Gangquan, Wang Lei , Wen Lingang,Xie Gaowang

(Zhejiang TUNA Environmental Science & TechnologyCo., Ltd, Shaoxing, Zhejiang, 312000, China)

 

Abstract: A brief induction of the Wet ElectrostaticPrecipitator (WESP) technology is given in this paper along with itsdevelopments and applications both domestic and international. The focus of thispaper is the application analysis of our WESP in the 1000MW coal-fired powerplants. The fuel gas before/after the implementation of the WESP was sampled, analyzedand compared to show that the WESP is capable to eliminate the super-fineparticles, SO3 aerosol, and the gypsum after the WFGD effectively.

 

Keywords: Wet Electrostatic Precipitator (WESP), 1000MW, Coal-fired Power Plants,Super-fine Particles.

 

근년 우리나라의 국민경제는 고속 발전됨에 따라,  일부"조방형 발전모식의 페단도 점차 드러나고 환경오염이 갈수록 심각하고, 북경- 천진- 하북, 장강삼각주, 주강삼각주 대표로 경제가 발달한 지역에심각한 스모그 오염을 집중 폭발했습니다, 대중의 건강을 위협하고 있습니다.  석탄화력 발전소 배출의 연소가스는 대기오염의 주요원천의 하나이며, 대기오염퇴치 중점이기도 합니다.

지속가능한발전 개념을 관철을 위해,  석탄화력 발전소에 대한 국가의 에너지절약 오염물배출감소 새로운 요구를 제기하였다,  화력발전소의 대기오염물질배출기준(GB13223-2011) 규정에 따라  중점지구의 이산화류황,  질소산화물 및 분진 배출농도 배출값인 각각 100, 50, 20mg/Nm3입니다. 친환경의압력 때문에,이러한 지역은 이미 가스 발전설비50, 35, 5 mg/Nm3   에 기준에 따라 요구합니다.

이러한 배출 요구를 달성하기 위하여 이런 미세한 과립의 친환경 장치 제거할 수 있는 환경보호설비를 필요합니다.  습식 전기집진기(WESP) 대기오염물질 마지막 단계 처리시스템,  S03에 에어로졸, 질소산화물과 초미세먼지PM2.5분진 등 모두 높은 효율을 가지고 있습니다, 동시에 수은  효과도 좋다. 그러므로 우리나라에 석탄화력 발전소 습식 정전기제진 기술을 연구하고 보급 매우 중요한 의의를 가진다.

 

1.  습식 전기집진기

 

1.1.  제진 원리

 

습식 전기집진기는 음극선 직류 고압 방전을 통해,주변 공기 이온화,  연소가스의 분진 하전 후, 전기마당 힘에 의하여  집진판 에서 수집됩니다, 건식 전기 먼지제거 달리하는 것은, 습식 정전기 먼지제거 스프레이로 물 대체하고 진동을 통해 먼지제거 기능까지 날아들었다.

그림 1과 같이 습식 전기집진기 일반 습식 탈황 후에 설치합니다.  습식 탈황 연기속에 대부분의 분진 이미 건식 전기 제진 제하고,  몰래 석고 알갱이의 젖은 포화 연기가 된다, 습식 전기집진기를 통해 처리 후에 배출 요구에 도달하고 굴뚝에서 배출합니다.

 

                           

그림 1습식 정전기제진 배치 위치

 

1.2.  국내외 적용 상황

 

습식 정전기제진 기술은 미국,  유럽, 일본 등 선진국들에서 이미 비교적 성숙되어,  근 30년간 석탄화력 발전소 적용 경험이 있다, 이미 근 백 채를 다른 유형의 WESP 발전소 대형 유닛에서 성공적으로 실행합니다.(예: 2000년 정식운행에 들어가는 미국 NB 전력 회사 Dalhousie 발전소 315MW 유닛;  2001년 정식운행에 들어가는 일본 중부 전력 푸른 남쪽 발전소(2× 1000MW) 유닛[1].  2002년 운영하는 엑셀 에너지 발전소 Sherburne 750MW 기계 등.

국내에서는 습식 전기집진기 야금, 류산 업계에 이미 30여년동안 성공적으로 적용하고[2], 이미"가스용 습식 전기 제진(JB/T6409-2008) 업계 표준을 작성합니다.  최근 환경보호요구에 따라 제고에 따라, 화력발전업계에서  대면적으로 적용하고, 불완전한 통계에 따르면 이미 약 백대의 계약 실적을 성과 운영에 들어갔다.

 

1.3.  허니컴 관식 WESP 공업 시험 플랫폼

 

습식 전기집진기 효과를 검증 하기위해, 우리가 도전 강화유리 강을 설립하여  허니컴 식 WESP 공업 시험 플랫폼,  (그림 2표시한 것 처럼,  탈질 촉매제 및 생산로 의 연기 관리등에 적용합니다 ,  그 거버넌스의 주요오염물은 분진, 에어로졸 및 초미세먼지 및PM2.5, 처리의 연소가스 량 10000Nm3/h 입니다,연소가스 온도는 50~ 70℃입니다, 포털의 분진 농도 55mg/Nm3이며 설계 제진 효율 91% 입니다.

