淺談火電廠脫硫超低排放改造技術(shù)

白琴

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司特許經(jīng)營(yíng)分公司，新疆 昌吉 831200）

1 引言

當(dāng)前，我國(guó)環(huán)境狀況總體惡化的趨勢(shì)尚未得到根本遏制，環(huán)保壓力持續(xù)加大。2014年9月12日國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家環(huán)保部、國(guó)家能源局聯(lián)合發(fā)布的《發(fā)改能源【2014】2093號(hào)》文件：關(guān)于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020）》的通知中鼓勵(lì)其他地區(qū)現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組實(shí)施大氣污染物排放濃度達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值的環(huán)保改造[1]。

2 改造路線

2.1 濕式電除塵

濕式電除塵技術(shù)是一種用來處理含濕氣體的高壓靜電除塵設(shè)備，主要用來除去煙氣中的塵、酸霧、氣溶膠、PM2.5等有害氣體，對(duì)霧霾天氣也有一定的治理作用。另一方面，由于存在脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產(chǎn)物結(jié)晶吸出，也會(huì)形成PM2.5。

在目前的煙氣治理工藝流程中，濕法脫硫之后沒有對(duì)脫硫工藝產(chǎn)生的細(xì)顆粒物進(jìn)行控制，還有煙塵、PM2.5、SO3、汞及重金屬等多種污染物直接從煙囪排出[2]，處于一種自由開放狀態(tài)，從而導(dǎo)致煙囪風(fēng)向的下游經(jīng)常出現(xiàn)“酸雨”、“石膏雨”等現(xiàn)象，或者有長(zhǎng)長(zhǎng)煙尾的“藍(lán)煙”現(xiàn)象。因此，在濕法脫硫裝置之后安裝濕式電除塵是最佳選擇。

濕式電除塵能夠去除90%以上的PM2.5細(xì)微粉塵、SO3煙霧，并能達(dá)到幾乎零濁度的排放，此外還能去除NH3、SO2、HCl等。在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝聚，并與粉塵在電場(chǎng)中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜可使極板清灰，保持極板潔凈，同時(shí)由于煙氣溫度降低、含濕量增高，粉塵比電阻大幅下降[3]，故其工作狀態(tài)非常穩(wěn)定。與此同時(shí)，既可降低前端除塵裝置的投資和運(yùn)行成本，又能夠解決脫硫設(shè)備前場(chǎng)的緊張問題，同時(shí)還需考慮清洗極板后進(jìn)入吸收塔的灰塵引起漿液中毒、起泡的可能，還會(huì)加大設(shè)備、管道磨損，為避免上述現(xiàn)象的出現(xiàn)，平時(shí)運(yùn)行過程中需加大設(shè)備沖洗、廢水排放力度，盡可能延長(zhǎng)設(shè)備壽命，保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

濕式電除塵投運(yùn)特點(diǎn)包括除塵效率不受煙塵性質(zhì)影響，采用霧化效果良好的噴嘴，在沖洗時(shí)放電極和集塵級(jí)同時(shí)通電，可保證不產(chǎn)生有害的放電現(xiàn)象；杜絕了反電暈及二次揚(yáng)塵現(xiàn)象的發(fā)生；無運(yùn)動(dòng)部件，大大降低了運(yùn)行維護(hù)工作量；耗水量低，濕式電除塵配套灰處理自循環(huán)系統(tǒng)，用水量基本保持不變，循環(huán)水的補(bǔ)水量與煙氣中的含塵量呈線性關(guān)系。

2.2 單塔一體化超低排放改造技術(shù)

單塔一體化超低排放改造技術(shù)由管式除霧裝置、高效節(jié)能噴淋裝置、高效旋匯耦合脫硫除塵裝置的單塔一體化組合而成。

2.2.1 高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)

