濕法脫硫系統(tǒng)“超潔凈排放”改造措施

李智彪　劉　果　王順寶

（1浙江環(huán)龍環(huán)境保護有限公司浙江杭州3100002浙江藍天求是環(huán)保股份有限公司浙江杭州310000）

濕法脫硫系統(tǒng)“超潔凈排放”改造措施

李智彪1劉果2王順寶1

（1浙江環(huán)龍環(huán)境保護有限公司浙江杭州3100002浙江藍天求是環(huán)保股份有限公司浙江杭州310000）

近年來，我國大氣環(huán)境不斷惡化，如霧霾等惡劣天氣狀況頻頻出現(xiàn)，已嚴重影響到人類的居住環(huán)境健康安全。而火力發(fā)電廠由于大量的使用煤炭成為大氣污染的最主要來源，因而環(huán)保部門對其煙氣排放的要求越來越嚴格，尤其是近幾年頒布的“超潔凈排放”標準，這對傳統(tǒng)火電廠提出了煙氣排放系統(tǒng)“超潔凈”改造升級的要求，本文主要闡述了我國現(xiàn)普遍采用的濕法脫硫系統(tǒng)的煙氣治理現(xiàn)狀以及實現(xiàn)“超潔凈排放”的改造措施。

濕法脫硫系統(tǒng)；除塵；超潔凈排放；改造

我國煤炭發(fā)電廠是使用煤炭資源最多的地方，同時也是二氧化硫、氮氧化物、煙塵等空氣污染物排放最多的地方。近年來，我國大氣環(huán)境不斷惡化，如霧霾等惡劣天氣狀況頻頻出現(xiàn)，已嚴重影響到人類的居住環(huán)境健康安全。而火力發(fā)電廠由于大量的使用煤炭成為大氣污染的最主要來源，因而環(huán)保部門對其煙氣排放的要求越來越嚴格。為了減輕環(huán)境污染的現(xiàn)狀，加強節(jié)能減排的改造，國家發(fā)改委聯(lián)合相關(guān)環(huán)保部門共同聯(lián)合下發(fā)了關(guān)于《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的文件，其中明確提出，要求我國現(xiàn)有的燃煤火力發(fā)電廠的空氣排放污染物的總濃度必須達到燃氣汽輪發(fā)電廠的煙氣排放標準，即煙塵＜5 mg/m3、二氧化硫＜35 mg/m3、NOx＜50 mg/m3。早在2013年12月底，浙江省就提出有關(guān)《大氣污染物防治行動計劃（2013-2017年）》的相關(guān)文件，其中明確提出，現(xiàn)有使用的60萬千瓦以上的火力發(fā)電機組必須在2017年前完成電廠的煙氣污染物清潔排放的技術(shù)的改造，并且最終排放值達到燃機發(fā)電機組的污染物排放標準。據(jù)初步測算，“超潔凈改造”每度電增加運行成本僅在0.005～0.01元左右，而其帶來的社會效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟效益確是無價的。脫硫技術(shù)的選擇對于煙氣的處理效果具有重要影響，目前，世界各國的火力發(fā)電廠煙氣脫硫主要采用的是濕法煙氣脫硫技術(shù)，大約占85%左右，其中，石灰石-石膏法大約在36.7%，采用其他濕法技術(shù)的大約占48.3%，以濕法脫硫技術(shù)為主的國家主要有日本（98%）、美國（92%）和德國（90%）等。因而，對濕法脫硫技術(shù)對除塵的影響進行相關(guān)性的研究對于實現(xiàn)電廠煙氣“超潔凈排放”具有重要意義，本文主要分析探討了現(xiàn)有傳統(tǒng)的火力發(fā)電廠面臨的除塵問題以及提出相關(guān)指導(dǎo)性建議，以期為后期相關(guān)環(huán)保工程提供參考。

