鍋爐脫硫除塵除霧技術選擇探討

劉欣，林其聰，段東林，張洋洋

（河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉 453731）

1 前言

近年來，隨著環保標準的不斷加嚴，國內有關企業大力開展了多種除塵技術適應性研究工作，研發出新一代的氨法脫硫技術、電袋改造技術、布袋除塵技術、濕式電除塵技術等，并在除霧除塵技術的應用中總結了一套技術選擇經驗。本文結合某企業的鍋爐、吹風氣鍋爐和脫硫裝置除霧除塵工藝運行情況，分析了不同除霧除塵方式的應用效果和存在的問題，提出了除塵除霧工藝技術選型建議。

2 鍋爐除塵工藝的應用

某公司采用循環流化床鍋爐供生產系統用蒸氣，鍋爐容量主要有75t/h、130t/h、180t/h，從鍋爐出來的煙氣通過旋風分離器后主要采用的除塵方式有靜電除塵、布袋除塵、電袋結合三種模式。該公司運行時間長的鍋爐采用靜電除塵，運行時間短的鍋爐采用布袋除塵，采用靜電除塵方式隨著運行時間的延長，除塵效率逐步下降，基于環保標準要求，該公司采用了容易實施的電袋結合技術進行改造。

（1）靜電除塵/電袋結合

利用高壓電場使顆粒荷電，在庫侖力作用下使顆粒與氣流分離沉降[1]，靜電除塵裝置的除塵效率受煤種變化、運行工況變換影響較大，且細微顆粒在振打清灰情況下容易二次揚塵，因而采用靜電除塵方式很難達到10mg/m3以下的排放效果。該公司75t/h鍋爐、130t/h鍋爐均采用靜電除塵方式，靜電除塵出口煙氣中的粉塵濃度在50～80mg/m3。為了滿足超低排放標準要求，2016年該公司對130t/h鍋爐靜電除塵裝置進行了改造，采用舊裝置較多且易于實施的電袋復合除塵器，將原有靜電除塵裝置后端的兩個電場改造成布袋除塵方式。改造后經運行檢測，電袋除塵器的出口粉塵濃度降至20mg/m3以下。

（2）布袋除塵

采用纖維編織物制作的袋裝過濾元件捕集含塵氣體中的固體顆粒物。布袋除塵具有除塵效率高、能有效捕集對人體危害大的5μm以下的細微顆粒的優點，同時不受煙氣成分、粉塵性質的影響。該公司180t/h鍋爐從2013年投運至今，布袋除塵裝置后氣體粉塵濃度均在20mg/m3以下。

通過該公司鍋爐的三種除塵技術運行情況（見表1），布袋除塵雖然存在運行阻力大、濾袋壽命為3～5年等問題，但到目前為止，布袋除塵運行穩定，除塵效率高，仍是超低排放環境下首選的干式除塵技術。

3 氨法脫硫工段除霧除塵技術運行情況

該公司的循環流化床鍋爐均采用氨法脫硫工藝，2015年75t/h、130t/h鍋爐由氨法脫硫工藝轉變為爐內脫硫+水洗除塵工藝，不僅滿足了脫硫要求，也達到了粉塵濃度20mg/m3以下的除塵標準要求。2016年130t/h鍋爐新建氨法脫硫裝置，脫硫塔除霧段從平板式除霧器到規流球，再到新一代氨法脫硫技術中的屋脊式除霧器+超聲波除霧+絲網除霧器及濕式電除塵技術，均在脫硫塔脫硫后氣體中霧滴的去除中有所應用，四種除霧除塵技術運行情況見表2。

表1 鍋爐除塵技術運行情況

表2 氨法脫硫后氣體除霧技術應用情況

目前在氨法脫硫裝置后無論采用哪一種除霧、除塵方式，仍存在排放氣體帶液的問題，針對一些地區已出臺的有關有色煙羽治理的要求，氨法脫硫裝置后通過除霧除塵的氣體煙氣溫度低、濕度大的情況仍需進行治理，因為雖然粉塵排放達標，但仍需采用加熱或冷凝的方式降低排放氣體含濕量，以達到較好的排放視覺效果。

4 吹風氣鍋爐除塵工藝運行情況

該公司采用固定床制氣工藝的合成氨尿素裝置，為回收造氣爐吹風氣配備吹風氣鍋爐，回收氮肥系統產生的有燃燒價值的外排氣，減少了環境污染，更為氮肥系統提供了大量飽和后的蒸氣。吹風氣鍋爐采用麻石水膜除塵工藝，但該工藝的除塵效率低，且環境溫度較低時易出現噴灰的情況，導致現場操作環境惡劣，每年檢修時都需對煙氣的進、出口管道及麻石水膜塔進行清灰處理，勞動強度大。2015年該公司對吹風氣鍋爐煙氣中的粉塵進行了治理，主要對兩種工藝進行了研究對比。

