專利技術助力火電實現煙氣超低排放

馮其秀

（國家能源（山東） 工程技術有限公司，山東 濟南 250101）

1 國家相關環保政策要求

山東省環保廳會同省發展改革委、省經濟和信息化委、省財政廳、省物價局等部門印發的《關于加快推進燃煤機組(鍋爐) 超低排放的指導意見》 （魯環發[2015]98 號） 的要求：“燃煤機組進行超低排放改造后，主要大氣污染物煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度在基準氧含量6%條件下，分別不高于5/35/50 毫克/立方米” 以及要求“2015 年年底前，全省30 萬千瓦及以上公用燃煤機組完成超低排放改造任務的臺數達到30%以上。2016 年年底前，30 萬千瓦及以上公用燃煤機組完成超低排放改造任務的臺數達到70%左右。2017 年年底前，30 萬千瓦及以上公用燃煤機組全部完成超低排放改造任務”。

2 某火電公司30 萬千瓦機組項目改造前的基本情況

某發電公司原脫硫系統由北京龍源環保工程有限公司在原上海中芬環保科技有限公司液柱塔系統基礎上改造完成，采用濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫技術，改為噴淋塔，一爐一塔配置，系統設置GGH。原設計燃煤含硫量為1.4%（FGD 入口SO2濃度3804mg/Nm3），設計脫硫率為97.3%，出口SO2濃度≈100mg/Nm3。不能滿足最新的環保政策要求。

3 超低排放改造項目改造采用的新專利技術及原理

項目改造采用高效深度脫硫除塵單塔一體化技術，深度脫硫采用高效旋流霧化技術(專利號：20101022B438.7)，除塵采用離心管束式除塵裝置（專利號：201410427997.9）。

3.1 高效旋流霧化脫硫技術

在現有的脫硫噴淋塔噴淋層下增設旋流霧化層，采用高效旋流霧化噴嘴，使脫硫劑粒徑由傳統的1500～3000μm 降到50～150μm，形成云霧狀，大大提高脫硫劑比表面積，使脫硫吸收反應速度加快，實現小液氣比的情況下的高效脫硫，降低了脫硫能耗；采用霧化旋流切圓布置的專利技術，構造脫硫塔內噴霧旋流場，煙氣與脫硫劑混合充分均勻，加大煙氣中SO2與脫硫劑反應機率，實現云流場再造，進一步提高脫硫效率。

3.2 離心管束式除塵技術

拆除原有除霧器，安裝離心管束式除塵裝置。經高效脫硫及初步除塵后的煙氣向上進入離心管束式除塵裝置，高速旋轉向上運動的氣流，氣流中的細小霧滴、塵顆粒在離心力作用下與氣體分離，向筒體表面方向運動。而高速旋轉運動的氣流迫使被截留的液滴在筒體壁面形成一個旋轉運動的液膜層。從氣體分離的細小霧滴、微塵顆粒在與液膜層接觸后被捕悉，實現細小霧滴與微塵顆粒從煙氣中的脫除。

4 超低排放改造項目改造主要內容及新增設備

脫硫采用高效旋流噴霧煙氣脫硫技術，除塵采用離心式管束除塵技術，在原有設備基礎上進行改造，實現脫硫除塵單塔一體化超低排放。改造主要內容包括：

4.1 煙氣系統

拆除GGH，原煙道基本不做改動，凈煙道拉直同時留有傾斜角度，便于凝結水收集，通過引流管流到地溝收集，全部凈煙道重新防腐處理。

4.2 SO2 吸收系統

原吸收塔頂部加高2.5 米。吸收塔底部側面開孔，通過兩根直徑1.2 米管道連通吸收塔和塔外漿池。塔外漿池改造，直徑增大到16.5 米，塔高8 米，增大漿池容積，總體增大脫硫系統的漿液停留時間，確保石膏結晶時間，確保脫硫反應效率。原頂部噴淋層噴嘴更改成單頭雙向噴嘴。吸收塔本體增加旋流噴霧層，對應增加漿液循環泵。塔內改造部位重新防腐，防腐材料選用玻璃鱗片和耐磨陶瓷等。

4.3 管束式除塵裝置

拆除吸收塔中原屋脊+管式除霧器，安裝新式管束式除塵器、支撐梁和格柵、沖洗水系統及相關管道、控制閥門。沖洗水用量100m3/h，壓力0.2～0.3Mpa，系統原有除霧器沖洗水泵，流量120m3/h,壓力0.6 Mpa，滿足沖洗水的要求。本次改造期間更換工藝水管道，將原有氣動閥門改為電動蝶閥。

4.4 供漿系統、石膏脫水系統

新增1 臺石灰石供漿泵；增加石膏排出泵及相應管道；更換真空皮帶脫水機及附屬設備。

4.5 儀控部分

1） 控制方式，將脫硫系統泵、電動閥等新增設備納入現有的脫硫DCS 系統集中控制。脫硫部分新增I/O 卡件納入現有的DCS 柜備用卡位，完成DCS 控制邏輯和監視畫面的組態調試。2） 信號與測量，脫硫所需的壓力儀表、溫度儀表、流量儀表、物位儀表等所有儀表，電動執行器及其電源柜，電纜、電纜轉接箱、電纜橋架、儀表管路等材料的供貨。3） 電氣部分，本次改造包括電氣系統的系統設計、電氣安裝設計，主要包括：6kV 配電系統、電動機動力中心(PC) 供配電系統、電動機控制中心(MCC) 控制與保護、脫硫島內照明檢修系統、管道電伴熱、防雷接地系統及安全滑觸線電纜和電纜構筑物、電氣設備布置。

5 超低排放改造項目改造后效果

該脫硫增容改造工程于2016 年12 月12 日至19 日進行168h 試運。2016 年12 月20 日至21 日，第三方專業機構實地檢測煙氣排放情況并出具報告；2016 年12 月23 日，山東省環保廳現場驗收通過。

相比較傳統項目改造方式，該技術優勢明顯，主要特點包括：1） 離心管束式除塵器效率高，沖洗用水量偏少，且本身不耗能，阻力與屋脊加管式除霧器相當。吸收塔入口煙塵濃度在30-50mg/Nm3時，出口煙塵濃度＜5mg/Nm3。2） 在原系統基礎上改造工程量小、工期短：可利用原有吸收塔改造，不改變吸收塔外部結構。布置簡潔，工程量小，改造工期不超過30 天。3） 投資低、運行費用低：該技術改造吸收塔內構件，實現脫硫除塵一體化，投資低于常規技術約50%。且離心管束式除塵器不耗電，阻力與除霧器相當。4）系統運行穩定，可靠性高。