淺談一種脫硫塔超低排放技術的應用

王昌盛

摘要：通過對3×420t/h鍋爐裝置脫硫系統吸收塔增加高效托盤脫硫裝置，并將兩級屋脊式除霧器改造為管束式除塵除霧裝置，使得凈煙氣中的SO2和煙塵濃度達到超低排放要求。

關鍵詞：超低排放；高效托盤；管束除塵

引言

發改能源[2014]2093號關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》的通知，明確提出有條件的30萬千瓦以下公用燃煤發電機組實施大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值的環保改造。環境保護部發布的《關于編制“十三五”燃煤電廠超低排放改造方案的通知》中提出的“推動燃煤電廠超低排放改造”工作，要求有條件的企業將原計劃2020年完成的超低排放改造任務提前至2017年前完成。環發[2015]164號關于印發《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知明確提出“到2020年，全國所有具備改造條件的燃煤電廠力爭實現超低排放（即在干態、標態、基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50 mg/Nm3）”。 發改價格[2015]2835號《關于實行燃煤電廠超低排放電價支持政策有關問題的通知》”中明確提出“為鼓勵引導超低排放，對2016年1月1日以前已經并網運行的現役機組，對其統購上網電量加價每千瓦時1分錢（含稅）”。發改能源[2016]565號要求組織開展煤電超低排放和節能改造情況監管，聯合有關部門加大對煤電機組超低排放改造和節能升級改造任務督促落實，促進國家專項行動目標順利實現。

一、某3*420t/h鍋爐裝置脫硫系統運行現狀

該廠脫硫吸收塔對應3臺420t/h鍋爐，采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，不設煙氣換熱器（GGH），采用側進式攪拌器及氧化風管、4層噴淋層（其中一層為在線備用噴淋層）、2級屋脊式除霧器等。設計脫硫效率≥95%，塔出口SO2濃度為不高于195mg/Nm3（干態，6%O2），塔出口粉塵濃度不高于30 mg/Nm3。

某一時期該廠凈煙氣中SO2和煙塵濃度如圖1所示，SO2濃度運行在145-185 mg/Nm3，煙塵濃度運行在15-20 mg/Nm3，達到其初始設計運行值及GB13223-2011[ 1 ]要求，但排放物中SO2濃度和粉塵濃度無法達到超低排放要求（SO2濃度小于35 mg/Nm3、煙塵濃度小于5 mg/Nm3（標態，干基，6%O2））。

圖1-1 某一時期3×420t/h鍋爐脫硫系統凈煙氣中SO2和煙塵濃度

根據發改能源[2014]2093號、環發[2015]164號和發改能源[2016]565號等通知精神，基于該廠脫硫系統設計和運行情況，考慮節能減排要求，必須對脫硫系統進行超低排放改造.

二、脫硫系統改造方案

煙氣脫硫系統在原石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝（簡稱FGD）上，對脫硫吸收塔進行了如下進行改造：

1.吸收塔內煙道入口上方與第1層噴淋層下方之間的空間安裝高效托盤脫硫裝置。

2.拆除吸收塔塔內第一層噴淋層并移至第四層噴淋層上方。

3.拆除吸收塔塔內設置的兩級屋脊式除霧器，沖洗水管和支撐梁；對上部塔體進行加高，改造后預留出來的空間安裝移位后的噴淋層和管束式除塵除霧裝置。

三、離心管束式除塵除霧裝置

離心管束式除塵除霧裝置由分離器、增速器、導流環、匯流環及管束等構成。煙氣在一級分離器作用下使氣流高速旋轉，液滴在壁面形成一定厚度的動態液膜，煙氣攜帶的細顆粒灰塵及液滴持續被液膜捕獲吸收，連續旋轉上升的煙氣經增速器調整后再經二級分離器去除微細顆粒物及液滴。同時在增速器和分離器葉片表面形成較厚的液膜，會在高速氣流的作用下發生“散水”現象，大量的大液滴從葉片表面被拋灑出來，穿過液滴層的細小液滴被捕獲，大液滴變大后被筒壁液膜捕獲吸收，實現對細小霧滴的脫除。最后經過匯流環排出，實現煙塵低于5mg/Nm3超凈脫除。

離心管束式除塵除霧裝置工藝結構設計突破的技術難點

· 氣體斷面平均流速與筒體直徑、高度的選取；

· 除塵分離效率與增速器、分離器葉片角度的選取；

· 筒體壁面液膜厚度的控制措施；

· 除塵器內氣流的分布調整與阻力控制措施；

· 適應30%—110%不同煙氣負荷的運行工況；

· 獨有的除塵器沖洗水系統。

四、脫硫吸收塔改造后運行效果

按照圖2-1的改造方案對脫硫系統吸收塔進行了改造，已于2017年改造完成，并進行了168h的運行測試。吸收塔改造完成后運行168 h的SO2和煙塵濃度如表4-1所示。從表4-1可以看出，改造后脫硫塔的效率明顯提高，凈煙氣中SO2和煙塵的濃度分別為21.47 mg/m?、2.33mg/m?，SO2和煙塵的濃度達到超低排放的要求。

五、結語

通過脫硫吸收塔改造，凈煙氣中SO2和煙塵的濃度分別為21.47 mg/Nm?、2.33mg/Nm?，達到超低排放的要求。改造增加了高效托盤脫硫裝置，改變入塔煙氣的流動狀態，避免煙氣在塔內產生偏流與短路現象，一是提高煙氣在塔內的停留時間，使氣液固充分接觸并反應，實現高脫硫效率，二是可有效降低脫硫系統的液/氣比（L/G），同等條件下比空塔噴淋低約20%～30%，進而降低運行成本。兩級屋脊式除霧器改造為管束式除塵除霧裝置，管束式除塵裝置使大量的細小液滴與顆粒在高速運動條件下碰撞機率大幅增加，實現細小液滴與顆粒的凝聚，從而實現從氣相的分離。

參考文獻：

[1]國家環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局. GB13223—2011 火電廠大氣污染物排放標準[ S]. 北京：中國環境科學出版社，2012.endprint