關(guān)于燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放改造措施的討論

楊正波(北新集團(tuán)建材股份有限公司，北京 102209)

0 引言

《燃煤節(jié)能減排升級與改造行動計劃》是由國家發(fā)改委、環(huán)境保護(hù)部門以及能源局共同制定并頒發(fā)的，其明確指出，目前燃煤熱風(fēng)爐中脫硫除塵管理工作的重點(diǎn)核心要素就是超低排放。其中在燃煤熱風(fēng)爐進(jìn)行脫硫除塵超低排放時，二氧化硫的濃度不可超出35mg/m3，氮氧化物的濃度不得超過55mg/m3。該計劃的發(fā)布加快了燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放政策的落實(shí)進(jìn)度，而且也擴(kuò)大了脫硫除塵技術(shù)的應(yīng)用范圍。

1 脫硫除塵技術(shù)特征及原理

1.1 脫硫除塵技術(shù)的特征

脫硫除塵技術(shù)在燃煤熱風(fēng)爐中應(yīng)用時，主要選用的是監(jiān)測事故狀況、沖擊高溫?zé)煔獾炔呗裕瑸槊摿蛩g能夠順利完成互相轉(zhuǎn)化、防堵手段切實(shí)可行提供了有力保障。而且為了加強(qiáng)脫硫技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時的安全度和可靠度，可使用石灰石、石膏脫硫、噴淋煙氣脫硫等技術(shù)工藝。健全優(yōu)化系統(tǒng)基本功能，使其界面保持清晰，同時合理改造與其相對應(yīng)的吸收設(shè)施，如此方能將噴頭噴淋所具備的優(yōu)勢予以充分吸收，將噴淋覆蓋率控制在25%左右即可[1]。除此之外，脫硫除塵系統(tǒng)還具備整機(jī)使用期限至少為35 年，可將殼體和陽極管束進(jìn)行無縫銜接，該行徑極大增強(qiáng)了除塵效率。此外，還可以應(yīng)用恒流源管控設(shè)施，可以杜絕拉弧，加強(qiáng)安全性能，從而在捕集污染物時更加高效。

1.2 脫硫除塵技術(shù)的基本原理

燃煤熱風(fēng)爐在超低排放環(huán)節(jié)所應(yīng)用的主要是脫硫技術(shù)與除塵技術(shù)，其基本原理為：選取煙氣脫硫技術(shù)與石灰石，之后通過石膏濕法煙氣脫硫工藝，與除塵技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，增加了非金屬導(dǎo)電玻璃除塵器與脫硫塔的利用率。脫硫環(huán)節(jié)主要包含了配置石灰石漿液設(shè)備、吸收污染物體系、煙氣系統(tǒng)、吸收漿液體系、石膏脫水體系以及空氣壓縮體系等眾多方面，脫硫除塵基本流程是在石灰石粉中加入適量水進(jìn)行攪拌，之后將其放進(jìn)吸收劑中，通過泵吸收方式推動煙氣與吸收塔的有機(jī)結(jié)合，其中CaCO3與煙氣中的SO2產(chǎn)生了化學(xué)反應(yīng)生成了硫酸鈣CaSO4，當(dāng)其充分飽和之后會轉(zhuǎn)化成為CaSO4·2H2O。最后煙氣中所含有的水汽通過非金屬導(dǎo)電玻璃出現(xiàn)了冷凝變化并沉積，之后會在陰陽級表層成為水膜，該水膜在流動狀態(tài)下成為了所沉積介質(zhì)的重要清洗設(shè)施，加快了混液物的排出。

2 超低排放改造原則

“因地制宜、因煤制宜、因爐制宜、統(tǒng)一籌劃、共同協(xié)調(diào)、兼顧發(fā)展”這是燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放技術(shù)改造過程中需要遵循的幾項(xiàng)基本原則。對脫硫除塵技術(shù)是否純熟、安全、占地面積大小、是否經(jīng)濟(jì)實(shí)用等原則也要充分進(jìn)行考慮，并滿足燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵技術(shù)的基本需求。在應(yīng)用該技術(shù)時，要嚴(yán)格遵守該技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)利益，同時也要注重安全生產(chǎn)、安全施工，提升技術(shù)可靠度，有助于后續(xù)環(huán)節(jié)的維護(hù)工作。在燃煤熱風(fēng)爐改造超低排放環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)適時選取鈣基濕法脫硫設(shè)施將脫硫除塵技術(shù)水平予以提高，借此減少所占場地面積，只有制定科學(xué)、合理、有效、簡便、快捷、安全的超低排改造方案，方能為質(zhì)量、工期提供有力保障。

3 燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放改造措施

3.1 除塵技術(shù)

3.1.1 電除塵技術(shù)

