聯(lián)合脫硫除塵技術(shù)在燃煤鍋爐超低排放改造中的應(yīng)用

林英國，曹光榮

（山東銘翔環(huán)保科技有限公司，濟(jì)南 250100）

聯(lián)合脫硫除塵技術(shù)在燃煤鍋爐超低排放改造中的應(yīng)用

林英國，曹光榮

（山東銘翔環(huán)?？萍加邢薰荆瑵?jì)南 250100）

近年來，國家愈發(fā)重視環(huán)境保護(hù)工作，對現(xiàn)有燃煤鍋爐提效改造和新建燃煤鍋爐實(shí)現(xiàn)超低排放提出了新要求，并給出了具體排放限值。本文概述了除塵技術(shù)、燃煤脫硫技術(shù)的分類及發(fā)展，并結(jié)合最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求，總結(jié)出一條經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的超低排放技術(shù)線路，以期實(shí)現(xiàn)除塵系統(tǒng)和脫硫系統(tǒng)的協(xié)同治理。這樣一來，每個(gè)裝置在脫除其目標(biāo)污染物的同時(shí)，協(xié)同脫除其他污染物，在實(shí)現(xiàn)超低排放目標(biāo)的同時(shí)降低能耗、物耗，有助于真正達(dá)到污染物共同去除的目標(biāo)。

除塵；脫硫；超低排放；聯(lián)合；協(xié)同治理

隨著大氣污染防治工作的推進(jìn)，環(huán)保要求日益嚴(yán)格，污染物減排的政策不斷推出，標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高。2015年底《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》實(shí)施，要求全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實(shí)現(xiàn)超低排放（在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、SO2、NOx排放濃度分別不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3）。國家標(biāo)準(zhǔn)愈發(fā)嚴(yán)格，對現(xiàn)有燃煤鍋爐提效改造及新建燃煤鍋爐實(shí)現(xiàn)超低排放提出了新要求。

現(xiàn)階段，NOx的脫除方式比較單一，因此超低排放的研究方向主要集中于脫硫和除塵兩個(gè)方面。如何將脫硫和除塵技術(shù)聯(lián)合起來，高效協(xié)同治理，實(shí)現(xiàn)超低排放，是當(dāng)前面臨的一大難題。

1 高效污染物脫除技術(shù)

1.1 除塵技術(shù)的分類及發(fā)展

按照捕集機(jī)理，除塵技術(shù)可分為機(jī)械除塵、靜電除塵、過濾除塵器等。

1.1.1 機(jī)械除塵

機(jī)械除塵是指利用重力、離心力等原理來除塵。常見機(jī)械除塵器的設(shè)備有重力除塵器和旋風(fēng)多管除塵器等。其原始設(shè)備構(gòu)造簡單、成本低、自動化程度低，除塵效率也較低。但隨著技術(shù)的發(fā)展，一種新型的管束除塵除霧器應(yīng)運(yùn)而生，其工作原理是利用凝聚、捕悉和湮滅的原理，在煙氣高速湍流、劇烈混合、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的過程中，將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。實(shí)踐證明，該技術(shù)效率高，聯(lián)合其他除塵設(shè)備，完全可以達(dá)到粉塵的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2 靜電除塵

它是利用靜電吸附原理，含塵氣體經(jīng)過高壓靜電場時(shí)被電離，帶負(fù)電的氣體離子，在電場力的作用下向陽極運(yùn)動，放電后塵粒沉積，凈化后的煙氣排出除塵器外。市場上常見的電袋復(fù)合除塵器的前級電除塵區(qū)和濕式電除塵器就是利用該原理。該方法除塵效率高，可達(dá)99%，而且能夠捕集超細(xì)粉塵，完全可以實(shí)現(xiàn)粉塵的超低排放。其中的代表濕式電除塵憑借除塵效率高、操作便捷、無運(yùn)動部件、無二次揚(yáng)塵、維護(hù)費(fèi)用低、工期短、可與其他煙氣治理設(shè)備相互結(jié)合、設(shè)計(jì)形式多樣化等優(yōu)點(diǎn)，在超低排放項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用。

1.1.3 過濾除塵

過濾除塵是指含塵煙氣通過濾料將塵粒捕集分離，除塵效率較高。布袋除塵是其中最常用且高效的除塵方法，除塵率可以達(dá)到99.9%。除塵布袋多使用無紡布、針刺氈等材料做成，可對煙氣中的細(xì)微顆粒粉塵進(jìn)行過濾。目前市場已有可以達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的布袋。其缺點(diǎn)是不耐高溫，易受腐蝕、水汽等影響，這使其適用范圍與便捷性受到限制。

1.2 燃煤脫硫技術(shù)的分類及發(fā)展

SO2脫除技術(shù)有許多種，當(dāng)前使用的SO2減排手段可分為三大類：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫及燃燒后脫硫。

1.2.1 燃燒前脫硫技術(shù)