그림 3과 표시한 것 과 같이 실험 플랫폼 허니컴 관식 WESP 후 육안으로  연기를 볼 수기 없다.  먼지 측정기 측정을 거쳐, WESP 후 분진 배출농도가 4.3 mg/Nm3 WESP하락하고, 실제 먼지제거 효율 92.18% 달성합니다, PM2.5의 제거율은 85.5%, 무적 제거율은 78.7%, 디바이스의 저항으로 185Pa입니다.  실측 데이터에 의하면 이 허니컴 관식 WESP 효과적으로 촉매 보일러 연소가스 의 분진, PM2.5및 무적,  초저배출을 제거할 수 있다.

图 2蜂窝管式WESP三维模型图

그림 3벌집 모양 관식 WESP 실험 플랫폼 운영사 전, 후 비교 차트

 

2.  습식 전기집진기는 백만원 석탄화력발전소의 오염물 최저 방출 프로젝트에 적용

 

현재 우리나라의 화력발전 석탄기계는 1000MW입니다, 습식 전기집진기 는 석탄화 력 발전소에 백만 원 애플리케이션 적용하는데 많지 않았다. 따라서 백만 유닛에 대한 애플리케이션 분석은 일정한 실제 참조 의의가 있다.  이 절에서 나와 국전 닝보 발전소3기# 7유닛(1000MW)에서 습식 정전기제진 의 적용 장착 실례,  WESP를 설치를 통과하여 전 후 연기배출 성분 분석 및 대비를 통해서, 습식 전기집진기는 효율적으로 화력발전소의 연소가스의SO3에어로졸,  질소산화물, 분진 및 초미세먼지(PM2.5) 등 오염물질을 제거할수 있다, 백만 화력발전의 초저 배출 요구사항을 충족합니다.

 

2.1.  배경  적용

 

국가 화력발전설비에 대기오염 배출 새 표준을 달성하기 위한 , 화력발전설비를 개조후의 연기 배출 표준은 천연가스의 표준을 마추고,  난징 국전 환경보호과학기술 유한회사와 절강 덕창 환경보호협력해서 EPC 수주를 합니다, 국전 닝보 베이룬 발전소의 3기# 6,# 7유니트(2× 1000MW 습식 정전제진 장치를 장착합니다.

 

2.2.  공사 개요

 

국전 닝보 복론 발전소의# 6.  # 7유니트(2× 1000MW) 습식 전기정전 집진기 의 양극 시스템 모듈식 설계를 운용하고 ,  전체  양극 시스템은48개 모듈을 나누고, 모듈은 공장에서 생산하고  도로운송합니다, 현장에서 전체적으로 다시 시트별 설치합니다.  양극 튜브 (먼지수집) 는 전기전도 강화유리를 사용하고[2],   매우 강한 소수성과 부식성을 가지고 있으며,효과적으로 먼지 격리 및 석고 벽에 붙이는 것을 방지합니다.  전도 강화유리 극판는 내식성,  가벼운 무게, 전기전도 성능 좋고,항연소, 항산화성이 좋은 등 방면 두드러진 특징을 가지고 있었다,  기술 위험 및 신뢰성, 운영비 에서 큰 우위를 차지하고, 습식 정전제진 기술발전방향을 대표하고있다.

음극선 2205스테인레스 재질 제작한 튜브 바늘선이 사용하고, 강도가 높고 내식성 좋은 특점이 있습니다, 포화 및 젖은 연기 환경에서 장기간 일할 수 있음.  음극선 상하 프레임에 고정하고,   프레임 외각 절원박스를 설정을 통해 외부 룸 박스 지지합니다,  절연상자 내의 마스트는 도자기관 지지합니다,  절연상자 내에 있는 전기 가열 장치를 설치하고, 내부 온도 120~ 140℃ 를 유지합니다, 동시에 절연상자에 열풍 청소장치를 설치합니다, 절연상자 항상 건조하고 절연 상태를 유지합니다.  음극 수직 배치, 아래쪽에는 고정 안티 장치가 있습니다, 장치 내 설정 레버는 세라믹스 재질으로 사용하고 가열 기능이 있고 건조 절연을 보장합니다.

극기 출기 연도 및 양극 모듈 이하부분 유리 방부식 필름을 사용하여 ,  양극 대들보,양극 모듈 이상의 본체 촌예유화 정기고무를 사용하여,음극 속의 프레임 나머지부분은 전부 2205스테인레스로 제작합니다.

