聯合脫硫除塵技術在燃煤鍋爐超低排放改造中的應用

林英國，曹光榮

（山東銘翔環?？萍加邢薰?，濟南 250100）

聯合脫硫除塵技術在燃煤鍋爐超低排放改造中的應用

林英國，曹光榮

（山東銘翔環?？萍加邢薰?，濟南 250100）

近年來，國家愈發重視環境保護工作，對現有燃煤鍋爐提效改造和新建燃煤鍋爐實現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、燃煤脫硫技術的分類及發展，并結合最新環保標準的要求，總結出一條經實踐檢驗的超低排放技術線路，以期實現除塵系統和脫硫系統的協同治理。這樣一來，每個裝置在脫除其目標污染物的同時，協同脫除其他污染物，在實現超低排放目標的同時降低能耗、物耗，有助于真正達到污染物共同去除的目標。

除塵；脫硫；超低排放；聯合；協同治理

隨著大氣污染防治工作的推進，環保要求日益嚴格，污染物減排的政策不斷推出，標準也不斷提高。2015年底《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》實施，要求全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放（在基準氧含量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）。國家標準愈發嚴格，對現有燃煤鍋爐提效改造及新建燃煤鍋爐實現超低排放提出了新要求。

現階段，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方面。如何將脫硫和除塵技術聯合起來，高效協同治理，實現超低排放，是當前面臨的一大難題。

1 高效污染物脫除技術

1.1 除塵技術的分類及發展

按照捕集機理，除塵技術可分為機械除塵、靜電除塵、過濾除塵器等。

1.1.1 機械除塵

機械除塵是指利用重力、離心力等原理來除塵。常見機械除塵器的設備有重力除塵器和旋風多管除塵器等。其原始設備構造簡單、成本低、自動化程度低，除塵效率也較低。但隨著技術的發展，一種新型的管束除塵除霧器應運而生，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、旋轉運動的過程中，將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。實踐證明，該技術效率高，聯合其他除塵設備，完全可以達到粉塵的超低排放標準。

1.1.2 靜電除塵

它是利用靜電吸附原理，含塵氣體經過高壓靜電場時被電離，帶負電的氣體離子，在電場力的作用下向陽極運動，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合除塵器的前級電除塵區和濕式電除塵器就是利用該原理。該方法除塵效率高，可達99%，而且能夠捕集超細粉塵，完全可以實現粉塵的超低排放。其中的代表濕式電除塵憑借除塵效率高、操作便捷、無運動部件、無二次揚塵、維護費用低、工期短、可與其他煙氣治理設備相互結合、設計形式多樣化等優點，在超低排放項目中得到廣泛的應用。

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，可對煙氣中的細微顆粒粉塵進行過濾。目前市場已有可以達到超低排放標準的布袋。其缺點是不耐高溫，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 燃煤脫硫技術的分類及發展

SO2脫除技術有許多種，當前使用的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

它主要是采用物理或化學方式對原煤進行清洗，將煤中的硫除掉，使煤得以凈化。其中，煤的物理凈化技術是目前世界上應用最廣泛的燃燒前脫硫技術，但不能脫除煤中有機硫，脫除率也不高?；瘜W法脫硫多針對煤中的有機硫，主要利用不同的化學反應，將煤中的硫轉變為不同形態的硫而使之分離。

1.2.2 燃燒中脫硫技術

它主要是指當煤在爐內燃燒時，向爐內加入固硫劑，如CaCO3、CaO或MgO等粉末，使煤中的硫轉化成硫酸鹽，隨爐渣排出，達到脫硫的目的。該技術效率較低，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。此技術目前問題較多，存在結渣、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

它是指對燃燒后產生的煙氣進行脫硫。該技術比較成熟，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。濕法煙氣脫硫技術具有脫硫效率高、技術成熟、運行可靠、對煤種變化適應強、運行費用低等優點，但存在設備腐蝕嚴重、建設費用高、副產物和廢水難處理等問題。干法煙氣脫硫技術具有無廢水、無腐蝕、凈化后煙氣溫度高等優點，但存在脫硫效率低、反應速度慢、影響鍋爐燃燒效率等問題。半干法煙氣脫硫技術兼有干法與濕法的一些特點，不產生廢水，固體廢棄物可以綜合利用，投資運營成本低，適用于中低硫煤種，但也存在操作不當容易引起濕壁、粘壁等，在大型鍋爐中運行不穩定、脫硫效率不高、達不到超低排放標準等問題。