（1）吹風氣鍋爐超重力除塵技術

針對超重力除塵技術在其他領域的應用情況，分別采用了小試、中試的方式驗證其可行性，通過單臺最大處理量（7萬m3/h）的工業化驗證（工藝流程見圖1）。

圖1 超重力除塵工業化試驗裝置

該裝置出口氣體中的粉塵濃度可降至30mg/m3以下，但采用超重力除塵工藝主要存在如下問題：

1）超重力除塵裝置需與麻石水膜除塵裝置進行串聯，麻石水膜除塵的進口煙氣溫度在150℃左右，通過兩次水洗，煙氣排放溫度低至60℃左右，這么低的排放溫度，使得在大氣環境溫度低或濕度大的情況下，白色煙羽嚴重；2）在日趨嚴峻的環保形勢下，超低排放是趨勢，而麻石水膜除塵+超重力除塵+平板除霧器無法達到10mg/m3以下的粉塵排放標準要求；3）超重力機為傳動設備，單臺最大處理氣量7萬m3/h，而針對吹風氣鍋爐動輒20萬m3/h的氣量，現場需要布置多臺設備，占地面積及維護量大。

（2）吹風氣鍋爐布袋除塵技術

布袋除塵在鍋爐上是應用成熟的除塵技術，但在吹風氣鍋爐上尚無較多的應用，隨著環保標準要求趨嚴及環保形勢的趨緊，選擇布袋除塵技術成為了一種趨勢，但吹風氣鍋爐排煙溫度高，氣體含氧量較高（10%左右），且氣體中有可燃性氣體成分（微量的H2、CO、CH4），安全問題需要注意。

該公司在2016年對6臺吹風氣鍋爐進行了布袋除塵裝置改造，甩開麻石水膜除塵裝置，僅用布袋除塵技術對煙氣中的粉塵進行捕集便可穩定達到10mg/m3以下的運行目的，且布袋除塵裝置自動化運行程度高，現場環境好，大大減輕了人員勞動強度。目前，吹風氣鍋爐布袋除塵已投運近一年，運行穩定，除塵效果穩定達標。

5 小結

從該公司除塵裝置的技術路線（見圖2）看，對高濃度含塵氣體依然采用常見的靜電除塵器和布袋除塵器進行處理，電袋復合技術適用改造項目，對于新建鍋爐項目，采用布袋除塵對粉塵進行捕集治理。

圖2 循環流化床鍋爐、吹風氣鍋爐除塵技術路線

濕式除塵技術無論是填料攔截還是濕式電除塵和聲波除霧，均對除塵器進口氣體粉塵濃度有要求，如果達到超低排放（＜10mg/m3）的情況，則填料攔截水洗、聲波除霧要求進口氣體粉塵＜100mg/m3以下，濕式電除塵要求在50mg/m3以下。從現有運行情況看，濕式除塵技術均是使用在濕法脫硫后的霧滴捕集中，很難采用單一的濕式除塵技術進行高濃度含塵氣體的治理。

對干式除塵技術、濕式除塵技術如何選擇，根據已有裝置的運行經驗，總結以下幾點：

（1）氣體性質

包括氣體中的初始粉塵濃度、粉塵粒徑、含濕量、粉塵性質等，綜合選擇。靜電除塵器、濕式電除塵對粉塵比電阻均有要求，濾袋對粉塵的濕潤性、可燃性、荷電性和摩擦性也有要求?；诜蹓m性質，建議采用干式除塵器。

在除塵技術的選擇上，基于氣體中初始粉塵濃度的情況，根據各除塵技術的除塵效率及適應性選擇。

（2）長周期運行

投資和運行消耗是選擇技術時需要考慮的兩大方面。在技術水平相當，投資差異不大的情況下，用戶往往會選擇運行消耗低的技術；而當技術領先，投資又高的情況下，用戶仍然會選擇運行消耗低的技術，因為節能降耗是用戶的首選。前期投資低，技術水平低時，往往運行后消耗會高，因此加上后期不斷投入的優化節能裝置，總體投資也不會低。建議將技術的長期穩定運行和運行消耗放在技術選擇的首位，適當考慮投資。

（3）執行標準

污染物排放標準近幾年不斷加嚴，《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2003）中要求鍋爐外排粉塵濃度從2010年起執行200mg/m3的標準限值，而2013年開始隨著環保形勢的日趨嚴格，排放標準要求日益趨緊。因此在改造環保裝置前要對環保先進的地方進行標準跟蹤，同時要調研技術的發展情況，在技術穩定的情況下，選取能降到更低標準要求的技術，以保證技術的先進性，避免重復性的投資改造。

[1] 各種除塵技術性能比較急袋式除塵器在我國的應用前景[J].鍋爐技術，2007，1：38（1）.