管束式除塵除霧器在工業(yè)鍋爐超低排放中的應(yīng)用

李宇翔，胡滿深，郭彪，馮劍峰，潘柏盛，林榮灼

（江門市同力環(huán)保科技有限公司，廣東 江門 529100）

除霧器作為煙氣脫硫吸收塔的核心設(shè)備，布置于吸收塔頂部，是脫硫除塵體系中煙塵和霧滴排放的最終把關(guān)技術(shù)手段[1～2]。隨著超低排放要求進(jìn)一步在非電行業(yè)中的實施以及周邊居民對廠區(qū)煙囪“白色煙羽”的關(guān)注增加，對除霧器的技術(shù)要求也進(jìn)一步提高[3,4]：霧滴的排放濃度要求由原來的75mg/Nm3降低至30mg/Nm3，煙塵排放濃度≤10mg/Nm3。

廣東省的中小型工業(yè)燃煤鍋爐多采用鈣基濕法脫硫工藝，借鑒燃煤發(fā)電機組的超低排放改造經(jīng)驗，實現(xiàn)煙塵超低排放提標(biāo)改造的主流方案包括新增濕式靜電除塵器、屋脊式除塵器、管束式除塵除霧器和冷凝式除塵除霧器等[5,6]。本文對某飼料廠100t/h 燃煤循環(huán)流化床煙氣鈣基濕法脫硫系統(tǒng)的除霧器改造進(jìn)行技術(shù)論證和效果分析，為同類型工程改造應(yīng)用提供技術(shù)借鑒，為除霧器的研究和開發(fā)提供數(shù)據(jù)參考。

1 技改方案論證

1.1 設(shè)計條件

某飼料廠現(xiàn)有1 臺無錫太湖鍋爐廠制造的100t/h循環(huán)流化床，配有1 套SNCR 煙氣脫硝系統(tǒng)、1 套布袋除塵系統(tǒng)和1 套石灰—石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)，經(jīng)過布袋除塵處理后，煙塵折算濃度≤30mg/Nm3。經(jīng)過濕法脫硫后，煙塵折算濃度≤30mg/Nm3，SO2折算濃度≤35mg/Nm3。改造前燃煤鍋爐及煙氣的設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 改造前燃煤鍋爐及煙氣設(shè)計參數(shù)

1.2 技術(shù)問題分析

經(jīng)現(xiàn)場考查，現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)備已連續(xù)運行3 年，不能滿足新形勢下的煙氣超低排放要求，特別是煙塵和霧滴排放超標(biāo)，可見“白色煙羽”較長，氣流導(dǎo)管式除霧器經(jīng)常出現(xiàn)堵塞結(jié)垢。具體表現(xiàn)為：1）反沖洗管道出現(xiàn)外觀可見的滲漏；2）氣流導(dǎo)管式除霧器壓降為600Pa，明顯高于原設(shè)計值（150～200Pa），堵塞情況較嚴(yán)重；3）鍋爐高負(fù)荷時，引風(fēng)機開度由原來的60%提高到80%，除霧器的過流風(fēng)速高于設(shè)計風(fēng)速上限，但鍋爐低負(fù)荷時，過流風(fēng)速又明顯低于設(shè)計風(fēng)速上限；4）反沖洗強度不足，沖洗周期過長；5）脫硫循環(huán)漿液pH 值波動較大，含固率變化范圍是8%～13%，微溶性鈣基結(jié)晶物、石膏細(xì)粒和極細(xì)粉塵是結(jié)垢物的主要成分。

1.3 技改方案論證

多家技術(shù)供應(yīng)商提供了3 種方案：

方案1：新增1 個獨立式濕式靜電除塵除霧系統(tǒng)，出口煙塵折算濃度確保≤10mg/Nm3，霧滴排放濃度≤30mg/Nm3，設(shè)計除塵和除霧率均≥70%。

方案2：保留現(xiàn)有的氣流導(dǎo)管式除霧器，塔體加高5m，新增3 層屋脊式除霧器和1 層管式除霧器，出口指標(biāo)與方案1 一致。

方案3：拆除現(xiàn)有的氣流導(dǎo)管式除霧器，塔體加高3.5m，新增1 層管束式除霧器（含4 級旋輪）和1層折板除霧器，出口指標(biāo)與方案1 一致。技改方案見圖1。

