燃煤電廠超低排放脫硫除塵技術(shù)路線探討

馬憲梅　黃曉飛

摘要：為了降低燃煤電廠大氣污染物的排放，改善我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量，遵循綠色能源、服務(wù)社會(huì)的企業(yè)精神，各企業(yè)開始致力于探索燃煤電廠煙氣污染物超低排放技術(shù)。針對(duì)當(dāng)前主要的脫硫除塵技術(shù)，本文做出了現(xiàn)狀分析，并對(duì)其原理進(jìn)行簡(jiǎn)要探討，了解各項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中的情況。希望能對(duì)燃煤電廠的排放工作提供一定的支持。

關(guān)鍵詞：超低排放;脫硫;除塵;技術(shù)路線

中圖分類號(hào)：X784 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）09-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.040

Discussion on ultra-low emission desulfurization and dust removal technology of coal-fired power plant

Ma Xianmei 1， Huang Xiaofei 2

（1.Inner Mongolia Electric Power Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Hohhot Inner Mongolia 010020，China;

2.Inner Mongolia Environmental Treatment Engineering Co.，Ltd.，Hohhot Inner Mongolia 010020，China）

Abstract：In order to reduce the emission of air pollutants from coal-fired power plants，improve the quality of Chinas atmospheric environment and follow the spirit of green energy and serving the society， enterprises have begun to explore ultra-low emission technology of flue gas pollutants from coal-fired power plants.In view of the current main desulfurization and dust removal technology，this paper makes an analysis of the status quo，and briefly discusses its principle，so as to understand the actual situation of various technologies in practical application.Hope to provide some support for the emission of coal-fired power plants.

Key words：Ultra low emission;Desulfurization;Dust removal;Technical route

隨著我國(guó)環(huán)境狀況總體惡化，環(huán)境矛盾日益凸顯，環(huán)保壓力加大，各級(jí)政府陸續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)政策措施，下大力氣治理大氣污染，改善空氣質(zhì)量。其中工業(yè)煙塵是大氣污染的重要因素，而在工業(yè)煙塵中，燃煤電廠所產(chǎn)生的煙塵占總共的35%，是各種工業(yè)煙塵中之最[1]。

因此，加強(qiáng)煙氣污染物排放處理，降低對(duì)環(huán)境的污染，是當(dāng)前燃煤電廠工作中的重點(diǎn)。其中運(yùn)用的最關(guān)注的就是煙氣脫硫除塵技術(shù)。但在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題影響脫硫除塵效果，這就需要熱電廠根據(jù)自身發(fā)展進(jìn)行分析，將脫硫除塵技術(shù)不斷地優(yōu)化和改進(jìn)，提高脫硫除塵效率，同時(shí)減小能力的損耗，最終達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

1 燃煤電廠脫硫技術(shù)路線分析

干法/半干法脫硫、石灰石-石膏濕法脫硫、海水脫硫以及循環(huán)流化床脫硫等工藝在市場(chǎng)上運(yùn)用的比較多。目前電廠中使用最多的就是石灰石-石膏濕法脫硫，其在市場(chǎng)上的使用率達(dá)到了90%甚至更高[2]。因此，本文將主要針對(duì)此技術(shù)展開分析探討。

1.1 單塔多噴淋工藝

在此工藝中，為了將吸收塔中的液氣比進(jìn)行有效提高，一般通過(guò)將噴淋的密度提高，或是將噴淋的層數(shù)增加來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在進(jìn)行層數(shù)增加時(shí)，應(yīng)維持原來(lái)噴淋系統(tǒng)，將其循環(huán)量提高，也可以將吸收塔進(jìn)行抬高來(lái)完成。要想將FGD裝置的脫除能力進(jìn)行提升，可以將氧化空氣分布的效率提升，也可以將氧化空氣的供給量提升[3]。

1.2 雙托盤技術(shù)

當(dāng)電廠所產(chǎn)生煙氣后，將其直接輸送至吸收塔，此時(shí)煙氣將進(jìn)入下層托盤，同時(shí)煙氣和上面的液膜實(shí)現(xiàn)液項(xiàng)和氣項(xiàng)的均質(zhì)調(diào)整。液膜在托盤上，具有相應(yīng)的高度，從而有效提高了煙氣的滯留時(shí)間。通過(guò)煙氣在吸收塔內(nèi)的有效去除和增加滯留時(shí)間，使得煙氣的污染物被大量吸收，從而使得液氣比減少，將吸收劑進(jìn)行充分的利用[4]。