高效旋匯耦合脫硫除塵技術(shù)可均布進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣，塔內(nèi)無偏流現(xiàn)象且產(chǎn)生氣液旋轉(zhuǎn)翻騰的湍流空間，在此空間內(nèi)氣液固三相充分接觸，大大降低了氣液膜傳質(zhì)阻力，迅速完成傳質(zhì)過程，從而達(dá)到提高脫硫效率的目的。

旋匯耦合裝置技術(shù)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：①高脫硫、除塵效率，均氣效果遠(yuǎn)優(yōu)于空塔噴淋、具備超強(qiáng)的傳質(zhì)能力；②降溫速度快，經(jīng)過湍流器的高溫?zé)煔饪焖俳档?0～60℃，加快SO2吸收速率；③提高煙氣停留時(shí)間，可使反應(yīng)更充分；④液氣比較低，同等條件下比空塔噴淋低約30-40%；⑤耦合器雖會(huì)使引風(fēng)機(jī)的電耗增加，但漿液循環(huán)量大幅降低；⑥對(duì)硫含量和煙氣量波動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)，旋匯耦合器具有超強(qiáng)的傳質(zhì)能力，洗滌效果強(qiáng)。

吸收塔是通過旋匯耦合器和噴淋層共同實(shí)現(xiàn)高效脫硫的目的，隨著煙氣量的增加，噴淋層的脫硫效率逐漸降低，旋匯耦合器的脫硫效率逐漸提高，所以煙氣量和煙氣溫度波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)綜合脫硫效率較為穩(wěn)定。

2.2.2 高效節(jié)能噴淋技術(shù)

高效節(jié)能噴淋技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在優(yōu)化的噴淋布置方式，打造合理的覆蓋率，單層漿液覆蓋率可達(dá)到300%以上；利用高效噴嘴組合，在提升自身霧化效果的同時(shí)提高了二次碰撞的效果；設(shè)置防壁流裝置，避免氣液短路。

2.2.3 管束式除塵技術(shù)

管束式除塵技術(shù)是指煙氣通過分離器，產(chǎn)生高速離心運(yùn)動(dòng)，在離心力的作用下，霧滴與煙塵向筒體壁面運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中相互碰撞、凝聚成較大的液滴，液滴被拋向筒體內(nèi)壁表面，與壁面附著的液膜層接觸后湮滅，實(shí)現(xiàn)霧滴與塵的脫除。在分離器之間設(shè)置增速器、導(dǎo)流環(huán)、匯流環(huán)，提升氣流的離心運(yùn)動(dòng)速度，并維持合適的氣流分布狀態(tài)，以控制液膜厚度，控制氣流的出口狀態(tài)，防止液滴的二次夾帶。

2.3 單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)

單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)利用塔內(nèi)漿液pH的不同進(jìn)行分區(qū)，吸收塔由上而下依次為酸性區(qū)（pH為4.9-5.5）、中性區(qū)、堿性區(qū)（pH位5.1-6.3），由分區(qū)調(diào)節(jié)器和氧化空氣管道將酸堿區(qū)分開，分區(qū)的關(guān)鍵在于防止下部漿液向上返混，中性區(qū)被氧化充分的漿液由石膏排出泵排至脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水、外輸，向堿性區(qū)域注入的吸收劑，通過射流攪拌充分懸浮后由循環(huán)漿液泵抽取打至噴淋層洗滌SO2。

單塔雙區(qū)高效脫硫技術(shù)特點(diǎn)：①適合高含硫或高效率場(chǎng)合；②漿池pH分區(qū)，氧化區(qū)4.9-5.5生成高純石膏，吸收區(qū)5.3-6.1高效脫除SO2；③漿池小，停留時(shí)間為3min，并且無任何塔外循環(huán)吸收裝置，配套的有射流攪拌措施，塔內(nèi)無轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌設(shè)施，檢修維護(hù)方便；④吸收劑的利用率高、石膏純度最高；⑤脫硫系統(tǒng)運(yùn)行阻力低。