1　濕法脫硫除塵系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，我國的燃煤火力電廠的煙氣治理主要使用的典型工藝就是先脫硝，再電除塵，最終濕法脫硫，清潔尾氣煙囪排放，如圖1所示。脫硝的過程主要是去除NOx，然后電除塵的階段主要負責大氣的煙塵顆粒物的篩濾及捕捉，最終的濕法脫硫的階段主要是用來去除SOx污染物。然而，由于脫硝階段的催化劑原因，會發(fā)生SO2污染物氧化為SO3的反應(yīng)，從而使得整個濕法脫硫排放尾部的煙氣SO3明顯變多。并且脫硝還原劑氨氣在使用中會有部門側(cè)漏逃逸的現(xiàn)象。現(xiàn)行傳統(tǒng)的脫硫脫硝除塵工藝中，三氧化硫以及泄露的氨氣并不能夠得到合理的控制和去除。在濕法脫硫階段，對于控制排放尾氣的污染狀況，會產(chǎn)生兩方面作用，首先脫硫階段可以通過噴淋除霧系統(tǒng)的洗滌作用除去部門大顆粒的顆粒污染物，另一方面，也會有部分漿液會隨著霧化不完全形成夾帶，并且導(dǎo)致脫硫的產(chǎn)物再次析出，最終導(dǎo)致PM2.5空氣污染。脫硫系統(tǒng)并不能有效的去除三氧化硫空氣污染，吸收塔的設(shè)計的除霧及噴淋系統(tǒng)其對污染物的去除效果非常有限。大量SO3污染物的存在，最終通過煙囪排放，部分處于酸露點以下的SO3尾氣，會直接在煙囪內(nèi)冷凝，最終導(dǎo)致煙囪的腐蝕。由于現(xiàn)使用的濕法脫硫脫硝除塵系統(tǒng)的治理汞、SO3以及PM2.5的能力非常有限，從而會造成煙囪排放風向地下游區(qū)域會經(jīng)常出現(xiàn)石膏雨、酸雨等惡劣天氣現(xiàn)象。

2　濕法脫硫除塵系統(tǒng)提效措施

2.1后置濕式電除塵

目前，在我國的煙氣治理傳統(tǒng)典型工藝流程中，在濕法脫硫之后并沒有對最終脫硫系統(tǒng)所產(chǎn)生細小的懸浮空氣顆粒污染物進行嚴格的控制，而是直接走尾部的煙囪直接排出，完全處于一種未經(jīng)任何封閉處理，完全自由開放情況。因而，我們在脫硫系統(tǒng)之后，再增加一道濕式電除塵的階段，將其作為最后一道環(huán)保技術(shù)把關(guān)。

濕式電除塵的工作原理與干式電除塵器的原理相似，濕式電除塵在工作時，主要是水霧使粉塵凝并，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜使極板清灰，保持極板潔凈。同時由于煙氣溫度降低及含濕量增高，粉塵比電阻大幅度下降，因此濕式電除塵器的工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。由于濕式電除塵器采用水流沖洗，沒有振打裝置，不會產(chǎn)生二次揚塵。根據(jù)國外相關(guān)文獻，濕式電除塵器對酸霧、有毒重金屬以及PM10，尤其是PM2.5的微細粉塵有良好的脫除效果。所以，可以使用濕式電除塵器來控制電廠SO3酸霧，同時還具有聯(lián)合脫除多種污染物的功能。濕式電除塵器能夠解決濕法脫硫帶來的石膏雨、藍煙問題，緩解下游煙道、煙囪的腐蝕，節(jié)約防腐成本。其性能穩(wěn)定可靠、效率高，可有效收集微細顆粒物、重金屬、有機污染物等，煙塵排放可達5mg/m3以下，實現(xiàn)超低排放，徹底解決煙囪排放問題，達到“一勞永逸”的效果。

