淺談火電廠脫硫超低排放改造技術

白琴

【摘 要】面對日益嚴峻的環保要求，現運行的脫硫技術根本無法滿足污染物排放要求，超低排放改造事業發展如火如荼。在石灰石-石膏濕法脫硫工藝超低排放改造過程中，采用濕式電除塵、單塔一體化超低排放改造技術、單塔雙區高效脫硫除塵技術等可完全滿足污染物達標排放的要求，論文主要對以上三種技術的原理及優缺點進行分析。

【Abstract】In the face of the increasingly severe environmental requirements， the existing desulfurization technology can not meet the emission requirements of pollutants at all. The development of the ultra low emission transformation industry is developing vigorously. In the ultra low emission transformation of the limestone-gypsum wet flue gas desulphurization， the discharge requirements of pollutants can be fully met by adopting wet electrostatic precipitator， single tower integrated ultra low emission transformation technology， high efficiency desulfurization and dust removal technology with single tower and two zones. The paper mainly analyzes the principles， advantages and disadvantages of the above three technologies.

【關鍵詞】超低排放；節能減排；濕式電除塵；旋匯耦合；單塔雙區高效脫硫除塵

【Keywords】ultra low emission； energy-saving and emission-reduction； wet electrostatic precipitator； spin exchange coupling； high efficiency desulfurization and dust removal technology with single tower and two zones

【中圖分類號】X773 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）09-0145-02

1 引言

當前，我國環境狀況總體惡化的趨勢尚未得到根本遏制，環保壓力持續加大。2014年9月12日國家發改委、國家環保部、國家能源局聯合發布的《發改能源【2014】2093號》文件：關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020）》的通知中鼓勵其他地區現役燃煤發電機組實施大氣污染物排放濃度達到或接近燃氣輪機組排放限值的環保改造[1]。

2 改造路線

2.1 濕式電除塵

濕式電除塵技術是一種用來處理含濕氣體的高壓靜電除塵設備，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、脫硫產物結晶吸出，也會形成PM2.5。

在目前的煙氣治理工藝流程中，濕法脫硫之后沒有對脫硫工藝產生的細顆粒物進行控制，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，從而導致煙囪風向的下游經常出現“酸雨”、“石膏雨”等現象，或者有長長煙尾的“藍煙”現象。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細微粉塵、SO3煙霧，并能達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]，故其工作狀態非常穩定。與此同時，既可降低前端除塵裝置的投資和運行成本，又能夠解決脫硫設備前場的緊張問題，同時還需考慮清洗極板后進入吸收塔的灰塵引起漿液中毒、起泡的可能，還會加大設備、管道磨損，為避免上述現象的出現，平時運行過程中需加大設備沖洗、廢水排放力度，盡可能延長設備壽命，保證系統的安全穩定運行。

濕式電除塵投運特點包括除塵效率不受煙塵性質影響，采用霧化效果良好的噴嘴，在沖洗時放電極和集塵級同時通電，可保證不產生有害的放電現象；杜絕了反電暈及二次揚塵現象的發生；無運動部件，大大降低了運行維護工作量；耗水量低，濕式電除塵配套灰處理自循環系統，用水量基本保持不變，循環水的補水量與煙氣中的含塵量呈線性關系。

2.2 單塔一體化超低排放改造技術

單塔一體化超低排放改造技術由管式除霧裝置、高效節能噴淋裝置、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

高效旋匯耦合脫硫除塵技術可均布進入吸收塔內的煙氣，塔內無偏流現象且產生氣液旋轉翻騰的湍流空間，在此空間內氣液固三相充分接觸，大大降低了氣液膜傳質阻力，迅速完成傳質過程，從而達到提高脫硫效率的目的。

