摘要：本文介紹了山西三種引領行業(yè)技術前沿，針對中高硫高塵的特點，采用不同方案實現(xiàn)兩臺600MW機組的超低排放改造工程實例，脫硫效率高達99.5%.

　　關鍵詞：脫硫除塵一體化，高效漸變分級復合脫硫塔、單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫加峰窩式電除霧器技術、超潔凈排放。

　　根據(jù)國家發(fā)展改革委、環(huán)境保護部、國家能源局2014年9月12日下發(fā)的關于印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》的通知要求，各大電廠開始了超低排放的改造工作。脫硝路線基本一致，但脫硫和除塵技術出現(xiàn)了不同的流派。S<1.5%全面實施單塔雙循環(huán)、雙塔雙循環(huán)、托盤塔等多種高效脫硫技術，可以達到98%以上的脫硫效率，同時通過低低溫電除塵改造或加裝濕式電除塵器，對于燃煤硫分不高的項目，可以達到超低排放的要求,S>1.5%鮮有報道，需要99%以上的脫硫效率，更高的PM2.5脫除能力。

　　1單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術

　　某國產(chǎn)燃煤亞臨界空冷發(fā)電機組(#1、#2機組)，超低改造前煙氣脫硫采用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝。每臺爐設置一座吸收塔，全煙氣脫硫，增壓風機與引風機合并設置，吸收塔內(nèi)安裝旋匯耦合器，設四層噴淋。改造前系統(tǒng)按煙氣進口含硫量7400mg/Nm³設計，脫硫效率≥95%。除塵采用雙室五電場，采用三相電源，除塵效率不低于99.83%。

　　1.1脫硫提效改造

　　原噴淋層主管，對噴淋層末端支管和各層噴嘴進行改造，更換為高壓頭噴嘴;增加一層噴淋層及對應增加一臺循環(huán)泵。新增循環(huán)泵采用變頻控制;

　　新增一臺高速離心氧化風機，增加曝氣管采用主管側面開孔、末端開放式端口的形式(液體密封)，以避免擴散管結垢，保證設備正常運行。曝氣管的運用可提高氧的利用率，降低設備運行所需的動力。

　　自清洗式氧化曝氣管系統(tǒng)的主要特點為：氧化空氣分布均勻，氧化性能高，保證石膏的生成效果和質(zhì)量;系統(tǒng)整體結構簡單、壓降小，方便檢修和清洗;能保證氧化反應的徹底進行;氧化空氣分布裝置設計獨特，具有自清洗功能，可有效防止分布管的堵塞。

　　1.2除塵改造(管式除霧器)

　　管式除霧器是除霧除塵設備，應用于濕法脫硫塔飽和凈煙氣攜帶的霧滴和塵的脫除凈化。其工作原理是利用凝聚、捕悉和湮滅的原理，在煙氣高速湍流、劇烈混合、旋轉運動的過程中，將煙氣中攜帶的霧滴和粉塵顆粒脫除。凝聚是指煙氣中夾雜的細小的液體顆粒相互之間碰撞而凝聚成較大的顆粒后沉降下來;捕悉是指細小的液體顆粒跟隨氣體與湍流器中的持液層充分接觸后，被液體捕悉實現(xiàn)分離;湮滅是指細小的液體顆粒與被拋灑至湍流器的表面時，形成附著液膜從而在煙氣中脫離出來;這三種運動過程同時將夾雜在液滴其中的塵除去。

　　旋流管式除塵器即是一種具有凝聚、捕悉、湮滅作用的裝置。首先，流經(jīng)除塵器的氣流高速湍動，促進煙氣中大量細小霧滴與塵顆粒的互相碰撞，凝聚為較大顆粒;其次，導流葉片形成的高速氣流，形成極高的切向速度，將液滴、細塵高速甩脫向壁面，與壁面的液膜接觸后被截留，實現(xiàn)捕悉分離;最后，高速旋轉的壁面液膜可保證同向運動的霧滴接觸后湮滅，不產(chǎn)生二次霧滴;為保證除塵效果，裝置內(nèi)設置了二層導流葉片，強化了湍流效果，延長了氣體停留時間，提高了除塵器對粉塵顆粒的分離效果。

　　1.3技術特點

　　常規(guī)屋脊式除霧器由于捕捉原理的制約，無法捕悉粒徑小于15μm的細小液滴，而目前控制脫硫塔出口5mg/Nm³的塵排放濃度就是控制對細小粉塵和細小石膏漿液液滴的脫除。

　　管式除霧器的優(yōu)勢如下：布置于脫硫塔內(nèi)頂部，代替原除霧器，故初投資省，運行費用低;占用空間小，利于新建和改造項目的總平面布置;在現(xiàn)有吸收塔入口條件下，吸收塔除塵器出口粉塵排放濃度小于5mg/Nm3。運行阻力低，除塵器運行阻力≤350Pa。