該技術(shù)的原理主要是利用高壓靜電場所具備的特殊性，將位于電除塵器主體結(jié)構(gòu)前的煙道中的煙氣予以電離，令陰極與陽極兩個極板之間產(chǎn)生大批正負(fù)離子與自由電子，同時將煙粉塵顆粒和電離粒子在經(jīng)過電場時，與這些正負(fù)離子、自由電子進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，生成荷電粒子，之后該粒子受到電場力的影響紛紛往異極電極板移動，而且極板表層會有部分荷電粒子堆積，這會使得煙氣中的塵粒和氣體產(chǎn)生分離，從而將煙氣得到凈化[2]。

除此之外，電除塵器在日常運(yùn)行中應(yīng)當(dāng)開啟振打裝置，并定好時間，將位于極板表層的煙塵通過振打、自重，最終掉落放置在電除塵器下的灰斗中，同時也要定期對灰斗進(jìn)行清理打掃，保證電除塵器的除塵質(zhì)量達(dá)到設(shè)計預(yù)期。

3.1.2 電袋復(fù)合除塵技術(shù)

該技術(shù)主要是通過靜電以及過濾進(jìn)行除塵，其能夠?qū)⑶凹壐邏红o電廠充分予以利用，使其令煙氣中塵粒與電離粒子進(jìn)行有效結(jié)合生成荷電粒子，從而能夠?qū)煔庵写蠖鄶?shù)塵粒去除，進(jìn)而大大減低濾袋區(qū)內(nèi)煙氣中所含塵粒濃度，如此方可有效避免由于粗顆粒對濾袋的沖刷而使其發(fā)生磨損，同時也減輕了濾袋的負(fù)重，增加了濾袋的使用年限，還能夠有效取出塵粒。

經(jīng)過多次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前我國燃煤熱風(fēng)爐在除塵時使用電除塵器居多，同時大多數(shù)燃煤熱風(fēng)爐紛紛選取電袋復(fù)合技術(shù)來改造提升電除塵器的除塵效率與質(zhì)量。該方式具備以下幾個優(yōu)勢，分別為：①應(yīng)用范圍較廣，通常應(yīng)用于已經(jīng)開始運(yùn)行，然而無法滿足超低排放需求的電除塵器中；②施工流程簡便，造價低，能夠充分利用原有電除塵器的結(jié)構(gòu)與部品，施工地點(diǎn)只有一個，即除塵器進(jìn)出口，大大節(jié)約了改造成本；③完成改造改造之后，電除塵器的系統(tǒng)能夠平穩(wěn)健康長久的運(yùn)行，且不會由于煤種產(chǎn)生變更而受到影響，同時減小了電除塵器系統(tǒng)在正常運(yùn)行時阻力，延長了濾袋的使用期限，降低了污染物在排放時的濃度。

3.2 脫硝改造

優(yōu)化完善脫銷系統(tǒng)中自動控制體系。系統(tǒng)要充分了解并深入分析機(jī)組實(shí)際工作狀況、入口NOx濃度的具體變更等方面，從而將NOx濃度后期如何變動的態(tài)勢進(jìn)行合理預(yù)估，同時根據(jù)其分析數(shù)據(jù)也能及早對噴入NH3(氨氣)的數(shù)量予以有效控制。此外，通過對NOx濃度后期變化態(tài)勢的預(yù)估也能夠預(yù)先得知入口NOx濃度的具體變化，并即刻噴射適量NH3(氨氣)對NOx濃度的排放量進(jìn)行合理掌控。

3.3 組合改造

為了滿足國家對燃煤企業(yè)排放技術(shù)的各種需求，同時也為了加強(qiáng)減少排放量的成效，在單一減排技術(shù)已經(jīng)有所成就之后，眾多燃煤企業(yè)開始熱切關(guān)注組合路線的超低排放改造方式。經(jīng)過將多個不同技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，使其形成了組合路線，其中，有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、成本造價低的，有投入資金額度較小的。以大型火電廠脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造為例，經(jīng)過對其的估算得出，該改造方式的投資額度大概為3000～6000 萬人民幣之間，其中停機(jī)工期能夠控制在兩個月之內(nèi)，該組合路線被公認(rèn)為如今造價成本較低的改造方式之一。

除此之外，還有其他的組合線路也在各大燃煤企業(yè)中受到了良好的應(yīng)用，且取得了不菲的成績，比如：脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+凈煙氣加熱系統(tǒng)、單塔雙分區(qū)脫硫除塵技術(shù)+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+濕式電除塵以及脫硫除塵一體化+脫硝催化劑加層+高頻電源改造+濕式電除塵等眾多形式的組合路線[3]。通常情況下，對新建機(jī)組而言，最好是選用組合技術(shù)開展改造工作，并且改造機(jī)組因?yàn)楝F(xiàn)場環(huán)保設(shè)施與電廠場地環(huán)境的限制性，應(yīng)當(dāng)結(jié)合所建機(jī)組的具體狀況來選擇最為合理、最為有效的改造方式。