它主要是采用物理或化學(xué)方式對原煤進(jìn)行清洗，將煤中的硫除掉，使煤得以凈化。其中，煤的物理凈化技術(shù)是目前世界上應(yīng)用最廣泛的燃燒前脫硫技術(shù)，但不能脫除煤中有機(jī)硫，脫除率也不高。化學(xué)法脫硫多針對煤中的有機(jī)硫，主要利用不同的化學(xué)反應(yīng)，將煤中的硫轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌螒B(tài)的硫而使之分離。

1.2.2 燃燒中脫硫技術(shù)

它主要是指當(dāng)煤在爐內(nèi)燃燒時(shí)，向爐內(nèi)加入固硫劑，如CaCO3、CaO或MgO等粉末，使煤中的硫轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，隨爐渣排出，達(dá)到脫硫的目的。該技術(shù)效率較低，只能在一定程度上降低煙氣中的硫含量，不能從根本上解決煙氣的污染問題。此技術(shù)目前問題較多，存在結(jié)渣、磨損和堵塞，影響鍋爐燃燒效率等難題，鍋爐改造難度大。

1.2.3 燃燒后脫硫技術(shù)

它是指對燃燒后產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行脫硫。該技術(shù)比較成熟，脫硫率高。按脫硫的方式一般可分為干法、半干法和濕法三大類。濕法煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫效率高、技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、對煤種變化適應(yīng)強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、建設(shè)費(fèi)用高、副產(chǎn)物和廢水難處理等問題。干法煙氣脫硫技術(shù)具有無廢水、無腐蝕、凈化后煙氣溫度高等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低、反應(yīng)速度慢、影響鍋爐燃燒效率等問題。半干法煙氣脫硫技術(shù)兼有干法與濕法的一些特點(diǎn)，不產(chǎn)生廢水，固體廢棄物可以綜合利用，投資運(yùn)營成本低，適用于中低硫煤種，但也存在操作不當(dāng)容易引起濕壁、粘壁等，在大型鍋爐中運(yùn)行不穩(wěn)定、脫硫效率不高、達(dá)不到超低排放標(biāo)準(zhǔn)等問題。

目前，脫硫技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的為石灰石-石膏法。近年來，隨著對石灰石-石膏法工藝的深入研究和不斷改進(jìn)，如單塔雙循環(huán)技術(shù)、合金托盤等新技術(shù)的改善和應(yīng)用，使該技術(shù)問題逐步得到妥善解決。

2 超低排放路線探討

結(jié)合多種高效脫硫除塵技術(shù)，筆者總結(jié)出多種有效的超低排放技術(shù)路線。其中一種已經(jīng)在中小鍋爐環(huán)保改造實(shí)踐中得到驗(yàn)證，下面將重點(diǎn)介紹其除塵部分和脫硫部分。該線路可簡單概括為：低氮燃燒→煙氣脫硝（SCR/SNCR）→布袋除塵器→石灰石-石膏法脫硫→濕式靜電除塵器/管束除塵除霧器→煙囪[1]。

2.1 除塵部分

除塵部分主要采用超低布袋除塵器+濕式電除塵器/管束除塵除霧器聯(lián)合方案。該聯(lián)合方案以布袋除塵器作為前端粉塵收集裝置，可脫除煙氣中絕大部分的細(xì)顆粒物，使后續(xù)工藝中粉塵對濕法脫硫的影響大大降低。最后端的濕式電除塵器/管束除塵除霧器，可捕集超細(xì)顆粒，進(jìn)一步脫除煙氣中的超細(xì)顆粒物，實(shí)現(xiàn)煙塵的精處理[2]。此外，采用水流沖洗，沒有振打，不會產(chǎn)生二次揚(yáng)塵。實(shí)踐證明，該裝置還具有聯(lián)合脫除多種污染物的功能，能夠極大程度地減少石膏雨的出現(xiàn)。這兩種除塵的聯(lián)合，除塵效率高（排放濃度可以長期低于5 mg/m3），運(yùn)行穩(wěn)定，既能滿足嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，又增加運(yùn)營可靠性，降低除塵成本。

2.2 脫硫部分

脫硫部分主要采用石灰石-石膏法脫硫，但是傳統(tǒng)的石灰石-石膏法脫硫效率已不能滿足最新的環(huán)保要求。因此，需要對該技術(shù)進(jìn)行改造升級。現(xiàn)在比較成熟的改造技術(shù)有單塔雙循環(huán)技術(shù)、單塔多噴淋技術(shù)和托盤脫硫技術(shù)的聯(lián)合。

單塔雙循環(huán)脫硫技術(shù)指在一座吸收塔內(nèi)完成了兩次脫硫，達(dá)到了雙塔串聯(lián)效果。它是利用兩級石灰石-石膏法噴淋空塔串聯(lián)運(yùn)行，煙氣經(jīng)過兩級塔，兩次疊加，脫掉煙氣中剩余大部分SO2，總的脫硫效率可大于98%。該技術(shù)在不改變石灰石作為脫硫劑的條件下，能夠充分利用原有脫硫裝置，有效提高脫硫效率，減少二氧化硫和粉塵排放量。

