關(guān)于燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放改造措施的討論

楊正波(北新集團(tuán)建材股份有限公司，北京 102209)

0 引言

《燃煤節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》是由國(guó)家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部門以及能源局共同制定并頒發(fā)的，其明確指出，目前燃煤熱風(fēng)爐中脫硫除塵管理工作的重點(diǎn)核心要素就是超低排放。其中在燃煤熱風(fēng)爐進(jìn)行脫硫除塵超低排放時(shí)，二氧化硫的濃度不可超出35mg/m3，氮氧化物的濃度不得超過(guò)55mg/m3。該計(jì)劃的發(fā)布加快了燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放政策的落實(shí)進(jìn)度，而且也擴(kuò)大了脫硫除塵技術(shù)的應(yīng)用范圍。

1 脫硫除塵技術(shù)特征及原理

1.1 脫硫除塵技術(shù)的特征

脫硫除塵技術(shù)在燃煤熱風(fēng)爐中應(yīng)用時(shí)，主要選用的是監(jiān)測(cè)事故狀況、沖擊高溫?zé)煔獾炔呗?，為脫硫塔之間能夠順利完成互相轉(zhuǎn)化、防堵手段切實(shí)可行提供了有力保障。而且為了加強(qiáng)脫硫技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的安全度和可靠度，可使用石灰石、石膏脫硫、噴淋煙氣脫硫等技術(shù)工藝。健全優(yōu)化系統(tǒng)基本功能，使其界面保持清晰，同時(shí)合理改造與其相對(duì)應(yīng)的吸收設(shè)施，如此方能將噴頭噴淋所具備的優(yōu)勢(shì)予以充分吸收，將噴淋覆蓋率控制在25%左右即可[1]。除此之外，脫硫除塵系統(tǒng)還具備整機(jī)使用期限至少為35 年，可將殼體和陽(yáng)極管束進(jìn)行無(wú)縫銜接，該行徑極大增強(qiáng)了除塵效率。此外，還可以應(yīng)用恒流源管控設(shè)施，可以杜絕拉弧，加強(qiáng)安全性能，從而在捕集污染物時(shí)更加高效。

1.2 脫硫除塵技術(shù)的基本原理

燃煤熱風(fēng)爐在超低排放環(huán)節(jié)所應(yīng)用的主要是脫硫技術(shù)與除塵技術(shù)，其基本原理為：選取煙氣脫硫技術(shù)與石灰石，之后通過(guò)石膏濕法煙氣脫硫工藝，與除塵技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，增加了非金屬導(dǎo)電玻璃除塵器與脫硫塔的利用率。脫硫環(huán)節(jié)主要包含了配置石灰石漿液設(shè)備、吸收污染物體系、煙氣系統(tǒng)、吸收漿液體系、石膏脫水體系以及空氣壓縮體系等眾多方面，脫硫除塵基本流程是在石灰石粉中加入適量水進(jìn)行攪拌，之后將其放進(jìn)吸收劑中，通過(guò)泵吸收方式推動(dòng)煙氣與吸收塔的有機(jī)結(jié)合，其中CaCO3與煙氣中的SO2產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)生成了硫酸鈣CaSO4，當(dāng)其充分飽和之后會(huì)轉(zhuǎn)化成為CaSO4·2H2O。最后煙氣中所含有的水汽通過(guò)非金屬導(dǎo)電玻璃出現(xiàn)了冷凝變化并沉積，之后會(huì)在陰陽(yáng)級(jí)表層成為水膜，該水膜在流動(dòng)狀態(tài)下成為了所沉積介質(zhì)的重要清洗設(shè)施，加快了混液物的排出。

2 超低排放改造原則

“因地制宜、因煤制宜、因爐制宜、統(tǒng)一籌劃、共同協(xié)調(diào)、兼顧發(fā)展”這是燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放技術(shù)改造過(guò)程中需要遵循的幾項(xiàng)基本原則。對(duì)脫硫除塵技術(shù)是否純熟、安全、占地面積大小、是否經(jīng)濟(jì)實(shí)用等原則也要充分進(jìn)行考慮，并滿足燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵技術(shù)的基本需求。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，要嚴(yán)格遵守該技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益，同時(shí)也要注重安全生產(chǎn)、安全施工，提升技術(shù)可靠度，有助于后續(xù)環(huán)節(jié)的維護(hù)工作。在燃煤熱風(fēng)爐改造超低排放環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)適時(shí)選取鈣基濕法脫硫設(shè)施將脫硫除塵技術(shù)水平予以提高，借此減少所占場(chǎng)地面積，只有制定科學(xué)、合理、有效、簡(jiǎn)便、快捷、安全的超低排改造方案，方能為質(zhì)量、工期提供有力保障。

3 燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放改造措施

3.1 除塵技術(shù)

3.1.1 電除塵技術(shù)

