淺談火電廠脫硫超低排放改造技術(shù)

白琴

【摘 要】面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求，現(xiàn)運(yùn)行的脫硫技術(shù)根本無(wú)法滿足污染物排放要求，超低排放改造事業(yè)發(fā)展如火如荼。在石灰石-石膏濕法脫硫工藝超低排放改造過(guò)程中，采用濕式電除塵、單塔一體化超低排放改造技術(shù)、單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)等可完全滿足污染物達(dá)標(biāo)排放的要求，論文主要對(duì)以上三種技術(shù)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。

【Abstract】In the face of the increasingly severe environmental requirements， the existing desulfurization technology can not meet the emission requirements of pollutants at all. The development of the ultra low emission transformation industry is developing vigorously. In the ultra low emission transformation of the limestone-gypsum wet flue gas desulphurization， the discharge requirements of pollutants can be fully met by adopting wet electrostatic precipitator， single tower integrated ultra low emission transformation technology， high efficiency desulfurization and dust removal technology with single tower and two zones. The paper mainly analyzes the principles， advantages and disadvantages of the above three technologies.

【關(guān)鍵詞】超低排放；節(jié)能減排；濕式電除塵；旋匯耦合；單塔雙區(qū)高效脫硫除塵

【Keywords】ultra low emission； energy-saving and emission-reduction； wet electrostatic precipitator； spin exchange coupling； high efficiency desulfurization and dust removal technology with single tower and two zones

【中圖分類號(hào)】X773 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2018）09-0145-02

1 引言

當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境狀況總體惡化的趨勢(shì)尚未得到根本遏制，環(huán)保壓力持續(xù)加大。2014年9月12日國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家環(huán)保部、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《發(fā)改能源【2014】2093號(hào)》文件：關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020）》的通知中鼓勵(lì)其他地區(qū)現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施大氣污染物排放濃度達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的環(huán)保改造[1]。

2 改造路線

2.1 濕式電除塵

濕式電除塵技術(shù)是一種用來(lái)處理含濕氣體的高壓靜電除塵設(shè)備，主要用來(lái)除去煙氣中的塵、酸霧、氣溶膠、PM2.5等有害氣體，對(duì)霧霾天氣也有一定的治理作用。另一方面，由于存在脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶吸出，也會(huì)形成PM2.5。

在目前的煙氣治理工藝流程中，濕法脫硫之后沒(méi)有對(duì)脫硫工藝產(chǎn)生的細(xì)顆粒物進(jìn)行控制，還有煙塵、PM2.5、SO3、汞及重金屬等多種污染物直接從煙囪排出[2]，處于一種自由開(kāi)放狀態(tài)，從而導(dǎo)致煙囪風(fēng)向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象，或者有長(zhǎng)長(zhǎng)煙尾的“藍(lán)煙”現(xiàn)象。因此，在濕法脫硫裝置之后安裝濕式電除塵是最佳選擇。

濕式電除塵能夠去除90%以上的PM2.5細(xì)微粉塵、SO3煙霧，并能達(dá)到幾乎零濁度的排放，此外還能去除NH3、SO2、HCl等。在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝聚，并與粉塵在電場(chǎng)中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜可使極板清灰，保持極板潔凈，同時(shí)由于煙氣溫度降低、含濕量增高，粉塵比電阻大幅下降[3]，故其工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。與此同時(shí)，既可降低前端除塵裝置的投資和運(yùn)行成本，又能夠解決脫硫設(shè)備前場(chǎng)的緊張問(wèn)題，同時(shí)還需考慮清洗極板后進(jìn)入吸收塔的灰塵引起漿液中毒、起泡的可能，還會(huì)加大設(shè)備、管道磨損，為避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，平時(shí)運(yùn)行過(guò)程中需加大設(shè)備沖洗、廢水排放力度，盡可能延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

濕式電除塵投運(yùn)特點(diǎn)包括除塵效率不受煙塵性質(zhì)影響，采用霧化效果良好的噴嘴，在沖洗時(shí)放電極和集塵級(jí)同時(shí)通電，可保證不產(chǎn)生有害的放電現(xiàn)象；杜絕了反電暈及二次揚(yáng)塵現(xiàn)象的發(fā)生；無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，大大降低了運(yùn)行維護(hù)工作量；耗水量低，濕式電除塵配套灰處理自循環(huán)系統(tǒng)，用水量基本保持不變，循環(huán)水的補(bǔ)水量與煙氣中的含塵量呈線性關(guān)系。

