關于燃煤熱風爐脫硫除塵超低排放改造措施的討論

楊正波(北新集團建材股份有限公司，北京 102209)

0 引言

《燃煤節能減排升級與改造行動計劃》是由國家發改委、環境保護部門以及能源局共同制定并頒發的，其明確指出，目前燃煤熱風爐中脫硫除塵管理工作的重點核心要素就是超低排放。其中在燃煤熱風爐進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。該計劃的發布加快了燃煤熱風爐脫硫除塵超低排放政策的落實進度，而且也擴大了脫硫除塵技術的應用范圍。

1 脫硫除塵技術特征及原理

1.1 脫硫除塵技術的特征

脫硫除塵技術在燃煤熱風爐中應用時，主要選用的是監測事故狀況、沖擊高溫煙氣等策略，為脫硫塔之間能夠順利完成互相轉化、防堵手段切實可行提供了有力保障。而且為了加強脫硫技術在實際應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工藝。健全優化系統基本功能，使其界面保持清晰，同時合理改造與其相對應的吸收設施，如此方能將噴頭噴淋所具備的優勢予以充分吸收，將噴淋覆蓋率控制在25%左右即可[1]。除此之外，脫硫除塵系統還具備整機使用期限至少為35 年，可將殼體和陽極管束進行無縫銜接，該行徑極大增強了除塵效率。此外，還可以應用恒流源管控設施，可以杜絕拉弧，加強安全性能，從而在捕集污染物時更加高效。

1.2 脫硫除塵技術的基本原理

燃煤熱風爐在超低排放環節所應用的主要是脫硫技術與除塵技術，其基本原理為：選取煙氣脫硫技術與石灰石，之后通過石膏濕法煙氣脫硫工藝，與除塵技術進行有機結合，增加了非金屬導電玻璃除塵器與脫硫塔的利用率。脫硫環節主要包含了配置石灰石漿液設備、吸收污染物體系、煙氣系統、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行攪拌，之后將其放進吸收劑中，通過泵吸收方式推動煙氣與吸收塔的有機結合，其中CaCO3與煙氣中的SO2產生了化學反應生成了硫酸鈣CaSO4，當其充分飽和之后會轉化成為CaSO4·2H2O。最后煙氣中所含有的水汽通過非金屬導電玻璃出現了冷凝變化并沉積，之后會在陰陽級表層成為水膜，該水膜在流動狀態下成為了所沉積介質的重要清洗設施，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、統一籌劃、共同協調、兼顧發展”這是燃煤熱風爐脫硫除塵超低排放技術改造過程中需要遵循的幾項基本原則。對脫硫除塵技術是否純熟、安全、占地面積大小、是否經濟實用等原則也要充分進行考慮，并滿足燃煤熱風爐脫硫除塵技術的基本需求。在應用該技術時，要嚴格遵守該技術的相關標準規定，增加企業經濟利益，同時也要注重安全生產、安全施工，提升技術可靠度，有助于后續環節的維護工作。在燃煤熱風爐改造超低排放環節中，應當適時選取鈣基濕法脫硫設施將脫硫除塵技術水平予以提高，借此減少所占場地面積，只有制定科學、合理、有效、簡便、快捷、安全的超低排改造方案，方能為質量、工期提供有力保障。

3 燃煤熱風爐脫硫除塵超低排放改造措施

3.1 除塵技術

3.1.1 電除塵技術

該技術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構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生大批正負離子與自由電子，同時將煙粉塵顆粒和電離粒子在經過電場時，與這些正負離子、自由電子進行有機結合，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，電除塵器在日常運行中應當開啟振打裝置，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行清理打掃，保證電除塵器的除塵質量達到設計預期。

3.1.2 電袋復合除塵技術

該技術主要是通過靜電以及過濾進行除塵，其能夠將前級高壓靜電廠充分予以利用，使其令煙氣中塵粒與電離粒子進行有效結合生成荷電粒子，從而能夠將煙氣中大多數塵粒去除，進而大大減低濾袋區內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生磨損，同時也減輕了濾袋的負重，增加了濾袋的使用年限，還能夠有效取出塵粒。

經過多次調查發現，目前我國燃煤熱風爐在除塵時使用電除塵器居多，同時大多數燃煤熱風爐紛紛選取電袋復合技術來改造提升電除塵器的除塵效率與質量。該方式具備以下幾個優勢，分別為：①應用范圍較廣，通常應用于已經開始運行，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構與部品，施工地點只有一個，即除塵器進出口，大大節約了改造成本；③完成改造改造之后，電除塵器的系統能夠平穩健康長久的運行，且不會由于煤種產生變更而受到影響，同時減小了電除塵器系統在正常運行時阻力，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

優化完善脫銷系統中自動控制體系。系統要充分了解并深入分析機組實際工作狀況、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勢進行合理預估，同時根據其分析數據也能及早對噴入NH3(氨氣)的數量予以有效控制。此外，通過對NOx濃度后期變化態勢的預估也能夠預先得知入口NOx濃度的具體變化，并即刻噴射適量NH3(氨氣)對NOx濃度的排放量進行合理掌控。

3.3 組合改造

為了滿足國家對燃煤企業排放技術的各種需求，同時也為了加強減少排放量的成效，在單一減排技術已經有所成就之后，眾多燃煤企業開始熱切關注組合路線的超低排放改造方式。經過將多個不同技術的有機結合，使其形成了組合路線，其中，有經濟實用、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，其中停機工期能夠控制在兩個月之內，該組合路線被公認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中受到了良好的應用，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、單塔雙分區脫硫除塵技術+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，對新建機組而言，最好是選用組合技術開展改造工作，并且改造機組因為現場環保設施與電廠場地環境的限制性，應當結合所建機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

石膏氧化結晶與漿液循環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，結合實際情況與基本需求對漿液池與高漿液池的數量進行合理規劃，定期更換拌合設備，可保證燃煤熱風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，以及循環過程中漿液量多少，并對其進行合理管控，同時也要重視漿液池會對漿液循環階段停留時長產生影響，并使其降至最低，最后對漿液中所含pH 值與脫硫除塵技術效果的關系進行深入、全方位的分析探究。在深入化改在策略時，可應用pH 值分段方式，譬如：系統上半部分的pH 值在5.3 時，能夠幫助氧化與石膏結晶；下半部分的pH 值為6.1 時，能夠方便石灰石供漿與循環漿液的抽取操作。其中單塔雙區技術使得循環漿液的脫硫除塵標準與設計需求相符，同時也使pH 值滿足了設計需求，從而將脫硫除塵效率與質量得到了極大提高。

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。其中前者目前已經注冊了專利，因此在超低排放項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。

目前燃煤熱風爐在改造超低排放項目時，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，同時也會設計更加科學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。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，不僅能夠對煙氣中所含帶的固體顆粒物數量進行合理掌控，而且也能為煙塵的超低排放提供強有力保障。

通過上述改造以及對相關企業中燃煤熱風爐的調查得出結論，將入口位置的煙氣濃度控制在4300mg/Nm3，脫硫效率可高達≥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 結語

貫徹落實燃煤熱風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備之間的協調性、合作性以及統一性進行充分考慮，令其組合成為具備較高安全性、較強可靠性的脫硫除塵技術。并對脫硫除塵技術的基本原理進行充分認知與了解，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爐超低排放進行改造，并合理掌控煙氣中所含帶固體數量，唯有如此，方能保證超低排放改造工作的效率與質量。