濕法脫硫煙氣中細顆粒物的分析及解決途徑

胡 昕

（湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435000）

1 濕法脫硫煙氣處理的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，燃煤電廠的大氣污染物是環(huán)境污染治理的主要對象，我國生態(tài)環(huán)境部對火電廠的環(huán)保設施提出了更高的運行要求，只有通過超低排放技改，環(huán)保設施才能滿足新的排放標準[1]。煙氣凈化技術的不同階段，減少脫硫后粉塵顆粒物的含量是凈化煙氣的主要途徑，也是達成煙氣凈化目標的重點目標。

濕法煙氣脫硫技術是煙氣脫硫中應用最廣的重要技術，最近幾年的研究顯示，石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)盡管能夠有效去除二氧化硫和粒徑較大的粉塵，但是對2.5 μm以下的顆粒物的收集效果并不理想[2]。而且，隨著粒徑減小，脫除效率明顯降低。

在濕法脫硫過程中，其煙氣中的細顆粒會不斷地發(fā)生變化，其粒徑分布、濃度乃至霧化構成都會有所調整。在這一過程中，細顆粒和脫硫漿液混合在一起，造成脫硫后，脫硫物質極易吸附于細顆粒外層，影響顆粒的性質[3]。同時，因為發(fā)生化學反應、蒸發(fā)、結晶等現(xiàn)象，脫硫后顆粒物的濃度出現(xiàn)較大的變化，粒徑也有一定的調整，進而影響顆粒物的排放。所以，對濕法脫硫工藝進行分析，解讀工藝中細顆粒的變化特征，人們就可以限制細顆粒的排放。

2 石灰石-石膏濕法脫硫工藝流程

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝為目前燃煤電廠應用最廣的脫硫工藝，簡稱為FGD，其工藝的基本原理是利用液態(tài)懸浮液（主要成分為碳酸鈣）吸收煙氣中的二氧化硫，吸收劑為石灰石粉，石膏為最后的脫硫副產物。湖北西塞山發(fā)電有限公司#3、#4爐均采用水媒式煙氣換熱器（MGGH），在鍋爐空預器出口與電除塵器入口水平煙道安裝煙氣冷卻器，將鍋爐排煙溫度降低至90±5℃進入電除塵器，鍋爐引風機出口經除塵后的全部煙氣分別經水平煙道進入脫硫系統(tǒng)，經增壓風機后進入吸收塔。在塔內洗滌脫硫后的煙氣經管束式除霧器除去霧滴，然后經脫硫吸收塔出口水平煙道上設置的煙氣再熱器，將吸收塔出口的凈煙氣加熱到不低于80℃，從凈煙氣出口擋板門經煙囪排入大氣。

吸收塔為一爐一塔單元布置。原煙氣從吸收塔中部進入吸收塔后，原煙氣中的SO2與噴淋下來的石灰石/石膏漿液逆流接觸發(fā)生化學反應，生成亞硫酸鈣，并被氧化風機鼓入的空氣強制氧化成硫酸鈣，結晶后生成石膏。原煙氣凈化后，進入吸收塔頂部的除霧器，凈煙氣中的漿液小霧滴被除霧器進行液滴捕捉后，進入凈煙氣煙道。吸收塔內石膏漿液通過石膏排出泵，送至石膏漿液緩沖箱，再經石膏漿液緩沖泵送至石膏旋流器進行一級脫水，石膏旋流器底流含固量約50%，重力自流至真空皮帶脫水機進行二級脫水，脫水后的產物為含水量小于10%石膏，經石膏布料皮帶機送至石膏庫；石膏旋流器溢流漿液通過溢流水泵返回吸收塔進行循環(huán)利用。真空皮帶脫水機濾液水經濾液泵打入溢流箱或石灰石制漿系統(tǒng)，進行循環(huán)利用。

