脫硫塔出口液滴濃度測(cè)試及除霧器性能評(píng)價(jià)

孟磊

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，北京 100097）

1 引言

煙氣經(jīng)過(guò)脫硫塔后會(huì)攜帶液滴，液滴中包含可溶性鹽類(lèi)及煙塵等，排放到大氣后，液滴中的鹽類(lèi)及煙塵顆粒析出從而形成固體顆粒物。液滴的含量主要由除霧器的性能決定，除霧器性能好，攜帶液滴量少，脫硫塔出口粉塵 濃度排放就低，反之，脫硫塔出口粉塵濃度就會(huì)增加，甚至可能高于脫硫塔入口的粉塵值[1]。除霧器是脫硫塔的關(guān)鍵組成部分，其性能直接影響脫硫塔協(xié)同除塵效果。為了考察除霧器的性能，需要測(cè)試除霧器進(jìn)、出口的液滴含量。由于除霧器前煙氣基本是飽和煙氣，因此在除霧器前不進(jìn)行測(cè)試，主要測(cè)試除霧器后的液滴含量，以此評(píng)價(jià)不同除霧器性能，從而為除霧器選型提供依據(jù)。

本文研究了脫硫塔出口液滴濃度的測(cè)試方法，并基于該測(cè)試方法對(duì)采用不同類(lèi)型除霧器的機(jī)組進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。研究表明，該液滴測(cè)試方法可有效測(cè)量脫硫塔出口液滴濃度以及漿液滴濃度；進(jìn)口三級(jí)屋脊式除霧器與管束式除霧器性能相當(dāng)，但管束式除霧器阻力較大。

2 液滴測(cè)試方法

2.1 液滴測(cè)試方法及采樣系統(tǒng)

脫硫塔除霧器出口等速采集液滴，同時(shí)記錄測(cè)試期間的電廠鍋爐實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，采集WFGD新鮮漿液，在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)液滴樣品和漿液樣品中的鎂離子含量，通過(guò)兩者的比值折算得到煙氣中的漿液滴含量；樣品干燥并稱(chēng)重，可以計(jì)算得到液滴的含固量及液滴中的粉塵含量。

根據(jù)《燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測(cè)試方法》（GB/T 21508-2008），使用等速采樣裝置（WJ-60B煙塵采樣儀）進(jìn)行采樣。根據(jù)稱(chēng)重法進(jìn)行液滴濃度和液滴含固量分析。為了對(duì)比液滴濃度和漿液滴濃度，亦按GB/T 21508-2008中的方法進(jìn)行漿液滴濃度的測(cè)量[2]。

下圖為煙氣液滴采樣系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試采用WJ-60B煙塵采樣儀及其配件溫度傳感器、含濕量傳感器和取樣槍以及液滴捕集器，液滴捕集器由兩部分組成，等速取樣的煙氣經(jīng)采樣嘴進(jìn)入一級(jí)捕集裝置，大液滴被分離捕集下來(lái)，然后煙氣繼續(xù)通過(guò)二級(jí)液滴捕集裝置，較小的液滴在此被捕捉并黏附在二級(jí)捕集裝置的內(nèi)壁上，然后反向折回取樣管道[3]。

煙氣中液滴采樣系統(tǒng)

液滴中鎂離子濃度測(cè)試儀采用ICP- AES（原子發(fā)射光譜法），ICP-AES是根據(jù)原子的特征發(fā)射光譜來(lái)研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和測(cè)定物質(zhì)的化學(xué)成分。

2.2 采樣點(diǎn)位置

液滴測(cè)試采樣點(diǎn)位置取脫硫塔出口煙道，不同機(jī)組的采樣點(diǎn)位置不盡相同。為保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，盡量選擇煙道流場(chǎng)較均勻的位置，采樣點(diǎn)位置要盡可能處于直管段，并且前后有兩倍于直徑以上的直管段，盡量避開(kāi)彎頭附近。另外，要盡量選用預(yù)留的測(cè)試孔。

