國電灤河電廠燃煤機組脫硫后煙氣顆粒物特征及深度治理方向分析

薛艷龍 楊 華

承德市環境科學研究院

國電灤河電廠燃煤機組脫硫后煙氣顆粒物特征及深度治理方向分析

薛艷龍 楊 華

承德市環境科學研究院

通過研究脫硫后顆粒物形成機理及排放特點。找到顆粒物“超低排放”研究方向。證明制約“超低排放”實現的主要因素為脫硫副產物、氣溶膠的形成以及顆粒物粒度過細等。重點研究方向應放在采用先進的末端治理措施和控制細顆粒物的再次形成兩個方面。

超低排放；脫硫；煙氣

1.前言

京津冀地區重污染天氣已經嚴重影響居民生活和社會形象。燃煤電廠作為污染物排放大戶，也提出了日趨嚴格的排放標準。2015年，河北制定了《火電廠大氣污染物排放標準》(DB13/2209-2015)，其中煙塵的排放濃度限值已經接近零，現有機組的煙氣治理設施主要以脫硝+電、袋除塵+脫硫工藝組合為主。要達到近零排放的水平需要進一步提升治理技術。技術提升要求對脫硫后顆粒物排放特征必須進一步的研究，已確定最佳治理工藝。

2.原有工程及治理效果

2.1 機組情況

灤河電廠位于河北省承德市雙灤區，目前電廠現役機組為五期#1、#2機組2×330MW，六期#3機組1×330MW機組，總裝機容量為990MW。本次研究主要針對#3機組。國電灤河熱電有限公司#3機組鍋爐主設備為上海鍋爐廠有限公司生產的SG-1110/18.4-4013型鍋爐，該鍋爐為亞臨界參數、一次中間再熱、自然循環、單爐膛、平衡通風，擺動燃燒器四角切圓燃燒，固態排渣，全鋼構架，緊身封閉。

2.2 入爐煤質

國電灤河發電廠#3機組入爐煤質(企業自測-收到基)，情況如表1：

2.3 原有煙氣治理措施

國電灤河電廠#3機組，鍋爐煙氣采用SCR脫硝設施+干式電除塵+袋式除塵+石灰石/石膏法脫硫設施處理。顆粒物排放設計標準≤30mg/m3。根據#3機組CEMS實時監控數據，機組總排口顆粒物濃度在9-19mg/m3，個別時段達到20-26mg/m3，平均15.37mg/m3。脫硫塔對顆粒物的補集效率為56.7%。

3.脫硫后顆粒物特征分析

3.1 原有治理設施顆粒物去除效果及原因

#3機組采用電袋除塵組合+濕法脫硫組合煙氣工藝，排放濃度已經低于20mg/m3。脫硫塔對電袋除塵后的去除效率僅為50-60%，去除效率并不高。主要原因是電袋除塵效率較高，大顆粒物基本上已經脫除，剩余顆粒物粒徑主要分布在5μm以內，且以3μm以內為主，而濕法脫硫對3-5μm以上的顆粒物脫除效率區間是70-80%，對3μm以下顆粒物僅能達到30%以上。另外企業采用石灰石/石膏法脫硫工藝，必須考慮除霧器對脫硫石膏及其副產物的去除、剩余脫硫劑的去除以及氣溶膠物質的形成。

3.2 石灰石/石膏法脫硫后煙氣顆粒物成分

通過對脫硫過程化學反應過程分析及有關科研單位實測結果說明，使用石灰石粉劑作為脫硫劑的濕法脫硫，脫硫后煙氣含有CaSO4、Ca2(CO3)SO4·H2O、CaSO4·H2O、Ca(HSO4)2、CaSO3·H2O、Ca3(SO3)2(SO4)(H2O)12等物相，說明脫硫生成的各種副產物及其未反應的CaCO3部分以晶體形態洗出，并雖脫硫尾氣排放。東南大學采用電稱低壓沖擊器(ELPI)測量結果顯示，使用石灰石粉劑脫硫時，煙氣中各粒級段細顆粒物濃度均高于洗滌段，說明脫硫副產物能夠使煙氣中細顆粒物濃度增加。

另外，脫硫塔中由于濕度較大，加之一些副反應造成在洗滌段便開始產生氣溶膠顆粒，也可使脫硫后煙氣中顆粒物指標增加。這種影響在氨法脫硫中較明顯，但是有資料表明石灰石作為脫硫劑使用時，也有出現。脫硫后煙氣中含有石膏類產物燃煤飛灰僅占40%，10%為石膏組分，其余占約占50%。

3.3 脫硫后煙氣顆粒物的特征小結

盡管工程采用了電袋除塵器組合預除塵方法，顆粒物排放能夠輕松達到特別限值要求。但是由于受脫硫副產物、氣溶膠等因素影響，在脫硫過程中，還會出現顆粒物反增現象。因此，脫硫塔對的顆粒物的去出效果不明顯。并且排放粒徑主要為細顆粒物。

4.深度治理研究方向

4.1 治理難點

通過對脫硫后煙氣顆粒物排放情況的分析，深度治理穩定到到顆粒物排放濃度≤10mg/m3的要求，主要治理難點在于：(1)細顆粒物難以捕捉，常規除塵方式技術難度大；(2)脫硫塔在采用石灰石作為脫硫機時，除塵效率不明顯，切副產物和氣溶膠影響排放指標；(3) 煙氣中常規煙塵組分，僅占40%，很難在通過改進前段除塵系統提高治理效率。

4.2 治理研究方向

在改進原有除塵裝備效果不可能理想的情況下，應考慮采用新的技術工藝裝備，提升末端治理級別：(1)前段處理效率已經很高，重點治理位置應放在脫硫塔后段及末端煙道，重點提升除霧器效果，并考慮增加脫硫后除塵設施，如濕式電除塵、旋流除霧裝置等；(2)控制溶膠形成，如提供過飽和蒸汽等措施；(3)煙氣濕度大，具有一定腐蝕性，應考慮防腐。

5.結論

通過對石灰石/石膏法脫硫后煙氣顆粒物排放特點的研究分析，說明制約“超低排放”實現的主要因素為脫硫副產物、氣溶膠的形成以及顆粒物粒度過細等。實現“超低排放”重點研究方向應放在采用先進的末端治理措施和控制細顆粒物的再次形成兩個方面。

表1