3 濕法脫硫煙氣粉塵的特征

3.1 煙氣粉塵特征分析方式

為了精確地檢測出脫硫后的濕煙氣粉塵特征，本研究運用ELPI（電子低壓沖擊器）設施，評測煙氣粉塵的特征。這一設備是產自芬蘭Dekati公司的一種比較領先的氣溶膠粒子分布和濃度監(jiān)測儀器。運用此種儀器，人們能夠跟蹤監(jiān)測顆粒物的粒子分布，判定其顆粒物的濃度范圍。同時，此種儀器還能夠對燃燒期間出現(xiàn)的顆粒物的特性做出全面研究和分析。借助ELPI儀器，人們能夠檢測很多顆粒物在瞬間狀態(tài)下的顆粒物粒徑分布，判定它們的分布濃度，得出顆粒物的粒子狀態(tài)和粒徑區(qū)間。

3.2 石灰石-石膏濕法脫硫工藝粉塵特征

經過試驗得知，F(xiàn)GD煙氣粉塵的特征呈現(xiàn)出如下特征：在進行脫硫處理前，顆粒物表現(xiàn)出獨特的雙峰狀態(tài)，而且從質量濃度的層面分析，顆細顆粒物的粒徑相對較大，在所有顆粒物中，占比比較突出。而經過濕法脫硫處理后，細顆粒物的粒徑有了比較明顯的變化，其粒徑的分布范圍變得相對較小，此種類型的顆粒物濃度有明顯提升，逐步占據更大的比例，從數目層面看，還有逐步增長的趨勢。

經過比較脫硫處理前后，顆粒物的質量濃度出現(xiàn)明顯的不同，顆粒物的粒徑會隨著脫除效率的改變而逐步變化。伴隨顆粒物粒徑數值的縮減，各種顆粒物的脫除效率會不斷降低。根據試驗得知，濕法脫硫處理能夠有效減少粒徑超過2.5 μm以上的顆粒物，至于PM2.5，尤其是粒徑小于1 μm的細小顆粒，則無法有效去除。

4 濕法脫硫煙氣中顆粒物的解決途徑

在對濕法脫硫煙氣中細顆粒物進行分析的基礎上，筆者發(fā)現(xiàn)，想要降低濕法脫硫后的煙塵濃度，必須根據脫硫煙氣中細顆粒物粒徑分布的差別，在新環(huán)保設備的協(xié)助下，對煙氣中的細顆粒物進行處置[4]。降低脫硫煙氣中細顆粒物有以下解決途徑。

4.1 提高除塵器效率

提高除塵器的效率，控制煙氣中飛灰的含量，使FGD裝置入口煙塵濃度在設計值范圍內，可直接降低脫硫煙氣中的細顆粒物。經吸收塔洗滌后，煙氣中約75%的飛灰留在漿液中。飛灰中的F-、Cl-在一定程度上阻礙了石灰石的消融，降低了石灰石的消融速率，導致漿液pH值降低，脫硫效率下降。同時，飛灰中的一些重金屬如Hg2+、Mg2+等離子，會抑制Ca2+與HSO3

-的反應從而影響脫硫效率，此外，飛灰還會降低副產品石膏的品質，增加脫水系統(tǒng)管路堵塞、結垢的可能性。

4.1.1 除塵器設備的選定

各廠會根據除塵效率、除塵器的阻力等方面綜合考慮選定合適的除塵設備。其中，布袋除塵器的除塵效率最高，阻力最大。電袋除塵器除塵效率較高，阻力低于布袋除塵器。電除塵器阻力最小，其除塵效率低于電袋除塵器。

4.1.2 加強運行管理，提高除塵效率

加強運行管理，根據煤種變化、鍋爐燃燒、機組負荷等工況變化，合理、時地調整運行參數，提高除塵效率。布袋和電袋除塵器運行期間，需控制除塵器入口煙溫和各通道布袋的差壓，布袋差壓需控制在一定范圍內以提高除塵效率，同時電袋除塵器電除塵部分可通過高壓參數的設定來提高除塵效率。電除塵器運行期間需注意入口煙溫，高頻電源可通過提高高壓參數來提高除塵效率，四、五電場采用高頻+脈沖電源，可提高對煙氣中細小粉塵的收集。如果運行發(fā)現(xiàn)缺陷，就要及時聯(lián)系檢修消除，提高設備運行的可靠性。