　　此技術適合中高硫煤電廠，工期短，投資維護費用低，具有節(jié)水效果，已有應用實例。

　　2高效漸變分級復合脫硫塔

　　某國產(chǎn)燃煤超臨界空冷發(fā)電機組2×660MW機組工程脫硫系統(tǒng)采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝(WFGD)，在設計煤種含硫2.0%、不設增壓風機，一爐一塔，吸收塔采用鋼制噴淋空塔吸收塔本體的內(nèi)表面采用玻璃鱗片防腐。每個吸收塔設2級除霧器,配有4臺循環(huán)泵、4層噴淋系統(tǒng)。并且為充分、迅速氧化吸收塔漿池內(nèi)的亞硫酸鈣，設置氧化空氣系統(tǒng)(每套FGD設2臺離心風機，單臺為100%容量，1運1備)。攪拌系統(tǒng)為1層6臺側進式攪拌器，用于擴散氧化空氣，使亞硫酸鈣得到充分氧化，并防止?jié){液中固體沉淀、結垢和堵塞。電除塵采用脈沖電源，四室五電場。

　　傳統(tǒng)石灰石-石膏法單塔脫硫，通過提高PH值而加大對SO2的吸收又難以保證SO32-的正常氧化。從吸收角度而言，為實現(xiàn)較低的排放濃度，必須加大吸收劑用量，而氣液傳質(zhì)推動力隨著煙氣中SO2濃度降低而降低。在不改變平衡條件的情況下，加大漿液循環(huán)量，提高液氣比的效果極為有限。

　　2.1分級脫硫原理

　　原煙氣(高硫煤)進過托盤均布煙氣的同時降低煙氣流速，氣液充分接觸，起到預脫硫的作用，進過四層噴淋后(合適阻力、液氣比、較低PH)，脫除大部分的二氧化硫，經(jīng)過管式除霧器去除大液滴，低負荷二氧化硫經(jīng)過持液層新型高效傳質(zhì)內(nèi)件(低阻力、低液氣比、較高PH)，滿足二氧化硫濃度小于30mg/m3

　　的凈煙氣，(兼顧SO2脫除和SO32-氧化)。石灰石漿液通過72個噴嘴直接與煙氣接觸，噴入持液層，一部分漿液進入吸收塔下部漿液池，在漿液池和持液層均設有氧化風管網(wǎng)，保證連續(xù)反應的進行。

　　2.2分級除塵原理

　　含塵煙氣通過托盤慣性力作用捕集大顆粒的粉塵()，在噴淋區(qū)煙氣與小液滴逆流接觸，慣性碰撞、攔截、擴散、凝聚等作用捕集一部分粉塵，通過持液層鼓泡洗滌煙塵和霧滴，去除細顆粒粉塵、經(jīng)過水平煙道一套三級高性能煙道除霧器撞擊分離，捕集剩余的石膏液滴和細微粉塵，實現(xiàn)排放粉塵含量小于5mg/m3。

　　2.3技術特點

　　改造工期短，不新增占地，單塔脫硫效率高，除塵效率高，工程造價及電耗低運行費用均有明顯的優(yōu)勢。高效漸變復合脫硫塔在運行節(jié)能中，實現(xiàn)了操作簡單，調(diào)節(jié)手段靈活等優(yōu)勢。主要通過漿液循環(huán)泵的運行流量，漿池漿液的PH值及持液層差壓、濃度、PH值來控制SO2排放濃度來實現(xiàn)。吸收塔漿池漿液PH值5.0—5.63，保證漿液的最大脫硫效率;持液層漿液PH值維持5.8—6.0以上，根據(jù)機組負荷及入口SO2濃度來調(diào)整持液層差壓，凈煙氣SO2濃度在排放限值內(nèi)，實現(xiàn)停運漿液循環(huán)泵達到節(jié)能目的。

　　3單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫加峰窩式電除霧器技術

　　自引風機來的全部煙氣先經(jīng)過電袋復合除塵器進行除塵。電袋復合式除塵器是一種新型高效組合式除塵器。在電袋復合除塵器中，先由電場捕集煙氣中大部分粉塵，再由布袋收集剩余細微粉塵。電袋復合除塵器有機結合了電除塵器與布袋除塵器的除塵優(yōu)點，前級電場的預除塵作用和荷電作用為提高電袋復合除塵器的性能起到了重要作用。

　　電袋復合除塵器工作原理為：含塵煙氣從電除塵器的進風口進入電場，在電場作用下，帶電粉塵向收塵極沉積，通過電場的煙氣約有60～70%的粉塵被收集下來，然后煙氣通過電場出風口，一部分煙氣經(jīng)多孔型板水平進入袋除塵器中部和大部分煙氣轉向下部進入袋除塵器底部并向上進入濾袋每個室。煙氣進入濾袋后粉塵被阻留在濾袋外表面，凈煙氣從清潔室再通過提升閥，從除塵器出口排出經(jīng)煙囪排放。當濾袋表面積聚粉塵達到一定厚度，除塵器阻力增加，可啟動脈沖噴吹系統(tǒng)，讓壓縮空氣氣流經(jīng)脈沖噴吹管噴入濾袋，使濾袋瞬間發(fā)生膨脹，使濾袋表面粉塵剝落到灰斗，達到清灰目的。