2.2 單塔一體化超低排放改造技術(shù)

單塔一體化超低排放改造技術(shù)由管式除霧裝置、高效節(jié)能噴淋裝置、高效旋匯耦合脫硫除塵裝置的單塔一體化組合而成。

2.2.1 高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)

高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)可均布進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣，塔內(nèi)無(wú)偏流現(xiàn)象且產(chǎn)生氣液旋轉(zhuǎn)翻騰的湍流空間，在此空間內(nèi)氣液固三相充分接觸，大大降低了氣液膜傳質(zhì)阻力，迅速完成傳質(zhì)過(guò)程，從而達(dá)到提高脫硫效率的目的。

旋匯耦合裝置技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：①高脫硫、除塵效率，均氣效果遠(yuǎn)優(yōu)于空塔噴淋、具備超強(qiáng)的傳質(zhì)能力；②降溫速度快，經(jīng)過(guò)湍流器的高溫?zé)煔饪焖俳档?0～60℃，加快SO2吸收速率；③提高煙氣停留時(shí)間，可使反應(yīng)更充分；④液氣比較低，同等條件下比空塔噴淋低約30-40%；⑤耦合器雖會(huì)使引風(fēng)機(jī)的電耗增加，但漿液循環(huán)量大幅降低；⑥對(duì)硫含量和煙氣量波動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)，旋匯耦合器具有超強(qiáng)的傳質(zhì)能力，洗滌效果強(qiáng)。

吸收塔是通過(guò)旋匯耦合器和噴淋層共同實(shí)現(xiàn)高效脫硫的目的，隨著煙氣量的增加，噴淋層的脫硫效率逐漸降低，旋匯耦合器的脫硫效率逐漸提高，所以煙氣量和煙氣溫度波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)綜合脫硫效率較為穩(wěn)定。

2.2.2 高效節(jié)能噴淋技術(shù)

高效節(jié)能噴淋技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在優(yōu)化的噴淋布置方式，打造合理的覆蓋率，單層漿液覆蓋率可達(dá)到300%以上；利用高效噴嘴組合，在提升自身霧化效果的同時(shí)提高了二次碰撞的效果；設(shè)置防壁流裝置，避免氣液短路。

2.2.3 管束式除塵技術(shù)

管束式除塵技術(shù)是指煙氣通過(guò)分離器，產(chǎn)生高速離心運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下，霧滴與煙塵向筒體壁面運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互碰撞、凝聚成較大的液滴，液滴被拋向筒體內(nèi)壁表面，與壁面附著的液膜層接觸后湮滅，實(shí)現(xiàn)霧滴與塵的脫除。在分離器之間設(shè)置增速器、導(dǎo)流環(huán)、匯流環(huán)，提升氣流的離心運(yùn)動(dòng)速度，并維持合適的氣流分布狀態(tài)，以控制液膜厚度，控制氣流的出口狀態(tài)，防止液滴的二次夾帶。

2.3 單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)

單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)利用塔內(nèi)漿液pH的不同進(jìn)行分區(qū)，吸收塔由上而下依次為酸性區(qū)（pH為4.9-5.5）、中性區(qū)、堿性區(qū)（pH位5.1-6.3），由分區(qū)調(diào)節(jié)器和氧化空氣管道將酸堿區(qū)分開(kāi)，分區(qū)的關(guān)鍵在于防止下部漿液向上返混，中性區(qū)被氧化充分的漿液由石膏排出泵排至脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水、外輸，向堿性區(qū)域注入的吸收劑，通過(guò)射流攪拌充分懸浮后由循環(huán)漿液泵抽取打至噴淋層洗滌SO2。

單塔雙區(qū)高效脫硫技術(shù)特點(diǎn)：①適合高含硫或高效率場(chǎng)合；②漿池pH分區(qū)，氧化區(qū)4.9-5.5生成高純石膏，吸收區(qū)5.3-6.1高效脫除SO2；③漿池小，停留時(shí)間為3min，并且無(wú)任何塔外循環(huán)吸收裝置，配套的有射流攪拌措施，塔內(nèi)無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌設(shè)施，檢修維護(hù)方便；④吸收劑的利用率高、石膏純度最高；⑤脫硫系統(tǒng)運(yùn)行阻力低。