1.3 單塔雙循環(huán)工藝

該工藝需要用到托盤塔和噴淋空塔等設(shè)施，煙氣中的SO2吸收氧化過(guò)程就是在噴淋空塔中進(jìn)行的，這其中分為兩個(gè)階段，且都具備相應(yīng)的回路循環(huán)。在第一階段中，能夠?qū)σ徊糠諷O2進(jìn)行消除，同時(shí)還能夠?qū)煔庵械腍F、HCl以及粉塵等物質(zhì)有效消除。在第二階段中，為了滿足不同負(fù)荷的需求，通過(guò)將石灰石加量，來(lái)提高脫硫過(guò)程中的效率，因此該階段能夠?qū)O2進(jìn)行有效吸收[5]。

2 燃煤電廠除塵器介紹

2.1 靜電除塵器

在電廠靜電除塵器的使用效果比較好，該裝置是當(dāng)煙氣在電離時(shí)，將煙氣中的灰塵或顆粒荷電，這時(shí)受到電場(chǎng)力的影響，使這些雜質(zhì)按照一定方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，從而將雜質(zhì)集中在集塵機(jī)便于清除。其具體工作過(guò)程是，首先通過(guò)進(jìn)行電暈放電，再對(duì)煙氣中的雜質(zhì)荷電，然后通過(guò)遷移與捕集，最后完成清除工作。

但該裝置在工作中也會(huì)受到各方面因素的影響，其中包括氣體濕度、粒子比電阻、氣流速度、粒子濃度以及煙氣溫度等。其中在運(yùn)行過(guò)程中，粒子比電阻的正常應(yīng)在104～1011Ω·cm之間。對(duì)本工程而言，要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)靜電除塵器從理論上說(shuō)是可以做到的，可通過(guò)增加收塵面積、減小氣流速度（如雙室）等手段提高除塵器效率。采用靜電除塵器優(yōu)點(diǎn)是目前使用廠家多，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，易操作。

2.2 布袋除塵器

隨著科技的發(fā)展，濾布材料得到了不斷的提升，其耐磨性得到了提高，還具備較高的強(qiáng)度，同時(shí)還能夠滿足強(qiáng)腐蝕和高溫的環(huán)境。因此，布袋除塵器也開始發(fā)展起來(lái)，通過(guò)該除塵器的煙塵能夠有效降低排放的濃度，通常范圍在10mg/m3～50 mg/m3，而根據(jù)具體情況還可能更低。所以，其除塵效果相當(dāng)理想，在使用運(yùn)用中其效率更是在99.99%以上。采用布袋除塵器優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，易達(dá)標(biāo)排放，缺點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高，其次是使用時(shí)間不長(zhǎng)缺乏經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)電力行業(yè)前幾次布袋除塵器推廣應(yīng)用失敗，除與材料有關(guān)外，與運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)不足和控制水平不高也有很大關(guān)系。但隨著國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求提高，以及除塵器控制技術(shù)的發(fā)展，布袋除塵器的安全性有了很大提高。

2.3 電袋復(fù)合除塵器

電袋結(jié)合除塵技術(shù)最早是在1970年后，美國(guó)的發(fā)電廠為了達(dá)到愈來(lái)愈嚴(yán)格的政府對(duì)控制煙塵排放的要求，采取了多種措施來(lái)提高電除塵器的性能，其中一項(xiàng)措施就是采用COHPAC（Compact Hybrid Particulate Collector緊縮混合型除塵器的縮寫）系統(tǒng)，在具體構(gòu)造上相對(duì)簡(jiǎn)單，主要在電除塵器的基礎(chǔ)之上增加布袋除塵器。在除塵過(guò)程中，通過(guò)布袋除塵器，將處理過(guò)程中沒能有效消除的煙塵進(jìn)行收集，從而提高排放質(zhì)量。該項(xiàng)技術(shù)當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用在靜電除塵器的改造上。近幾年，電袋結(jié)合除塵技術(shù)在我國(guó)逐漸得到應(yīng)用，主要應(yīng)用在200MW以下的循環(huán)流化床機(jī)組及靜電除塵器的改造方面。 通過(guò)將以上兩種除塵器的結(jié)合，組成電袋除塵器，因此它能將兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，提高除塵效果，同時(shí)還能將各部件之間進(jìn)行有效簡(jiǎn)化，使其結(jié)構(gòu)更加小巧。由于濾袋只是收集剩余煙塵，所以其不需要進(jìn)行頻繁的清灰作業(yè)，這也直接提高了濾袋的使用周期，節(jié)約了運(yùn)行成本。

3 火電廠脫硫除塵一體化技術(shù)分析

新型的脫硫除塵聯(lián)合脫除技術(shù)，即在吸收塔內(nèi)設(shè)置特殊的裝置及噴淋系統(tǒng)的組合，既可以高效脫除煙氣中SO2也可以高效脫除煙塵。其中有代表性的技術(shù)有旋匯耦合脫硫+管束式除塵器、高效沸騰托盤塔+高效除霧器技術(shù)、單塔雙循環(huán)（雙區(qū)）+高效除霧器技術(shù)，均可實(shí)現(xiàn)高效脫硫，同時(shí)可保證脫硫系統(tǒng)入口含塵濃度不高于30mg/Nm?的條件下，出口排放達(dá)到≤5 mg/Nm?的排放要求。