2.3 液滴測(cè)試步驟

將煙塵采樣嘴換成液滴捕集器后，將采樣槍放入測(cè)孔中進(jìn)行跟蹤采樣，采樣過(guò)程中采集4個(gè)測(cè)點(diǎn)。液滴含量及液滴含固量的測(cè)試分析步驟如下[4～6]：

（1）采樣前，用除鹽水沖洗捕集器，然后在105℃下干燥2h ，待其完全冷卻后放置在干燥器中待用。

（2）采樣后，記錄采樣煙氣體積為V。將液滴捕集器從煙道中取出，立即用膠帶密封采樣口，用純凈水沖洗捕集器外表面，用干棉紗擦拭干凈，進(jìn)行稱(chēng)重，重量為G1。采樣前后捕集器的重量差即為采集液滴總重量Gy。

（3）用除鹽水沖洗捕集器內(nèi)表面，將沖洗液裝在采樣瓶中，送回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。捕集器在105℃下干燥2h，冷卻后稱(chēng)重，其重量記為G2。采樣前后捕集器的重量差即為采集液滴的總重量Gy。

（4）采集的吸收塔漿液，送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。

（5）將采樣瓶中的沖洗液用定容瓶進(jìn)行定容，定容后的體積為V1，測(cè)定鎂離子濃度C1，同時(shí)分析吸收塔漿液鎂離子濃度C2。用鎂離子平衡法得到煙氣中漿液滴濃度C。

（6）分析吸收塔中漿液含固量 Cx，將純水換算得到漿液滴濃度C，單位為mg/DNm3（標(biāo)態(tài)、干煙氣、6%）。

液滴中的固體成分采用XRF（X射線熒光光譜儀）分析。XRF可對(duì)固體表面進(jìn)行元素含量的定量分析。液滴中的固體成分分析步驟為：1）取一定吸收塔漿液進(jìn)行干燥，干燥得到的固體備用；2）固體重量除以取樣煙氣量，得到漿液滴含固量；3）漿液滴含固量乘以Cx，得到漿液滴中漿液固體含量；4）漿液滴的含固量減去漿液滴中的漿液固體含量，即為漿液滴中粉塵含量。

3 試驗(yàn)電廠及工況情況

為了保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，除了除霧器不同外，其他外部條件要盡可能相同或具有可比性。本次測(cè)試選擇同一個(gè)電廠采用不同類(lèi)型除霧器的3臺(tái)機(jī)組進(jìn)行測(cè)試，機(jī)組的情況如表1所示。

表1 試驗(yàn)電廠概況

在不同的負(fù)荷下，除霧器的性能會(huì)有變化。為了掌握在不同負(fù)荷下的除霧器性能參數(shù)，分別選擇了低、中、高三種不同類(lèi)型工況進(jìn)行了測(cè)試。同時(shí)，為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，每個(gè)測(cè)試工況分別進(jìn)行3次以上測(cè)量，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行互相驗(yàn)證，剔除壞值。

3.1 同類(lèi)型機(jī)組不同除霧器測(cè)試結(jié)果分析

按照液滴采樣測(cè)試方法，對(duì)3臺(tái)同類(lèi)型機(jī)組脫硫塔出口的液滴進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2。

表2 同類(lèi)型機(jī)組不同除霧器測(cè)試結(jié)果

從整體趨勢(shì)看，隨著機(jī)組負(fù)荷增加，脫硫塔出口漿液滴含量增加，其原因是負(fù)荷高時(shí)，機(jī)組煙氣量增加、漿液噴淋量大、煙氣攜帶漿液量增加。從機(jī)組脫硫出口漿液滴濃度看，1號(hào)機(jī)組全負(fù)荷平均漿液滴濃度為33.47mg/Nm3，2號(hào)機(jī)組全負(fù)荷平均漿液滴濃度為46.31mg/Nm3，3號(hào)機(jī)組全負(fù)荷平均漿液滴濃度為32.47mg/Nm3，1號(hào)、3號(hào)機(jī)組除霧器性能相當(dāng)，2號(hào)機(jī)組除霧器性能較差。