圖1 技改方案3 的示意

廠方綜合考慮技改時間、技改預(yù)算、場地空間、供貨周期、原有脫硫塔結(jié)構(gòu)荷載、施工難度等因素，最終選用方案3 作為實際改造方案。

2 技術(shù)應(yīng)用情況

2.1 技改目標(biāo)

當(dāng)脫硫塔入口煙塵折算濃度≤30mg/Nm3時，出口煙塵折算濃度≤10mg/Nm3，霧滴濃度≤30mg/Nm3，設(shè)計除塵和除霧率≥70%，折板與管束式除霧器的阻力≤700Pa。

2.2 主要技改內(nèi)容

1）拆除現(xiàn)有的氣流導(dǎo)管式除霧器，更換脫硫塔內(nèi)壁碳鋼板及進(jìn)行玻璃鱗片修補；2）加高部分脫硫塔外壁，加裝1 層折板除霧器和1 層管束式除霧器（含反沖洗水自控系統(tǒng)），其中支撐梁采用Q235+玻璃鱗片防腐，支撐格柵用316L（管束式除霧器的設(shè)計參數(shù)見表2）；3）修復(fù)原有反沖洗管道，按照新除霧器的反沖洗要求增補設(shè)備；4）修復(fù)原有漿液循環(huán)管道并清洗管道內(nèi)部的結(jié)垢。

表2 管束式除霧器的設(shè)計參數(shù)

2.3 應(yīng)用效果

2.3.1 低負(fù)荷時，管束式除塵除霧器出口煙塵和霧滴濃度分析

如圖2 所示，鍋爐負(fù)荷處于55～80t/h 時，管束式除塵除霧器出口煙塵排放濃度均低于設(shè)計值（≤10mg/Nm3），隨著負(fù)荷逐漸升高，排放指標(biāo)變化幅度很小，數(shù)據(jù)較為穩(wěn)定。出口霧滴的排放濃度也能滿足設(shè)計指標(biāo)，但數(shù)據(jù)波動大，沒有呈現(xiàn)明顯的反比變化趨勢。

圖2 低負(fù)荷時管束式除塵除霧器的除塵除霧曲線

2.3.2 高負(fù)荷時，管束式除塵除霧器出口煙塵和霧滴濃度分析

如圖3 所示，鍋爐負(fù)荷處于80～100t/h 時，管束式除塵除霧器出口煙塵排放濃度同樣低于設(shè)計值。80～90t/h 區(qū)間的除塵效率要優(yōu)于90～100t/h 區(qū)間，隨著負(fù)荷逐漸升高，排放指標(biāo)也隨之緩慢提高。出口霧滴的排放濃度同樣能滿足設(shè)計指標(biāo)，但數(shù)據(jù)波動較低負(fù)荷時更大，且沒有明顯規(guī)律性。

圖3 高負(fù)荷時管束式除塵除霧器的除塵除霧曲線

2.3.3 不同負(fù)荷下的阻力變化

由圖4 可知，兩級除塵除霧器的阻力均能達(dá)到設(shè)計值（≤700Pa），但隨著使用時間延長，阻力呈整體上升趨勢，最高為680Pa。

圖4 不同負(fù)荷時，折板和管束式除塵除霧器的阻力變化

3 結(jié)語

（1）折板+管束式除塵除霧組合作為燃煤煙氣煙塵和霧滴提標(biāo)技術(shù)，經(jīng)過5 個月的連續(xù)運行，能滿足鍋爐高低負(fù)荷的超低排放要求，即出口煙塵折算濃度≤10mg/Nm3、霧滴濃度≤30mg/Nm3、設(shè)計除塵和除霧率≥70%，滿足環(huán)保需求。

（2）通過合理的設(shè)備選型和反沖洗周期設(shè)計，除霧器的阻力都能低于設(shè)計值，但隨著使用時間延長，阻力呈上升趨勢，建議檢修保養(yǎng)周期定為6 個月，確保除霧器的使用壽命和煙囪處煙氣在線排放數(shù)據(jù)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（3）相比于其他技改方案，折板+管束式除塵除霧改造方案具有較顯著的優(yōu)勢，包括運行費用較低、改造工期短、無需新增電氣設(shè)備等優(yōu)點[7～9]，特別適用于改造任務(wù)急的老舊廠的提標(biāo)改造項目，為工業(yè)燃煤鍋爐超低排放改造提供了新的選擇。