2.2除霧及噴淋系統(tǒng)的改進

2.2.1除霧系統(tǒng)的改進

加強除霧系統(tǒng)的級數(shù)，通過管式與屋脊式二級混合聯(lián)用或進行三級甚至多級疊加運用的方式，來改善除霧系統(tǒng)的除霧效果。管式除霧器能夠快速篩濾粒徑在500μm左右的霧滴，置于除霧系統(tǒng)的最前端，一方面可以將大粒徑顆粒除去，緩解后續(xù)下級除霧器的負擔，另外一方面可以起到均衡系統(tǒng)氣流流速的作用，確保后續(xù)精密除塵系統(tǒng)的工況穩(wěn)定運行，從而提高整體的除霧效率。對于多級除霧系統(tǒng)，如三級除霧系統(tǒng)，也可類似于上述二級聯(lián)用除霧系統(tǒng)進行運作，對各級各階段的除霧器進行主要去除對象進行區(qū)分，達到首先對系統(tǒng)中的粗大顆粒依次去除，再到最終的精細小微顆粒的去除，從而提高最終除塵效果。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，通過增加除霧器級數(shù)的方式，能夠使最終的霧滴濃度達到50 mg/m3以下。其次，也有相關(guān)研究學者通過改進除霧器在脫硫吸收塔內(nèi)的布置方式，使得吸收塔內(nèi)的霧滴能夠無死角的經(jīng)過除霧器，同時，也有研究發(fā)現(xiàn)，適當增加除霧器與上層煙氣出口以及下層噴淋層的距離，可以在一定程度上提高除霧的效率。

2.2.2噴淋系統(tǒng)的改進

濕法脫硫的除塵效率和吸收塔內(nèi)的噴淋系統(tǒng)也有很大的關(guān)聯(lián)，噴淋系統(tǒng)主要是用來截留并捕捉吸收塔內(nèi)的煙塵，因而，提高吸收塔內(nèi)的噴淋效果可以很大程度上降低上層煙氣出口處的煙塵濃度。目前，最常用的兩種解決方案就是增加噴淋系統(tǒng)噴嘴和改進噴嘴結(jié)構(gòu)。增加噴嘴主要是通過增加噴淋系統(tǒng)的噴淋點位來提高系統(tǒng)的噴淋密度，從而提高了系統(tǒng)煙塵被漿液捕捉的幾率，最終改善系統(tǒng)的除塵效率；改善噴嘴結(jié)構(gòu)主要是采用了覆蓋面比較廣的噴嘴頭，提高每個噴嘴與煙塵的接觸面，從而提高系統(tǒng)的除塵效率，但是一般價格都比較昂貴。同時，我們也可以考慮在系統(tǒng)的噴淋層底部通過設(shè)置聚氣環(huán)、合金托盤等措施，來增加氣液接觸的概率，以緩解吸收塔內(nèi)煙氣不經(jīng)噴淋層直接貼壁逃逸的現(xiàn)象，從而提高濕法脫硫系統(tǒng)除塵效率。

3　結(jié)語

要實現(xiàn)燃煤電廠“超潔凈排放”的宏偉目標，必須進行傳統(tǒng)濕法脫硫系統(tǒng)的升級改造。一方面，通過改善吸收塔內(nèi)的除霧噴淋系統(tǒng)，提高吸收塔除塵洗滌作用，另一方面在吸收塔后增設(shè)濕式電除塵器，將其作為電廠煙氣排放的最后一道環(huán)保技術(shù)把關(guān)，從而得以最終實現(xiàn)環(huán)保超潔凈排放，全面解決煙塵、石膏雨、PM2.5、汞、SO3、二惡英、多種重金屬、及多環(huán)芳烴等多種大氣污染物嚴重問題，最終為治理我國大氣空氣霧霾等污染問題做出突出有價值的貢獻。

［1］周長麗.濕法煙氣脫硫除塵實驗研究［D］.南京理工大學，2006.

［2］吳之瑜，李滔.石灰濕法煙氣脫硫除塵技改工程分析［J］.能源研究與利用，2004，01：37-40.

李智彪（1981—），男，湖南，本科，中級，從事脫硫脫硝除塵工作。