目前，脫硫技術中應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，如單塔雙循環技術、合金托盤等新技術的改善和應用，使該技術問題逐步得到妥善解決。

2 超低排放路線探討

結合多種高效脫硫除塵技術，筆者總結出多種有效的超低排放技術路線。其中一種已經在中小鍋爐環保改造實踐中得到驗證，下面將重點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/管束除塵除霧器聯合方案。該聯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顆粒物，使后續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，可捕集超細顆粒，進一步脫除煙氣中的超細顆粒物，實現煙塵的精處理[2]。此外，采用水流沖洗，沒有振打，不會產生二次揚塵。實踐證明，該裝置還具有聯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。這兩種除塵的聯合，除塵效率高（排放濃度可以長期低于5 mg/m3），運行穩定，既能滿足嚴格的環保標準，又增加運營可靠性，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，但是傳統的石灰石-石膏法脫硫效率已不能滿足最新的環保要求。因此，需要對該技術進行改造升級?，F在比較成熟的改造技術有單塔雙循環技術、單塔多噴淋技術和托盤脫硫技術的聯合。

單塔雙循環脫硫技術指在一座吸收塔內完成了兩次脫硫，達到了雙塔串聯效果。它是利用兩級石灰石-石膏法噴淋空塔串聯運行，煙氣經過兩級塔，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，即在傳統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，使煙氣通過托盤時均勻地分布在一個平面；二是增大氣液接觸面和接觸機會，使吸收液與煙氣充分接觸，使脫硫反應更快更徹底，提高脫除效率。

單塔多噴淋技術本質是提高脫硫塔的液氣比，一般采用增加噴淋層數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，強化了氣液間的傳質，提高了系統的脫硫效率。

單塔雙循環技術、單塔多噴淋技術和托盤脫硫技術的聯合，既可以保留傳統脫硫方法的優點，又能夠提高脫硫效率，脫硫效率高達98%，而且改造簡單，建設運營成本低，技術成熟，完全符合現在超低排放的要求。

2.3 脫硫除塵聯合作用

在該條技術線路中，除塵系統位于兩端，脫硫系統在中間，鍋爐煙氣經布袋除去大部分粉塵，再進入脫硫系統，減少了飛灰粉塵對脫硫系統的影響，有利于脫硫系統性能的發揮[1]。同時，脫硫系統對煙氣的凈化，有利于電除塵進一步對煙氣精處理，使排放數據遠遠小于排放標準。整個系統實現了低能耗、高效率的超低排放目標。

3 結語

當前，我國大多數燃煤鍋爐所采用的污染物治理設施，是在不同時期針對不同污染物、不同治理標準改造或加裝的，每個污染物治理設施功能單一，各設備之間不能協調兼容，難以整體協同運行，甚至會相互干擾，導致不同設備前后之間的不利影響，造成能耗大、藥品消耗多、設備繁瑣、操作復雜、運維困難，甚至排放不達標。

超低排放技術路線中的各個污染物脫除設施分別針對不同的污染物進行脫除，但各個設施間并不是簡單的串聯關系。為此，實現煙塵、SO2和NOx的超低排放，既要合理規劃技術路線，提高除塵、脫硫、脫硝等各個環節的脫除效率，保證每個設施脫除其目標污染物；又要綜合考慮除塵系統、脫硫系統和脫硝系統之間的協同關系，合理設計綜合技術線路，使所有設施聯合作用，協同脫除其他污染物或為下游裝置脫除污染物創造有利條件。這有助于在實現超低排放目標的同時降低能耗、物耗，真正達到污染物共同去除的目標。

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

2 盧泓樾．燃煤機組煙氣污染物超低排放研究[J]．電力科技與環保，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，山東濟南人，環境工程師，研究方向：環境污染防治。