　　由于電袋復合式除塵器除塵效率不受粉塵的比電阻及粒徑影響，所以其主要技術特點是除塵效率高，煙氣經(jīng)電袋復合式除塵器除塵后煙塵濃度小于20mg/Nm3。

　　除塵后濃度小于20mg/Nm3原煙氣經(jīng)吸收塔中部進入吸收塔，在單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫工藝下，原煙氣經(jīng)吸收塔洗滌后SO2濃度能夠降至35mg/Nm3以下，從而實現(xiàn)二氧化硫的超潔凈排放。

　　單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫工藝如下：將吸收塔漿池區(qū)通過池分離器分為“氧化區(qū)”和“結晶區(qū)”，將吸收塔SO2吸收區(qū)通過中置多孔性分布器分為“一級循環(huán)”和“二級循環(huán)”，形成漿液pH的分區(qū)以及噴淋區(qū)域一、二級的“雙循環(huán)”串聯(lián)分區(qū)，從而加強煙氣中SO2的化學反應的傳質(zhì)效果，達到SO2的高效脫除。

　　單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫工藝主要特點設置池分離器和多孔性分布器：通過在吸收塔漿池設置池分離器，使常規(guī)的單回路系統(tǒng)達到了雙回路循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。池分離器上部為噴淋層吸附SO2落下的漿液，pH較低，在此區(qū)域鼓入氧化空氣有利于石膏的氧化，同時池分離器下方為石膏的結晶區(qū)和石灰石漿液的注入?yún)^(qū)，漿液pH值較高，底部的高pH漿液可通過漿液循環(huán)泵打入噴淋層，由于漿液的pH值相對較高，因此可以使SO2的吸收能夠高效進行。同時池分離器下部設置漿液調(diào)節(jié)旋流裝置可以進一步提高池分離器上下的pH差值，進而提高SO2的吸收和氧化速率。

　　多孔性分離器中置于噴淋層，多孔分布器的增加，一方面能夠加強氣液的湍流強度，使化學反應更快速更充分，另一方面是能將噴淋層進行分區(qū)，最大限度的避免噴淋層的相互影響，實際上就達到了一、二級“雙循環(huán)”脫硫的效果，從而實現(xiàn)SO2吸收的分區(qū)，達到高效脫除SO2的目的，保證SO2的排放濃度小于35mg/Nm3。單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫技術不僅適用于燃燒高硫煤的機組，也適用設計燃煤硫份低的機組，只需取消設置多孔性分離器即可。

　　脫硫后的煙氣繼續(xù)向上流動，經(jīng)一級管式除霧器和兩級屋脊除霧器除霧后，進入布置在吸收塔頂部的濕式電除塵器，濕式靜電除塵器能夠保證經(jīng)電袋復合除塵后煙塵濃度小于20mg/Nm3的煙氣經(jīng)處理后濃度降至5mg/Nm3以下，而且能夠有效降低電廠PM2.5微細粉塵和漿液霧滴等粒子的排放量，實現(xiàn)煙氣的超潔凈排放。

　　濕式靜電除塵器的工作原理與傳統(tǒng)電除塵器相似，依靠的都是靜電力。濕式靜電除塵器處理的是經(jīng)脫硫洗滌后的濕態(tài)煙氣，濕態(tài)煙氣中的PM2.5微細粉塵與石膏漿液等粒子的荷電性能遠好于電除塵的“干灰”，因此濕式除塵器具有更高的電場風速、更短的煙氣停留時間及更小的比收塵面積。具體過程為電暈極通過高壓電暈放電，使得煙氣中的霧滴與粉塵荷電，在電場力與電風的共同作用下，霧滴、粉塵會與煙氣高效分離到達收塵極表面進而被捕集，再通過自動噴淋裝置使用水沖洗的方式把收塵極表面的粉塵清洗下來，因為沒有陰陽極振打裝置，避免了二次揚塵，清洗水排出濕式電除塵器外，從而實現(xiàn)煙氣的超潔凈排放。

　　煙氣經(jīng)單塔四區(qū)雙循環(huán)脫硫系統(tǒng)與電袋復合除塵+濕式靜電除塵處理后，實現(xiàn)了SO2排放濃度小于35mg/Nm3、粉塵濃度小于5mg/Nm3的超級凈排放。

　　4結論

　　以上三種技術均通過合理的搭配適用于中高硫煤、高的電廠的達到超低排放的要求。有別與傳統(tǒng)技術，調(diào)節(jié)靈敏，完全適應環(huán)保對小時均值的考核，改造周期短，占地面積小，改造周期短，通過去除旋匯耦合器、托盤、多孔性分布器即可應用于低硫煤電廠。