單塔雙區(qū)高效脫硫技術(shù)對(duì)漿液噴淋區(qū)實(shí)施的強(qiáng)化措施包括：①噴淋層層數(shù)在3層以上，每層有充足的覆蓋率，通過(guò)多層覆蓋效果保證煙氣在塔內(nèi)橫截面上得到充分的洗滌；②降低噴嘴流量，增加噴嘴密度，提高覆蓋率；③選用特殊噴嘴，增強(qiáng)二次霧化，提高噴嘴背壓，降低漿液噴淋粒徑；④噴嘴布置疏密有致，以及選取合適的噴嘴型式。為防止煙氣在塔壁處“短路”而降低脫硫效率，噴淋層之間設(shè)置提效環(huán)，在塔壁處阻擋短路煙氣，使其向中心區(qū)域流動(dòng)?？账魉偈芪账睆接绊懽畲螅瑹煔庵械腟O2吸收時(shí)間與空塔流速成反比，即吸收塔直徑越大，空塔流速越低，SO2吸收時(shí)間越長(zhǎng)，脫硫效果越好；流場(chǎng)和除霧器要求的空塔流速有一定范圍，不宜過(guò)低或過(guò)高；綜合各種因素，空塔流速宜選用3.4～3.8m/s。

單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)通過(guò)不同的pH區(qū)域發(fā)揮不同的作用，既能達(dá)到污染達(dá)標(biāo)排放，又有助于石膏的結(jié)晶和產(chǎn)生，是火電廠脫硫區(qū)域超低排放改造不錯(cuò)的選擇。

依據(jù)本電廠脫硫區(qū)域超低排放改造路線，主要采用添加噴淋層、高效除霧器、提效環(huán)、托盤(pán)、氧化風(fēng)機(jī)改造等方法結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放。添加一層噴淋層來(lái)增加吸收塔液氣比，從而延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間和增大氣液接觸面積，與此同時(shí)吸收塔內(nèi)壓降增加、引風(fēng)機(jī)電流增大。每層噴淋層處均設(shè)有用于聚攏煙氣的提效環(huán)，防止煙氣逃逸；塔中部設(shè)置托盤(pán)，煙氣托盤(pán)是一種兩相逆流篩孔板，孔徑一般25-40mm，在篩孔板上表面設(shè)有高約300mm的單元隔離板，將上表面隔離成一個(gè)個(gè)單元，使煙氣在托盤(pán)上表面形成泡沫層，同時(shí)漿液從中落下，氣流和液流之間有規(guī)律地脈動(dòng)，間歇通過(guò)下方，使吸收區(qū)的氣液均勻，間接提高脫硫效率。氧化風(fēng)機(jī)采用效率更高的離心風(fēng)機(jī)，保證SO2吸收反應(yīng)的正常進(jìn)行，減少塔內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，并保證石膏品質(zhì)良好。

諸多電廠脫硫區(qū)域超低排放改造后會(huì)出現(xiàn)吸收塔溢流、起泡現(xiàn)象，為減少此現(xiàn)象的發(fā)生頻率，需進(jìn)行廢水系統(tǒng)的增容改造，加大廢水排放出力和提高污泥質(zhì)量；嚴(yán)格控制除霧器沖洗頻率，吸收塔液位避免過(guò)高；加強(qiáng)與電廠溝通，保證吸收塔入口二氧化硫和煙塵含量、工藝水品質(zhì)等。

以上超低排放改造技術(shù)已得到各大火電廠廣泛使用，改造后出現(xiàn)漿液循環(huán)泵切換時(shí)出口二氧化硫降為0mg/Nm3的現(xiàn)象，也有電廠為避免此現(xiàn)象的發(fā)生采用變頻式漿液循環(huán)泵，更有效、更經(jīng)濟(jì)、更可控的運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

【1】朱國(guó)宇.脫硫運(yùn)行技術(shù)問(wèn)答1100題[M].北京：中國(guó)電力出版社，2015.

【2】曾庭華.火電廠二氧化硫超低排放技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2017.

【3】電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.脫硫值班員[M].北京.中國(guó)電力出版社，2007.