單塔雙區(qū)高效脫硫技術(shù)對(duì)漿液噴淋區(qū)實(shí)施的強(qiáng)化措施包括：①噴淋層層數(shù)在3層以上，每層有充足的覆蓋率，通過多層覆蓋效果保證煙氣在塔內(nèi)橫截面上得到充分的洗滌；②降低噴嘴流量，增加噴嘴密度，提高覆蓋率；③選用特殊噴嘴，增強(qiáng)二次霧化，提高噴嘴背壓，降低漿液噴淋粒徑；④噴嘴布置疏密有致，以及選取合適的噴嘴型式。為防止煙氣在塔壁處“短路”而降低脫硫效率，噴淋層之間設(shè)置提效環(huán)，在塔壁處阻擋短路煙氣，使其向中心區(qū)域流動(dòng)。空塔流速受吸收塔直徑影響最大，煙氣中的SO2吸收時(shí)間與空塔流速成反比，即吸收塔直徑越大，空塔流速越低，SO2吸收時(shí)間越長(zhǎng)，脫硫效果越好；流場(chǎng)和除霧器要求的空塔流速有一定范圍，不宜過低或過高；綜合各種因素，空塔流速宜選用3.4～3.8m/s。

單塔雙區(qū)高效脫硫除塵技術(shù)通過不同的pH區(qū)域發(fā)揮不同的作用，既能達(dá)到污染達(dá)標(biāo)排放，又有助于石膏的結(jié)晶和產(chǎn)生，是火電廠脫硫區(qū)域超低排放改造不錯(cuò)的選擇。

依據(jù)本電廠脫硫區(qū)域超低排放改造路線，主要采用添加噴淋層、高效除霧器、提效環(huán)、托盤、氧化風(fēng)機(jī)改造等方法結(jié)合來實(shí)現(xiàn)污染物達(dá)標(biāo)排放。添加一層噴淋層來增加吸收塔液氣比，從而延長(zhǎng)氣液接觸時(shí)間和增大氣液接觸面積，與此同時(shí)吸收塔內(nèi)壓降增加、引風(fēng)機(jī)電流增大。每層噴淋層處均設(shè)有用于聚攏煙氣的提效環(huán)，防止煙氣逃逸；塔中部設(shè)置托盤，煙氣托盤是一種兩相逆流篩孔板，孔徑一般25-40mm，在篩孔板上表面設(shè)有高約300mm的單元隔離板，將上表面隔離成一個(gè)個(gè)單元，使煙氣在托盤上表面形成泡沫層，同時(shí)漿液從中落下，氣流和液流之間有規(guī)律地脈動(dòng)，間歇通過下方，使吸收區(qū)的氣液均勻，間接提高脫硫效率。氧化風(fēng)機(jī)采用效率更高的離心風(fēng)機(jī)，保證SO2吸收反應(yīng)的正常進(jìn)行，減少塔內(nèi)結(jié)垢現(xiàn)象的發(fā)生，并保證石膏品質(zhì)良好。

諸多電廠脫硫區(qū)域超低排放改造后會(huì)出現(xiàn)吸收塔溢流、起泡現(xiàn)象，為減少此現(xiàn)象的發(fā)生頻率，需進(jìn)行廢水系統(tǒng)的增容改造，加大廢水排放出力和提高污泥質(zhì)量；嚴(yán)格控制除霧器沖洗頻率，吸收塔液位避免過高；加強(qiáng)與電廠溝通，保證吸收塔入口二氧化硫和煙塵含量、工藝水品質(zhì)等。

以上超低排放改造技術(shù)已得到各大火電廠廣泛使用，改造后出現(xiàn)漿液循環(huán)泵切換時(shí)出口二氧化硫降為0mg/Nm3的現(xiàn)象，也有電廠為避免此現(xiàn)象的發(fā)生采用變頻式漿液循環(huán)泵，更有效、更經(jīng)濟(jì)、更可控的運(yùn)行。