火电厂脱硫超低排放改造研究

火电厂脱硫超低排放改造研究

廉勇 王伟

国家能源集团浙江公司宁海电厂 浙江宁波宁海县 315612

摘要：在节能环保理念被大力推崇的当下，仅凭借原有脱硫技术对火电厂污染物进行处理，无法保证污染物满足排放要求，基于超低排放理念持续推进改造工作的开展很有必要。文章便以此为背景，结合宁海电厂（浙江）实际情况，对实证有效的改造技术进行了深入研究，主要涉及湿式电除尘、单塔超低排放等方面，供相关人员参考。

关键词：超低排放；脱硫技术；火力发电厂

前言：研究表明，导致我国空气质量每况愈下的污染物，主要是烟尘和SO₂，上述污染物的形成途径为煤炭燃烧。由此可见，对以煤炭为主要动力的火电厂而言，综合考虑原有技术和自身情况，对高效脱硫技术进行研究很有必要，这也是未来一段时间内，煤炭发电行业所研究的重点，相关人员应对此引起重视。

1火电厂湿式电除尘

该技术主要被用来对含湿气体进行处理，保证酸雾、烟尘和气溶胶等气体均可得到有效去除，这也决定该技术对雾霾治理有一定的效果。但在实际应用中，由于存在脱硫产物结晶被吸出和雾化夹带脱硫浆液的情况，因此，PM2.5的形成难以避免。

现阶段，基于湿法脱硫对烟气进行治理所存在问题，主要是脱硫工艺带来细颗粒物尚未得到应有控制，此外，烟囱还会有烟尘和重金属排出，整体状态较为开放，这也是烟囱下风向常有酸雨或石膏雨“光临”的主要原因。由此可见，待湿法脱硫设备安装告一段落，工作人员应紧随其后对湿式电除尘进行安装。

事实证明，湿式电除尘对S0₃烟雾和PM2.5的去除率能够达到90％，同时，还能够使排放浊度最大限度接近零，并将SO₂、NH₃等元素去除。湿式电除尘所用设备的工作原理如下：先利用水雾凝聚粉尘，待二者一起荷电并被收集至极板后，水雾将形成有助于极板保持洁净的水膜。而含湿量的增多和烟气温度的降低，致使粉尘比电阻较之前有所下降，水膜状态自然极为稳定，真正做到了既缓解前场紧张，又节省投资成本^[1]。但对该技术加以应用需要考虑一个问题，就是吸收塔内大量进入被用来清理极板的灰尘，极易出现浆液中毒情况，随着磨损程度的加剧，管道和其他设备的使用寿命均会缩短。要想避免出现该问题，关键是要定期冲洗设备，确保系统可长期处于稳定且安全的运行状态。

2单塔超低排放技术

该技术所应用设备，主要有喷淋装置、除尘装置和旋汇耦合装置，在脱硫除尘过程中，三者分别发挥着不同作用，下文将进行详细介绍。

2.1喷淋技术

节能喷淋的优势是其对原有布置方式进行了调整，使覆盖率更加合理，单层浆液现有覆盖率约为300％，配合高效喷嘴使用，既能够使雾化效果得到提升，还可为二次碰撞效果提供保证。工作人员应对防壁流设备的安装引起重视，此举可使气液短路几率降至最低。

2.2除尘技术

管束除尘强调经由分离器对烟气做离心运动，烟尘及雾滴受离心力影响，沿筒体壁面高速运动，通过相互碰撞及凝聚，形成大颗液滴，而被抛向内壁表面的液滴，在接触液膜层的同时湮灭，从而起到良好的除尘效果。笔者所在电厂对该技术加以应用时，在分离器间对导流环、汇流环和增速器进行了设置，这样做的目的是在气流适宜分布状态得以维持的前提下，通过提高离心速度的方式，使液膜厚度及气流出口状态得到严格控制，避免出现滴液再次夹带的情况。