該技術(shù)的原理主要是利用高壓靜電場(chǎng)所具備的特殊性，將位于電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道中的煙氣予以電離，令陰極與陽(yáng)極兩個(gè)極板之間產(chǎn)生大批正負(fù)離子與自由電子，同時(shí)將煙粉塵顆粒和電離粒子在經(jīng)過(guò)電場(chǎng)時(shí)，與這些正負(fù)離子、自由電子進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，生成荷電粒子，之后該粒子受到電場(chǎng)力的影響紛紛往異極電極板移動(dòng)，而且極板表層會(huì)有部分荷電粒子堆積，這會(huì)使得煙氣中的塵粒和氣體產(chǎn)生分離，從而將煙氣得到凈化[2]。

除此之外，電除塵器在日常運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)開(kāi)啟振打裝置，并定好時(shí)間，將位于極板表層的煙塵通過(guò)振打、自重，最終掉落放置在電除塵器下的灰斗中，同時(shí)也要定期對(duì)灰斗進(jìn)行清理打掃，保證電除塵器的除塵質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。

3.1.2 電袋復(fù)合除塵技術(shù)

該技術(shù)主要是通過(guò)靜電以及過(guò)濾進(jìn)行除塵，其能夠?qū)⑶凹?jí)高壓靜電廠充分予以利用，使其令煙氣中塵粒與電離粒子進(jìn)行有效結(jié)合生成荷電粒子，從而能夠?qū)煔庵写蠖鄶?shù)塵粒去除，進(jìn)而大大減低濾袋區(qū)內(nèi)煙氣中所含塵粒濃度，如此方可有效避免由于粗顆粒對(duì)濾袋的沖刷而使其發(fā)生磨損，同時(shí)也減輕了濾袋的負(fù)重，增加了濾袋的使用年限，還能夠有效取出塵粒。

經(jīng)過(guò)多次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國(guó)燃煤熱風(fēng)爐在除塵時(shí)使用電除塵器居多，同時(shí)大多數(shù)燃煤熱風(fēng)爐紛紛選取電袋復(fù)合技術(shù)來(lái)改造提升電除塵器的除塵效率與質(zhì)量。該方式具備以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，分別為：①應(yīng)用范圍較廣，通常應(yīng)用于已經(jīng)開(kāi)始運(yùn)行，然而無(wú)法滿足超低排放需求的電除塵器中；②施工流程簡(jiǎn)便，造價(jià)低，能夠充分利用原有電除塵器的結(jié)構(gòu)與部品，施工地點(diǎn)只有一個(gè)，即除塵器進(jìn)出口，大大節(jié)約了改造成本；③完成改造改造之后，電除塵器的系統(tǒng)能夠平穩(wěn)健康長(zhǎng)久的運(yùn)行，且不會(huì)由于煤種產(chǎn)生變更而受到影響，同時(shí)減小了電除塵器系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)阻力，延長(zhǎng)了濾袋的使用期限，降低了污染物在排放時(shí)的濃度。

3.2 脫硝改造

優(yōu)化完善脫銷系統(tǒng)中自動(dòng)控制體系。系統(tǒng)要充分了解并深入分析機(jī)組實(shí)際工作狀況、入口NOx濃度的具體變更等方面，從而將NOx濃度后期如何變動(dòng)的態(tài)勢(shì)進(jìn)行合理預(yù)估，同時(shí)根據(jù)其分析數(shù)據(jù)也能及早對(duì)噴入NH3(氨氣)的數(shù)量予以有效控制。此外，通過(guò)對(duì)NOx濃度后期變化態(tài)勢(shì)的預(yù)估也能夠預(yù)先得知入口NOx濃度的具體變化，并即刻噴射適量NH3(氨氣)對(duì)NOx濃度的排放量進(jìn)行合理掌控。

3.3 組合改造

為了滿足國(guó)家對(duì)燃煤企業(yè)排放技術(shù)的各種需求，同時(shí)也為了加強(qiáng)減少排放量的成效，在單一減排技術(shù)已經(jīng)有所成就之后，眾多燃煤企業(yè)開(kāi)始熱切關(guān)注組合路線的超低排放改造方式。經(jīng)過(guò)將多個(gè)不同技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，使其形成了組合路線，其中，有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本造價(jià)低的，有投入資金額度較小的。以大型火電廠脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造為例，經(jīng)過(guò)對(duì)其的估算得出，該改造方式的投資額度大概為3000～6000 萬(wàn)人民幣之間，其中停機(jī)工期能夠控制在兩個(gè)月之內(nèi)，該組合路線被公認(rèn)為如今造價(jià)成本較低的改造方式之一。

除此之外，還有其他的組合線路也在各大燃煤企業(yè)中受到了良好的應(yīng)用，且取得了不菲的成績(jī)，比如：脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+凈煙氣加熱系統(tǒng)、單塔雙分區(qū)脫硫除塵技術(shù)+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+濕式電除塵以及脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+濕式電除塵等眾多形式的組合路線[3]。通常情況下，對(duì)新建機(jī)組而言，最好是選用組合技術(shù)開(kāi)展改造工作，并且改造機(jī)組因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)環(huán)保設(shè)施與電廠場(chǎng)地環(huán)境的限制性，應(yīng)當(dāng)結(jié)合所建機(jī)組的具體狀況來(lái)選擇最為合理、最為有效的改造方式。

