某電廠汞吸附劑的干燥系統與實踐

王 操，盧文鋒，張 彥

(湖北省電力勘測設計院有限公司，湖北 武漢 430000)

汞是一種神經毒素，對人體的危害巨大。隨著我國經濟的發展，環境問題日益凸顯，燃煤電廠作為汞排放的大戶，亟需加大對電廠汞排放的控制力度。然而遺憾的是，我國脫汞技術的工業化應用基本處于試驗階段，對脫汞系統與裝置需進行更深入的研究[1]。

利用汞吸附劑將煙氣中氣態Hg轉化為顆粒態Hg，然后通過除塵器協同脫除，是燃煤電廠脫汞技術的一個主流方向[2-3]。而Hg吸附劑是其中的關鍵，目前Hg吸附劑主要有活性炭和改性飛灰?；钚蕴勘缺砻娣e大，是可靠的Hg吸附劑，但是其運行成本高昂，難以大規模應用；未改性的飛灰中含有大量的磁性物質，具有一定的吸附性能，對Hg的吸附效率約為活性炭的三分之一，而改性后飛灰對Hg吸附效率大大增強，吸附效率可達90%以上。對飛灰進行化學改性，旨在改善表面致密結構以提高活性位點數量，能取得更好的脫汞效果[4-5]。飛灰改性大多采用鹵化物溶液浸泡，如何將濕的改性飛灰干燥后均勻輸送到煙氣里對脫汞的效果實現非常重要。本文以廣東某電廠脫汞項目為依托，研究了改性飛灰的處理流程和吸附劑混合風箱的設計。

1 機組概況

本項目擬在廣東某超臨界機組上實施，鍋爐為超超臨界變壓運行螺旋管圈直流爐、一次再熱、前后墻對沖燃燒方式、三分倉回轉式空預器，平衡通風、固態排渣、全懸吊結構Π型鍋爐，鍋爐參數見表1，煤質分質見表2。電廠飛灰成分分析資料見表3。

表1 鍋爐設計參數

表2 煤質分析數據

每臺鍋爐設2臺三室四電場靜電除塵器，除塵效率99.6%，從表3中可知，飛灰中三氧化二鐵含量在鍋爐燃燒設計煤種時占比9.59%，校核煤種占比23.46%，飛灰有較強的吸附能力。

2 改性飛灰的處理流程

本工程中，鍋爐配有2臺獨立的電除塵器，每臺除塵器設置1套飛灰改性及添加系統，每套系統添加改性飛灰1 t/h。飛灰緩沖料倉兩套改性系統共用，有效容積約30 m3，可保證系統連續運行24 h。系統工藝流程如圖1所示。

圖1 改性飛灰處理流程圖

改性劑(30%CuCl2溶液)通過加藥泵進入到靜置儲罐，同時飛灰通過變頻旋轉給料閥也進入靜置儲罐中，它們在靜置儲罐中混合放置時間應超過1 h，可以使銅在飛灰表面的負載量達到6%以上。濕的改性飛灰然后通過螺旋輸送給料機送至干燥器。干燥介質采用一次風空氣預熱器出口的一次熱風，溫度為330 ℃、壓力約10 964 Pa、取風量25 000 m3/h(標準)，在干燥器內熱風與改性飛灰直接接觸換熱，將含水率約70%的改性飛灰干燥成含水量5%的粉末狀態，然后隨熱風輸送至混合風箱?；旌巷L箱設在鍋爐空預器出口彎頭處，與原鍋爐煙道相連，噴入的改性飛灰吸附煙氣中的Hg后被電除塵器收集下來。

3 吸附劑混合風箱的設計

為保證改性飛灰的輸送流速不小于20 m/s，混合風道截面為約0.5 m2，而鍋爐本體煙道長度達到13 m，混合風箱較為狹長。為使風粉混合物能較均勻地流入鍋爐本體煙道，初步擬定兩種方案。

(1)采用階梯式風箱：風粉混合物通過與壁面撞擊改變流向，設計中將風箱設為7段，每段寬度方向減少100 mm，如圖2所示。

圖2 階梯式混合風箱

(2)采用導流板式混合風箱：在混合風箱中均勻地加裝導流板，將煙道連接面分成八等分，初如導流板彎曲半徑為125 mm，第二、三級導流板彎曲半徑為250 mm，第四、五段導游板彎曲半徑為500 mm，第六、七段導流板彎曲半徑為750 mm，如圖3所示。

圖3 導流板式混合風箱

在ANSYS軟件中對這兩種混合風箱進行數值模擬，并作出以下假設：

(1)改性飛灰粒度分布50～150 μm，正態方布，堆積密度1.8 t/m3，含水率5%；

(2)輸送改性飛灰風量12.4 m3/s，風溫為147 ℃，風壓6 000 Pa，連接鍋爐本體處風壓為-2 000 Pa；

模型計算得出的流場如圖4、圖5所示。

圖4 階梯式混合風箱流場

圖5 導流板式混合風箱流場

通過圖4和圖5的結果可知，方案一采用階梯式混合風箱，風箱上設置的擋板無法改變改性飛灰的運行方向，改性飛灰絕大部分進入了煙道的一側，分布不均勻；方案二在風箱中加裝導流板，擾流比較強烈，雖然大部分飛灰進入前端，但隨著煙氣繼續向后流動，進入到煙道壁面時平均速度較低，流場覆蓋率達到約45%，改性飛灰能較均勻地入射到鍋爐本體煙道。

4 結 論

本文設計了改性飛灰的處理流程，解決了改性飛灰的干燥與輸送問題，實踐表明：改性飛灰的處理流程能連續穩定運行，自動化控制程度較高，能適應于規?；瘧?。本文設計的兩種吸附劑混合箱結構形式，階梯狀混合箱、分段等長導流板混合箱，在ANSYS中對這兩種混合箱的流場進行模擬，結果表明：導流板式混合箱混合效果較好，可以滿足工程使用要求。