3.1 旋匯耦合脫硫+管束式除塵器

煙氣中的SO2脫除工作在該除塵器中需要進(jìn)行兩次，在第一次脫硫中，煙氣會(huì)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)中的旋匯耦合裝置，同時(shí)和塔中的漿液形成湍流空間，從而有效提升空間內(nèi)的固體、液體以及氣體的傳速率。在第二次脫硫中，將煙氣進(jìn)行均勻分布，并通過(guò)迅速降溫的方法，使用噴淋系統(tǒng)進(jìn)行脫硫處理。在完成這兩次脫硫之后，將煙氣傳送至除塵除霧裝置之中，然后通過(guò)離心力將其中的塵霧展開收集，并進(jìn)行清除。當(dāng)煙氣濃度在進(jìn)入系統(tǒng)前≤30mg/Nm?時(shí)，最后的排放時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)≤5 mg/Nm?。該技術(shù)山西大唐國(guó)際云岡熱電有限責(zé)任公司二期#3機(jī)組、重慶神華神東電力萬(wàn)州電廠#1機(jī)組、內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司#1機(jī)組等工程中成功使用。

3.2 高效沸騰托盤塔（雙相整流裝置）+高效除霧器技術(shù)

煙氣通過(guò)單托盤、雙托盤和異形開孔托盤裝置或設(shè)置雙相整流裝置，可以均布塔內(nèi)流場(chǎng)，降低煙氣流速，增加煙氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間，同時(shí)在形成沸騰液面，煙氣經(jīng)過(guò)液膜可以去除細(xì)微粉塵，完成一級(jí)脫硫除塵;煙氣經(jīng)過(guò)高效噴淋層，通過(guò)噴淋主管和支管的預(yù)組裝提高噴淋的精度，通過(guò)高性能噴嘴將漿液粒徑降低30%，提高漿液覆蓋面積，通過(guò)增加增效環(huán)，減少煙氣逃逸，實(shí)現(xiàn)SO2的深度脫除及粉塵的二次脫除; 煙氣經(jīng)過(guò)高性能除霧器，降低出口液滴，減少固體攜帶，以確保粉塵的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)煙氣濃度在進(jìn)入系統(tǒng)前≤30mg/Nm?時(shí)，最后的排放時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)≤5 mg/Nm?。托盤技術(shù)是凱迪公司從美國(guó)巴威公司引進(jìn)，并且進(jìn)行了技術(shù)的改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了單塔脫硫除塵聯(lián)合治理。并在市場(chǎng)上得多廣泛的使用，其中包括華能上安電廠1×600MW機(jī)組、華能長(zhǎng)興電廠2×660MW項(xiàng)目、華能玉環(huán)電廠1×1000MW機(jī)組、神華國(guó)華寧夏鴛鴦湖電廠2×660MW技改項(xiàng)目、華能邯峰2×600MW電廠等。

3.3 單塔雙循環(huán)+高效除霧器技術(shù)

通?？梢詫⒚摿蛩?nèi)漿液池進(jìn)行分區(qū)，或是在脫硫塔外部增加漿液的形式，來(lái)實(shí)現(xiàn)單塔雙循環(huán)脫硫。而雙循環(huán)系統(tǒng)其實(shí)就是在煙氣進(jìn)入后，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行SO2的吸收以及氧化。在雙循環(huán)中的噴淋層以及循環(huán)漿池都是出于獨(dú)立的系統(tǒng)，其在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)以相應(yīng)的功能和參數(shù)為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的回路循環(huán)。

為了降低排放濃度，在脫硫后還進(jìn)行了兩級(jí)的除霧處理。當(dāng)煙氣濃度在進(jìn)入系統(tǒng)前≤30mg/Nm?時(shí)，最后的排放時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)≤5 mg/Nm?。目前已應(yīng)用于華能羅源2×660MW機(jī)組、華能安源2×660MW機(jī)組，大唐馬頭#9機(jī)組脫硫EPC等項(xiàng)目。

4 結(jié)論

當(dāng)前的社會(huì)既要發(fā)展經(jīng)濟(jì)也要保護(hù)環(huán)境，這就加大了燃煤電廠煙氣排放的處理難度。為了應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求，必須使用經(jīng)濟(jì)環(huán)保的手段，通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的脫硫除塵技術(shù)，來(lái)降低煙氣的排放濃度，保障了燃煤電廠經(jīng)濟(jì)收入的同時(shí)，還有效地保護(hù)了環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-07-11

作者簡(jiǎn)介：馬憲梅（1987-），女，本科學(xué)歷，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娏Νh(huán)保設(shè)計(jì)。