2.3旋汇耦合技术

该技术的优势十分明显，具体表现在以下方面：其一，脱硫效率和除尘效率理想，均气效果较空塔喷淋更接近火电厂预期，传质能力极强。其二，通过延长烟气停留时间的方式，使反应发生的更加彻底。其三，高温烟气经过湍流器，其温度就能较之前降低50℃-60℃，SO₂被吸收的速度自然更快。其四，虽然耦合器会增加引风机耗电量，但也能够产生减少浆液循环量的良好效果。其五，在条件完全相同的前提下，该技术的液气比更低，通常较空塔喷淋低40％左右^[2]。其六，可快速适应烟气量及硫含量所出现波动，良好的传质能力决定该技术有较为理想的洗涤效果。吸收塔脱硫所依托设备主要是喷淋层、旋汇耦合器，前者的效率会随烟气量增多而降低，后者则会随烟气量增多而提高，由此可见，在烟气量及温度均有较大波动的情况下，综合脱硫能够取得更加稳定的效果。

3双区脱硫除尘技术

在浆液喷淋区应用该技术的要点如下：首先，喷淋层至少三层，且每层覆盖率充足，多层覆盖是确保烟气获得充分洗涤的关键。其次，酌情增加喷嘴密度并减少流量，这样做可使覆盖率得到显著提高。再次，科学布置喷嘴，做到疏密有度，并保证选用喷嘴型式与实际情况相符。最后，利用特殊喷嘴对二次雾化效果进行增强，在提高背压的基础上，对其喷淋粒径做减小处理。

研究表明，诸多影响因素中，给空塔流速带来影响最为直观的因素为吸收塔直径，空塔流速和吸收SO₂需要花费的时间成反比，简单来说，就是直径越大的吸收塔，其空塔流速往往越低，吸收SO₂需要花费的时间就越长，脱硫效果自然可以得到保障

^[3]。另外，除雾器及流场均对空塔流速提出了相对明确的要求，通常以3.5m/s-3.7m/s为宜。

笔者所在电厂用来对污染物进行处理的设备，主要有托盘、喷淋层和提效环。托盘是两相逆流的一块筛孔板，其孔径为30mm，通过在筛孔板表面对300mm高的隔离板进行安装的方式，将其上表面打造成为隔离单元，保证烟气形成泡沫层后，有大量浆液落下，在液流与气流的共同作用下，通过下方到达吸收区，不仅吸收区气液会变得更加均匀，脱硫效率也会有所提高。喷淋层主要被用来对吸收塔液气比进行增加，通过扩大接触面积并延长接触时间的方式，为脱硫效果提供保证。提效环与喷淋层同时出现，其作用是聚拢烟气，避免出现烟气逃逸的情况。如果条件允许，火电厂还可以选择对氧化风机加以应用，充分发挥离心风机优势，在为SO₂吸收反应提供稳定环境的基础上，尽量避免塔内出现大量结垢的问题，石膏品质也能够得到相应的保证。

结论：上文中提到的技术，现已在包括浙江在内多个地区的火电厂得到应用，而在实际应用中，有部分火电厂的吸收塔出现了起泡或是溢流的情况，要想避免类似问题出现，关键是要对废水系统做增容改造处理，在大力排放废水的基础上，为污泥质量提供保证。另外，还要对除雾器的冲洗频率加以控制，并确保吸附塔液位始终处于合理高度。

参考文献：

[1]马宪梅,黄晓飞.燃煤电厂超低排放脱硫除尘技术路线探讨[J].环境与发展,2020,32(09):73-74+76.

[2]刘红旗.氨法脱硫超低排放技术在热电厂的应用[J].山东工业技术,2020(03):62-65.

[3]冷栋栋,张中文,鞠丽华.高密市某电厂燃煤机组烟气超低排放技术的应用研究[J].能源与环境,2019(06):89-90.