3.2 同一機(jī)組不同噴淋層測(cè)試結(jié)果分析

從表3可以看出，同一機(jī)組噴淋層增加時(shí)，脫硫塔出口漿液滴濃度增加。因此，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，在保證脫硫效果的前提下，盡可能降低噴淋層數(shù)，可以獲得較好的協(xié)同除塵效果，同時(shí)還有節(jié)能的效果。另外，由于該機(jī)組采用了脫硫提效裝置，在采用相同除霧器形式下，脫硫塔出口漿液滴濃度較低，原因是，增加脫硫提效裝置后，煙氣流場(chǎng)分布更加均勻，有利于提高除霧器性能。

表3 4號(hào)機(jī)組脫硫塔出口液滴測(cè)試計(jì)算結(jié)果

3.3 除霧器性能評(píng)價(jià)

除霧器是脫硫塔重要的組成部分，尤其在超低排放條件下，除霧器性能直接影響脫硫塔出口液滴濃度，從而影響脫硫塔出口粉塵濃度。因此，選擇合適的除霧器對(duì)于實(shí)現(xiàn)二氧化硫、粉塵一體化脫除具有重要意義。

除霧器的性能與煙氣流場(chǎng)及除霧器結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)有關(guān)。從測(cè)試數(shù)據(jù)看，管束式除霧器效果略優(yōu)于“三層屋脊”式除霧器，但管束式除霧器存在煙氣阻力大的問(wèn)題。國(guó)外進(jìn)口屋脊式除霧器性能較為穩(wěn)定。另外，增加塔內(nèi)脫硫提效裝置，有助于提高除霧器脫除性能。

4 結(jié)論

本文主要分析了脫硫塔出口液滴測(cè)量方法、取樣位置、測(cè)量?jī)x器等，給出了同類(lèi)型機(jī)組不同除霧器在不同工況下的液滴測(cè)試結(jié)果、同一機(jī)組不同噴淋層的液滴測(cè)試結(jié)果以及同類(lèi)型除霧器不同機(jī)組的液滴測(cè)試結(jié)果，通過(guò)對(duì)測(cè)試結(jié)果分析得到以下結(jié)論：

（1）隨著負(fù)荷增加，脫硫塔出口液滴濃度增加。

（2）管束式除霧器性能優(yōu)于三層屋脊式除霧器性能，進(jìn)口廠家屋脊式除霧器性能較為穩(wěn)定。

（3）增加脫硫提效裝置，能有效提高除霧器的脫除性能。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蒯繼璽.脫硫塔高效除霧技術(shù)的研究[D].保定，華北電力大學(xué)，2014.

[2] 盤(pán)思偉，程諾偉，姚唯建，等.濕法脫硫裝置的脫硫效率與除霧器性能測(cè)試方法[J].電力環(huán)境保護(hù)，2002（4）：13-14.

[3] 查鈺明，鐘文琦，等.用鎂離子法測(cè)定煙氣脫硫系統(tǒng)除霧器出口霧滴質(zhì)量濃度的實(shí)踐[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（6）：440-442.

[4] 李森，周屈蘭，徐通模，等.鎂離子法測(cè)定除霧器出口煙氣攜帶液滴量方法[J].熱能動(dòng)力工程，2005，20（4）：381-383.

[5] 烏云斯琴，何福龍.脫硫設(shè)施除霧器出口煙氣漿液滴含量測(cè)定方法的改進(jìn)[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2015.

[6] 樊雄偉.用煙塵測(cè)試法測(cè)定除霧器出口煙氣中漿液滴含量[J].廣西電力， 2009（4）.