旋匯耦合裝置技術優勢主要體現在：①高脫硫、除塵效率，均氣效果遠優于空塔噴淋、具備超強的傳質能力；②降溫速度快，經過湍流器的高溫煙氣快速降低40～60℃，加快SO2吸收速率；③提高煙氣停留時間，可使反應更充分；④液氣比較低，同等條件下比空塔噴淋低約30-40%；⑤耦合器雖會使引風機的電耗增加，但漿液循環量大幅降低；⑥對硫含量和煙氣量波動的適應性強，旋匯耦合器具有超強的傳質能力，洗滌效果強。

吸收塔是通過旋匯耦合器和噴淋層共同實現高效脫硫的目的，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時，系統綜合脫硫效率較為穩定。

2.2.2 高效節能噴淋技術

高效節能噴淋技術的優點體現在優化的噴淋布置方式，打造合理的覆蓋率，單層漿液覆蓋率可達到300%以上；利用高效噴嘴組合，在提升自身霧化效果的同時提高了二次碰撞的效果；設置防壁流裝置，避免氣液短路。

2.2.3 管束式除塵技術

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

2.3 單塔雙區高效脫硫除塵技術

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

單塔雙區高效脫硫技術特點：①適合高含硫或高效率場合；②漿池pH分區，氧化區4.9-5.5生成高純石膏，吸收區5.3-6.1高效脫除SO2；③漿池小，停留時間為3min，并且無任何塔外循環吸收裝置，配套的有射流攪拌措施，塔內無轉動攪拌設施，檢修維護方便；④吸收劑的利用率高、石膏純度最高；⑤脫硫系統運行阻力低。

單塔雙區高效脫硫技術對漿液噴淋區實施的強化措施包括：①噴淋層層數在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，噴淋層之間設置提效環，在塔壁處阻擋短路煙氣，使其向中心區域流動。空塔流速受吸收塔直徑影響最大，煙氣中的SO2吸收時間與空塔流速成反比，即吸收塔直徑越大，空塔流速越低，SO2吸收時間越長，脫硫效果越好；流場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。

單塔雙區高效脫硫除塵技術通過不同的pH區域發揮不同的作用，既能達到污染達標排放，又有助于石膏的結晶和產生，是火電廠脫硫區域超低排放改造不錯的選擇。

依據本電廠脫硫區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、托盤、氧化風機改造等方法結合來實現污染物達標排放。添加一層噴淋層來增加吸收塔液氣比，從而延長氣液接觸時間和增大氣液接觸面積，與此同時吸收塔內壓降增加、引風機電流增大。每層噴淋層處均設有用于聚攏煙氣的提效環，防止煙氣逃逸；塔中部設置托盤，煙氣托盤是一種兩相逆流篩孔板，孔徑一般25-40mm，在篩孔板上表面設有高約300mm的單元隔離板，將上表面隔離成一個個單元，使煙氣在托盤上表面形成泡沫層，同時漿液從中落下，氣流和液流之間有規律地脈動，間歇通過下方，使吸收區的氣液均勻，間接提高脫硫效率。氧化風機采用效率更高的離心風機，保證SO2吸收反應的正常進行，減少塔內結垢現象的發生，并保證石膏品質良好。

諸多電廠脫硫區域超低排放改造后會出現吸收塔溢流、起泡現象，為減少此現象的發生頻率，需進行廢水系統的增容改造，加大廢水排放出力和提高污泥質量；嚴格控制除霧器沖洗頻率，吸收塔液位避免過高；加強與電廠溝通，保證吸收塔入口二氧化硫和煙塵含量、工藝水品質等。

以上超低排放改造技術已得到各大火電廠廣泛使用，改造后出現漿液循環泵切換時出口二氧化硫降為0mg/Nm3的現象，也有電廠為避免此現象的發生采用變頻式漿液循環泵，更有效、更經濟、更可控的運行。

【參考文獻】

【1】朱國宇.脫硫運行技術問答1100題[M].北京：中國電力出版社，2015.

【2】曾庭華.火電廠二氧化硫超低排放技術及應用[M].北京：中國電力出版社，2017.

【3】電力行業職業技能鑒定指導中心.脫硫值班員[M].北京.中國電力出版社，2007.