현재,# 7의 습식 전기집진기 설치 완료되어, 디버그 및 시운행 하고 정식 사용에 투입되였다.  이 문서에 사용된 테스트 데이터는# 7유닛에 가져옵니다.

 

2.3.  운행상황

 

# 7호기는 2009년 6월 준공하고,  그 탈황 시스템(WFGD) 2013년 1월 개조 완료,  (그림 4,표시한 것처럼  # 7호기 의 습식 전기집진기 WFGD 후에 배치 하고,  흡수탑의 안전영향을 없음.지탱이의 지지대는 지하 배치한 관도를 피합니다. # 7유닛 WESP 수입 연기 유량은 약 2950000Nm3/h입니다, 젖은 포화과 연소가스 는 WFGD에서 WESP으로 흘러 갑니다, 연소가스 흐름은 상부진입 하부 유출입니다.

허니컴 튜브 습식 전기 먼지제거기는 양극 튜브 상단 간혹 스프레이 설정하였다,  이 스프레이는 물펌프를 물을 공급합니다, 고압력 및 전용  막힌 노즐 세척합니다, 정상 가동 할때, 습식 전기 제진 온도는 2~ 3℃ 하락,  간격적인 스프레이 때, 온도 5~ 7℃ 로 낮춘.  스프레이 때 집진 극 표면에 연속 수막을 형성한다,수집된 먼지가 물과 함께 아래 집액소에 들어갑니다, 온라인 먼지제거 실현합니다.  온도가 40℃ 이상 될 때, 석고는 물에 쉽게 용해하고, 점도 감소하며, 양극 튜브에 상대적으로 부착하지 않습니다, 전체 장치 실행과정중에 먼지와 석고의 응집현상이 발생되지 않습니다.

# 7호기 의 습식 전기집진기, 2015년 3월 정식운행에 들어갔고 지금까지 이미  2개월동안 가동했습니다, 시스템 실행의 제반 지표는 정상적입니다.

그림 4국전 닝보 베이룬 발전소의# 7유닛(1000MW) 습식 전기집진기

 

2.4.  적용 분석

 

국전 닝보 베이룬 발전소의# 7기계 습식 전기집진기2개월동안 정식 투입 생산,  각 감측 데이터과 샘플링 수집을 통하여, 습식 전기집진기의 효과에 대하여 정량 및 정성분석을 할 수 있습니다.

우선 육안으로 관찰,  (그림 5,표시한것  7호기 굴뚝 배출 의 연기가 습식 전기집진기에 정식운행에 들어갔고. 전에,  후 비교적으로 직관적인 비교를 볼 수 있습니다,  습식 전기집진기 운행에 투입 후 굴뚝 배출 의 흰 여기는 뚜렷이 감소하고, 습식 전기집진기 무적 및 분진제거 효과가 뚜렷합니다.

정량 의 관점에서 분석하면,# 완료 습식 정전기제진 개조후 168시간 풀가동 운행합니다,이 기계의 실시간 환경 데이터는:  이산화류황 11.6 mg/Nm3, 질소산화물 40.4 mg/Nm3, 연진 2.2 mg/Nm3,  이 화력발전기는 초 저배출 개조를 거쳐, 오염물배출 지표가 이미 가스터빈 보다 더  좋은 표준을 달합니다.  추산에 따르면, 개조후# 7기계가 매년 원 기초상에서 이산화류황 배출 약 500톤을 감소할 수 있습니다.질소산화물은 약 500톤, 오염물배출감소 연진 약 27톤입니다[3].

 

그림 5국전 베이룬 발전소의# 7기계 WESP 운행에 투입 전, 후 굴뚝 배출 비교 그림

 

3.  결론 및 전망:

 

습식 전기집진기는 안정,  효과적인 먼지제거 방식은 선진국의 화력발전소에서는 이미 광범위하게 적용됐고, 지금 우리나라의 화력발전 산업도 적극 보급시켜고 있습니다.  이 글은 통해 국전 닝보 베이룬 발전소의# 7유닛(1000MW) 화력발전기 습식 전기집진기의 응용 실례 분석,  습식 전기집진기는 효율적으로 화력발전 연소의 SO3에어로졸, 질소산화물과 분진 등 주요 오염 성분을 제거 할 수 있습니다.  공공 환경보호에 대한 날로 중시하고,  습식 전기집진기는   각 대형 석탄화 력 발전소에 더 빨리 보급할수 있다고 믿고 있습니다, 우리나라의 대기오염 관리 프로세스에서 중요한 역할을 합니다.

 

참고 문헌:

[1]湿式电除尘器在燃煤电厂WFGD后的应用分析,第15届电除尘学术会议论文集,2013.

[2]朱连勇,蜂窝型导电玻璃钢电除雾器在硫酸生产中的应用,硫酸工业,2011,3-14.

[3]中国国电集团公司官网新闻,北仑公司首台百万千瓦机组实现超低排放,2015-3-26.