濕式電除塵器在半干法脫硫系統(tǒng)后的應(yīng)用

盧徐勝，李軍

（武漢龍凈環(huán)保科技有限公司，武漢 430205）

1 前言

某公司有一臺320t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐，對爐后的煙氣處理采用了一套爐外煙氣循環(huán)流化床半干法脫硫系統(tǒng)，配套布袋除塵器進行脫硫灰循環(huán)及除塵。近年來因環(huán)保要求提高、為滿足煙氣粉塵超潔凈排放要求[1]，業(yè)主提出在保留使用現(xiàn)有半干法脫硫系統(tǒng)前提下，再上一套濕式電除塵器（以下簡稱濕電）裝置以實現(xiàn)粉塵的超潔凈排放。針對現(xiàn)場實際工況及業(yè)主的具體要求，設(shè)計并建造了一套濕式電除塵器系統(tǒng)，投運后設(shè)備運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了粉塵的超低排放。這是一個集煙氣增濕、超凈脫硫、除塵、除霧、煙氣直排于一體的綜合性系統(tǒng)工程項目，有其特殊性和代表性，本文對該工程的相關(guān)工藝流程及運行情況進行了介紹，僅供參考。

2 脫硫系統(tǒng)狀況

現(xiàn)有的脫硫系統(tǒng)配置為：爐內(nèi)噴鈣+半干法脫硫+脫硫布袋除塵器（脫硫灰循環(huán)），脫硫劑采用本地生產(chǎn)的消石灰粉。設(shè)計保證燃用實際煤種，含硫量不大于2%，鍋爐320t/h額定出力時，脫硫前SO2濃度4000mg/Nm3，入口粉塵濃度3～18g/Nm3；脫硫后SO2排放濃度≤100mg/Nm3，布袋除塵器出口煙溫≥70℃，粉塵濃度≤30mg/Nm3。

脫硫系統(tǒng)投運后，相關(guān)設(shè)備運行正常，SO2排放濃度可達到設(shè)計要求，粉塵排放濃度在20～30mg/Nm3，布袋除塵器出口煙溫75℃～80℃。上濕電之前，脫硫系統(tǒng)投運已2年，袋除塵器出口粉塵濃度為30～50mg/Nm3。

3 濕電系統(tǒng)設(shè)計概況

新上濕電系統(tǒng)項目主要包括：在現(xiàn)有引風(fēng)機后凈煙氣煙道外側(cè)的空地位置上，布置相關(guān)煙道、濕式電除塵及直排煙囪，包括煙氣進口煙道、煙氣增濕系統(tǒng)、濕式電除塵器、二次除霧裝置、煙氣直排煙囪、CEMS檢測裝置等，涉及現(xiàn)有建筑物的拆、改、復(fù)等，同時增加現(xiàn)有凈煙道到煙囪的切換裝置，可將進入濕電的煙氣完全切入現(xiàn)有煙囪排放。主要設(shè)計參數(shù)及保證值要求見表1。

表1 主要設(shè)計參數(shù)

根據(jù)項目現(xiàn)場的實際情況，最終確定了濕電系統(tǒng)實施方案，系統(tǒng)流程示意見圖1。

圖1 系統(tǒng)流程示意

（1）煙氣調(diào)節(jié)/分配系統(tǒng)

現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)出口煙氣通往廠內(nèi)砼煙囪直接排放，超凈改造后的煙氣將通過濕電頂部的煙囪直排，業(yè)主要求在濕電系統(tǒng)檢修時不影響脫硫系統(tǒng)的運行，在主機超負荷等特殊情況下能實現(xiàn)部分煙氣走煙囪排放，這就要求在濕電前的煙道和通往煙囪的煙道上各增加一套電動調(diào)節(jié)擋板門裝置及配套密封系統(tǒng)，接自脫硫后的煙道，新增一段煙道及變徑段，以將煙氣接入濕電系統(tǒng)，布置樓梯平臺、人孔門及濕電前煙氣檢測口。

（2）煙氣增濕系統(tǒng)

半干法脫硫系統(tǒng)運行時，脫硫煙氣的濕度不能滿足濕式電除塵器內(nèi)進行微量超細粉塵收集的需要，需在進入濕電電場之前進行煙氣增濕降溫處理；在脫硫系統(tǒng)不運行時，煙氣溫度較高（正常在130℃～150℃），不能直接進入濕電內(nèi)部，否則濕電內(nèi)部的玻璃鱗片、FRP、FRPP等材料將被高溫損壞，這也需要煙氣降溫處理。煙氣增濕系統(tǒng)布置在濕電的下方合適位置，主要包括煙氣均布和調(diào)節(jié)板裝置、補水箱、循環(huán)水池、廢水池、循環(huán)水泵、廢水泵、增濕噴淋層、控制閥門和管道系統(tǒng)等。

（3）濕煙氣超凈除塵（濕電）[2]

增濕降溫后的煙氣經(jīng)電場前氣流分布板進入濕電電場區(qū)域，煙氣中的粉塵和霧滴在電場內(nèi)被捕集。電場極配采用正六邊形截面的陽極管配整體高效芒刺型極線。陽極管材質(zhì)為CFRP（導(dǎo)電碳纖維復(fù)合玻璃鋼管）；陰極線及陰極小梁均采用2205材質(zhì)，以滿足脫硫后濕煙氣在腐蝕環(huán)境中長期使用的需求；電場高壓供電采用2臺1.6A/80kV規(guī)格的高頻恒流源供電裝置。