托盤脫硫技術(shù)，即在傳統(tǒng)的脫硫塔噴淋層下部，增加1～2層托盤。其主要作用有：一是均布煙氣氣流，使煙氣通過托盤時(shí)均勻地分布在一個(gè)平面；二是增大氣液接觸面和接觸機(jī)會，使吸收液與煙氣充分接觸，使脫硫反應(yīng)更快更徹底，提高脫除效率。

單塔多噴淋技術(shù)本質(zhì)是提高脫硫塔的液氣比，一般采用增加噴淋層數(shù)和增大噴淋密度兩種方式。這兩種方式增大了氣液接觸表面積，提高了吸收液覆蓋率，強(qiáng)化了氣液間的傳質(zhì)，提高了系統(tǒng)的脫硫效率。

單塔雙循環(huán)技術(shù)、單塔多噴淋技術(shù)和托盤脫硫技術(shù)的聯(lián)合，既可以保留傳統(tǒng)脫硫方法的優(yōu)點(diǎn)，又能夠提高脫硫效率，脫硫效率高達(dá)98%，而且改造簡單，建設(shè)運(yùn)營成本低，技術(shù)成熟，完全符合現(xiàn)在超低排放的要求。

2.3 脫硫除塵聯(lián)合作用

在該條技術(shù)線路中，除塵系統(tǒng)位于兩端，脫硫系統(tǒng)在中間，鍋爐煙氣經(jīng)布袋除去大部分粉塵，再進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，減少了飛灰粉塵對脫硫系統(tǒng)的影響，有利于脫硫系統(tǒng)性能的發(fā)揮[1]。同時(shí)，脫硫系統(tǒng)對煙氣的凈化，有利于電除塵進(jìn)一步對煙氣精處理，使排放數(shù)據(jù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排放標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了低能耗、高效率的超低排放目標(biāo)。

3 結(jié)語

當(dāng)前，我國大多數(shù)燃煤鍋爐所采用的污染物治理設(shè)施，是在不同時(shí)期針對不同污染物、不同治理標(biāo)準(zhǔn)改造或加裝的，每個(gè)污染物治理設(shè)施功能單一，各設(shè)備之間不能協(xié)調(diào)兼容，難以整體協(xié)同運(yùn)行，甚至?xí)嗷ジ蓴_，導(dǎo)致不同設(shè)備前后之間的不利影響，造成能耗大、藥品消耗多、設(shè)備繁瑣、操作復(fù)雜、運(yùn)維困難，甚至排放不達(dá)標(biāo)。

超低排放技術(shù)路線中的各個(gè)污染物脫除設(shè)施分別針對不同的污染物進(jìn)行脫除，但各個(gè)設(shè)施間并不是簡單的串聯(lián)關(guān)系。為此，實(shí)現(xiàn)煙塵、SO2和NOx的超低排放，既要合理規(guī)劃技術(shù)路線，提高除塵、脫硫、脫硝等各個(gè)環(huán)節(jié)的脫除效率，保證每個(gè)設(shè)施脫除其目標(biāo)污染物；又要綜合考慮除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)和脫硝系統(tǒng)之間的協(xié)同關(guān)系，合理設(shè)計(jì)綜合技術(shù)線路，使所有設(shè)施聯(lián)合作用，協(xié)同脫除其他污染物或?yàn)橄掠窝b置脫除污染物創(chuàng)造有利條件。這有助于在實(shí)現(xiàn)超低排放目標(biāo)的同時(shí)降低能耗、物耗，真正達(dá)到污染物共同去除的目標(biāo)。

1 孟 磊．燃煤火電廠超低排放改造技術(shù)路線研究[J]．科技傳播，2015，7（24）：98-100.

2 盧泓樾．燃煤機(jī)組煙氣污染物超低排放研究[J]．電力科技與環(huán)保，2014，30（5）：8-11.

Application of Combined Desulfurization and Dust Removal Technology in Ultra-low Emission of Coal - Fired Boilers

Lin Yingguo, Cao Guangrong
(Shandong Mingxiang Environmental Protection Technology Co., Ltd., Jinan 250100, China)

In recent years, the state has paid more attention to the environmental protection work, put forward new requirements for the existing coal-fired boiler and the new low-emission coal-fired boilers, and gives the specific emission limits.This paper summarizes the classification and development of dust removal technology and coal desulphurization technology.Based on the requirements of the latest environmental protection standards, this paper summarizes a proven ultra low emission technology line in order to achieve synergistic control of dust removal system and desulfurization system.In this way, each device in the removal of its target pollutants at the same time, synergistic removal of other pollutants, in achieving ultra-low emission targets while reducing energy consumption, material consumption, help to achieve the common goal of common pollutants.

dust removal; desulfurization; ultra low emission; combined; coordinated governance

X77

A

1008-9500(2017)10-0072-03

2017-08-19

林英國（1966-），男，山東濟(jì)南人，環(huán)境工程師，研究方向：環(huán)境污染防治。