3.4 漿液池改造

石膏氧化結(jié)晶與漿液循環(huán)停駐的重要場(chǎng)地就是漿液池，基于此，一定要不斷研究分析超低排放改造策略，結(jié)合實(shí)際情況與基本需求對(duì)漿液池與高漿液池的數(shù)量進(jìn)行合理規(guī)劃，定期更換拌合設(shè)備，可保證燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放改造工作能夠有序開(kāi)展。此外，還要多加注意漿液停留時(shí)間的長(zhǎng)短，以及循環(huán)過(guò)程中漿液量多少，并對(duì)其進(jìn)行合理管控，同時(shí)也要重視漿液池會(huì)對(duì)漿液循環(huán)階段停留時(shí)長(zhǎng)產(chǎn)生影響，并使其降至最低，最后對(duì)漿液中所含pH 值與脫硫除塵技術(shù)效果的關(guān)系進(jìn)行深入、全方位的分析探究。在深入化改在策略時(shí)，可應(yīng)用pH 值分段方式，譬如：系統(tǒng)上半部分的pH 值在5.3 時(shí)，能夠幫助氧化與石膏結(jié)晶；下半部分的pH 值為6.1 時(shí)，能夠方便石灰石供漿與循環(huán)漿液的抽取操作。其中單塔雙區(qū)技術(shù)使得循環(huán)漿液的脫硫除塵標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計(jì)需求相符，同時(shí)也使pH 值滿足了設(shè)計(jì)需求，從而將脫硫除塵效率與質(zhì)量得到了極大提高。

3.5 除霧器改造

在鈣基濕法脫硫中的除霧器屬性與煙塵排放濃度有著重要影響，所以在改造超低排放時(shí)，一定要選取高效率的除霧器將所夾帶的漿液予以有效攔截。市面上較為普遍的高效率除霧器有兩種，一種是管束式旋流除霧器，一種是多級(jí)高校屋脊式除霧器。其中前者目前已經(jīng)注冊(cè)了專利，因此在超低排放項(xiàng)目中會(huì)受到一定局限性與約束性，所以本文對(duì)多級(jí)高效屋脊式除霧器做重要闡述。

目前燃煤熱風(fēng)爐在改造超低排放項(xiàng)目時(shí)，一般會(huì)選擇三級(jí)高效屋脊式除霧器或者是一級(jí)管式+三級(jí)高效屋脊式除霧器[4]。與一般屋脊式除霧器不同，高效除霧器有三個(gè)等級(jí)，單純折流板片為一級(jí)葉片；帶單鉤片的為二級(jí)葉片；帶雙鉤片的為三級(jí)葉片。

其中三級(jí)高效屋脊式除霧器在去除粒徑偏小的液滴時(shí)效率較高，而在去除粒徑為20μm 的液滴時(shí)，效率則一般。不僅如此，帶雙鉤片的除霧器每一級(jí)葉片之間的距離會(huì)慢慢減小，同時(shí)也會(huì)設(shè)計(jì)更加科學(xué)更加合理的葉片傾斜角度，該行徑使得三級(jí)高效屋脊式除霧器不僅擁有效果良好的除霧性能之外，而且也擁有極低的壓降，使得該壓降維持在250Pa 以內(nèi)。除此之外，三級(jí)高效屋脊式除霧器還能有效控制煙氣中霧滴所含量，使其保持在20mg/Nm3以內(nèi)，不僅能夠?qū)煔庵兴瑤У墓腆w顆粒物數(shù)量進(jìn)行合理掌控，而且也能為煙塵的超低排放提供強(qiáng)有力保障。

通過(guò)上述改造以及對(duì)相關(guān)企業(yè)中燃煤熱風(fēng)爐的調(diào)查得出結(jié)論，將入口位置的煙氣濃度控制在4300mg/Nm3，脫硫效率可高達(dá)≥97.2%，這使得出口位置的SO2排放濃度＜50mg/Nm3，此外，選取3 層屋脊式除霧器+1 級(jí)除霧器可確保出口位置的煙氣攜帶霧滴量≤20mg/Nm3。

4 結(jié)語(yǔ)

貫徹落實(shí)燃煤熱風(fēng)爐中脫硫除塵超低排放改造措施，并對(duì)治理污染物的多個(gè)不同設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性、合作性以及統(tǒng)一性進(jìn)行充分考慮，令其組合成為具備較高安全性、較強(qiáng)可靠性的脫硫除塵技術(shù)。并對(duì)脫硫除塵技術(shù)的基本原理進(jìn)行充分認(rèn)知與了解，選擇石灰石-石膏脫硫-脫硫除塵一體化的改造方案對(duì)燃煤熱風(fēng)爐超低排放進(jìn)行改造，并合理掌控?zé)煔庵兴瑤Ч腆w數(shù)量，唯有如此，方能保證超低排放改造工作的效率與質(zhì)量。