4.1.3 加強設備維護管理，提高檢修質量

利用停機期間檢查除塵器設備，布袋除塵器注意濾袋有無破損情況，如有破損，需及時進行更換，電除塵內部進行精細化檢修，確保除塵設備安全、穩(wěn)定、高效地運行。

4.2 減少脫硫系統(tǒng)出口液滴含量

吸收塔的出口設置有除霧器，以除去經脫硫后煙氣中的液滴，液滴中含有的細顆粒物主要有石膏、亞硫酸鈣、碳酸鈣和粉塵。脫硫后煙氣中的液滴含量越小，則煙囪入口煙塵含量就越低。故如何減少脫硫系統(tǒng)出口液滴含量，是提高脫硫系統(tǒng)協(xié)同除塵能力的關鍵。

4.2.1 除霧器的選型

脫硫超低排放中對除霧器會進行改造，如將兩層屋脊式除霧器改為三層屋脊式除霧器，選用優(yōu)質的除霧器品牌，選用管束式除霧器，以降低脫硫系統(tǒng)出口煙氣中的液滴含量，提高脫硫系統(tǒng)的協(xié)同除塵能力。

4.2.2 防止除霧器堵塞

運行中嚴格執(zhí)行防止除霧器堵塞的運行措施，確保除霧器差壓正常。FGD入口粉塵含量較高，會加劇除霧器的結垢堵塞，如除霧器堵塞，通過除霧器的氣速會提高，除霧效果會進一步變差，煙氣中攜帶的石膏液滴會增加，則煙氣中的細顆粒物會增加。

4.2.3 煙氣流場保證均勻

提高煙氣流場的均勻性，如煙氣流場不均勻易造成除霧器的局部堵塞，對除霧器的性能也有重大影響。

4.2.4 調整脫硫系統(tǒng)的運行參數

調整脫硫系統(tǒng)的運行參數，控制吸收塔的pH值和漿液密度。控制合理的pH值，避免出現(xiàn)急劇變化。控制吸收塔漿液密度，漿液中的石膏過飽和度最大不得超過140%，控制石膏漿液濃度在設計范圍內。

4.2.5 加強除霧器的維護管理

運行人員加強除霧器沖洗壓力、流量、差壓等運行參數的監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異常，及時聯(lián)系檢修人員處理。除霧器沖洗閥門故障、除霧器沖洗水水質、沖洗時間及頻率等均會影響除霧器的效果。

4.3 脫硫后增加除塵設備

脫硫后安裝濕式電除塵器，可進一步脫除煙氣內的細顆粒物，降低煙囪入口的煙塵濃度。濕式電除塵器可有效除去有效脫除煙氣中粒徑不足2.5 μm的顆粒物，包含如下系統(tǒng)：陰極系統(tǒng)、陽極系統(tǒng)、上下氣室和供電系統(tǒng)。優(yōu)點是除塵效率高，缺點是造價高，占地面積較大，運行和維護費用較高，脫硫廢水處理量及難度增加。

5 結論

經過試驗得知，采用濕法脫硫處理后的煙氣顆粒物在兩個較小的粒徑周圍聚集。同時，經脫硫處理后，煙氣內粒徑較大的細顆粒物數量明顯降低，而粒徑較小尤其是粒徑低于2.5 μm的顆粒物數目的下降則并不明顯。在某些特殊的環(huán)境下，此種粒徑較小的顆粒物的數目還會有一定增加。故要降低脫硫煙氣中細顆粒物，首先需提高除塵器效率，減少進入脫硫系統(tǒng)的煙塵濃度，然后通過脫硫運行參數的調控，提高脫硫除霧器的性能，減少脫硫系統(tǒng)出口煙氣中的液滴含量，再通過增加脫硫后的除塵設備，最終實現(xiàn)降低煙氣中細顆粒物含量的目標。