3.4 漿液池改造

石膏氧化結(jié)晶與漿液循環(huán)停駐的重要場地就是漿液池，基于此，一定要不斷研究分析超低排放改造策略，結(jié)合實(shí)際情況與基本需求對漿液池與高漿液池的數(shù)量進(jìn)行合理規(guī)劃，定期更換拌合設(shè)備，可保證燃煤熱風(fēng)爐脫硫除塵超低排放改造工作能夠有序開展。此外，還要多加注意漿液停留時間的長短，以及循環(huán)過程中漿液量多少，并對其進(jìn)行合理管控，同時也要重視漿液池會對漿液循環(huán)階段停留時長產(chǎn)生影響，并使其降至最低，最后對漿液中所含pH 值與脫硫除塵技術(shù)效果的關(guān)系進(jìn)行深入、全方位的分析探究。在深入化改在策略時，可應(yīng)用pH 值分段方式，譬如：系統(tǒng)上半部分的pH 值在5.3 時，能夠幫助氧化與石膏結(jié)晶；下半部分的pH 值為6.1 時，能夠方便石灰石供漿與循環(huán)漿液的抽取操作。其中單塔雙區(qū)技術(shù)使得循環(huán)漿液的脫硫除塵標(biāo)準(zhǔn)與設(shè)計需求相符，同時也使pH 值滿足了設(shè)計需求，從而將脫硫除塵效率與質(zhì)量得到了極大提高。

3.5 除霧器改造

在鈣基濕法脫硫中的除霧器屬性與煙塵排放濃度有著重要影響，所以在改造超低排放時，一定要選取高效率的除霧器將所夾帶的漿液予以有效攔截。市面上較為普遍的高效率除霧器有兩種，一種是管束式旋流除霧器，一種是多級高校屋脊式除霧器。其中前者目前已經(jīng)注冊了專利，因此在超低排放項(xiàng)目中會受到一定局限性與約束性，所以本文對多級高效屋脊式除霧器做重要闡述。

目前燃煤熱風(fēng)爐在改造超低排放項(xiàng)目時，一般會選擇三級高效屋脊式除霧器或者是一級管式+三級高效屋脊式除霧器[4]。與一般屋脊式除霧器不同，高效除霧器有三個等級，單純折流板片為一級葉片；帶單鉤片的為二級葉片；帶雙鉤片的為三級葉片。

其中三級高效屋脊式除霧器在去除粒徑偏小的液滴時效率較高，而在去除粒徑為20μm 的液滴時，效率則一般。不僅如此，帶雙鉤片的除霧器每一級葉片之間的距離會慢慢減小，同時也會設(shè)計更加科學(xué)更加合理的葉片傾斜角度，該行徑使得三級高效屋脊式除霧器不僅擁有效果良好的除霧性能之外，而且也擁有極低的壓降，使得該壓降維持在250Pa 以內(nèi)。除此之外，三級高效屋脊式除霧器還能有效控制煙氣中霧滴所含量，使其保持在20mg/Nm3以內(nèi)，不僅能夠?qū)煔庵兴瑤У墓腆w顆粒物數(shù)量進(jìn)行合理掌控，而且也能為煙塵的超低排放提供強(qiáng)有力保障。

通過上述改造以及對相關(guān)企業(yè)中燃煤熱風(fēng)爐的調(diào)查得出結(jié)論，將入口位置的煙氣濃度控制在4300mg/Nm3，脫硫效率可高達(dá)≥97.2%，這使得出口位置的SO2排放濃度＜50mg/Nm3，此外，選取3 層屋脊式除霧器+1 級除霧器可確保出口位置的煙氣攜帶霧滴量≤20mg/Nm3。

4 結(jié)語

貫徹落實(shí)燃煤熱風(fēng)爐中脫硫除塵超低排放改造措施，并對治理污染物的多個不同設(shè)備之間的協(xié)調(diào)性、合作性以及統(tǒng)一性進(jìn)行充分考慮，令其組合成為具備較高安全性、較強(qiáng)可靠性的脫硫除塵技術(shù)。并對脫硫除塵技術(shù)的基本原理進(jìn)行充分認(rèn)知與了解，選擇石灰石-石膏脫硫-脫硫除塵一體化的改造方案對燃煤熱風(fēng)爐超低排放進(jìn)行改造，并合理掌控?zé)煔庵兴瑤Ч腆w數(shù)量，唯有如此，方能保證超低排放改造工作的效率與質(zhì)量。