（4）二次除霧裝置

煙氣通過濕電之后、直排煙囪排出之前，通過特殊設(shè)計的機械除霧裝置，在確保較低阻力的前提下，對濕電出來的煙氣進行機械式除霧，減少外排煙氣中水汽夾帶。

（5）直排煙囪

濕電及二次除霧裝置之后的煙氣不再進入現(xiàn)有的煙囪，要求直接外排，直排煙囪布置在濕電及二次除霧裝置之上，頂標高60米，內(nèi)壁防腐（玻璃鱗片），外壁油漆（面漆紅白相間），直排煙囪外部合適高度上設(shè)煙氣在線監(jiān)測裝置預(yù)留口及其步梯平臺。

4 濕電系統(tǒng)運行情況

濕電系統(tǒng)建成投運后，各子系統(tǒng)及配套設(shè)備運行正常，排放指標達到合同要求并能持續(xù)保持穩(wěn)定。根據(jù)直排煙囪上安裝的環(huán)保局CEMS記錄數(shù)據(jù)，以2017年5月25日全天的運行記錄數(shù)據(jù)為例，統(tǒng)計各項監(jiān)測數(shù)據(jù)的最小值、最大值和平均值，結(jié)果見表2。

根據(jù)表2數(shù)據(jù)，以平均值計算及對比技術(shù)協(xié)議要求進行分析：1）出口煙氣流量42.88萬m3/h，僅考慮出口溫度折算約34.55萬Nm3/h，對應(yīng)本項目320t/h鍋爐是運行在較高出力工況，當(dāng)時鍋爐運行在90%～100%滿負荷狀態(tài)；2）系統(tǒng)總阻力（從對接煙道入口到直排煙囪出口）為432Pa，滿足協(xié)議要求的小于650Pa；3）進口溫度84.9℃（已高于合同規(guī)定的脫硫運行時75℃～80℃范圍），出口溫度65.8℃，煙溫下降了19.1℃，煙氣增濕系統(tǒng)作用明顯。在將煙氣增濕到飽和的同時還降低了煙溫，對濕電內(nèi)部件起到了很好的保護作用；4）粉塵排放濃度1.5mg/Nm3，低于協(xié)議要求的5mg/Nm3，實現(xiàn)了粉塵超低排放；5）SO2排放濃度18.6mg/Nm3，較干法脫硫后有了一定的降低，多數(shù)時段在25mg/Nm3以下；6）高壓電源運行參數(shù)不高，二次電壓41kV、二次電流460mA左右，與額定值（1600mA/80kV）相差較遠，主要的原因是，高壓電源在運行時設(shè)置限流（設(shè)定二次電流限制在500mA以內(nèi)），這是考慮在確保粉塵排放達標的前提下盡量省電節(jié)能運行。期間曾短時調(diào)整二次電流限流到700mA，二次電壓上升到47kV左右并保持穩(wěn)定，隨后又調(diào)回500mA限流值，二次電壓也隨之降到41kV。

表2 濕電系統(tǒng)運行現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)

濕電系統(tǒng)運行現(xiàn)場見圖2。

圖2 濕電系統(tǒng)運行現(xiàn)場照片

5 結(jié)語

該項目建成投運后各項性能指標均滿足技術(shù)協(xié)議要求，系統(tǒng)運行正常并持續(xù)保持穩(wěn)定，實現(xiàn)了工程建設(shè)目標。運行過程中發(fā)現(xiàn)煙氣中SO2協(xié)同脫除達到超凈排放現(xiàn)象，對此進行了初步的分析和探討。

半干法脫硫系統(tǒng)運行穩(wěn)定，SO2排放濃度按設(shè)計指標為≤100mg/Nm3。濕電系統(tǒng)出口SO2排放濃度多數(shù)時段已在25mg/Nm3以下，較干法脫硫后的設(shè)計值有了較大的降低，也已達到超凈排放指標。

濕電系統(tǒng)能有“二次濕法脫硫”的作用，主要原因估計來自于半干法脫硫出口煙氣夾帶的微量脫硫劑粉塵（消石灰粉），進入煙氣增濕系統(tǒng)時，溶入噴淋液滴，進入循環(huán)水中或直接參與了脫硫反應(yīng)。主要的反應(yīng)機理為[3]：

現(xiàn)場多次檢測循環(huán)水池中的循環(huán)水，pH值均在4～5，呈弱酸性，說明半干法脫硫后煙氣中的酸性氣體有相當(dāng)一部分已被煙氣增濕系統(tǒng)噴淋捕集。若在循環(huán)水池中加入一定量的堿性物質(zhì)如NaOH、Ca(OH)2等，煙氣增濕系統(tǒng)噴淋時將形成一定濃度的“脫硫漿液”，理論上可以實現(xiàn)SO2穩(wěn)定持續(xù)地超凈排放，達到“除塵脫硫一體化”雙超凈效果，但在廢水處理方面負荷會有所加重。目前濕電系統(tǒng)運行時的廢水量較少，按要求用廢水泵輸送到業(yè)主現(xiàn)有的廢水處理系統(tǒng)內(nèi)，對其影響較小。

利用濕電系統(tǒng)裝置進行“除塵脫硫一體化”的深化煙氣處理，涉及到濕法脫硫相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計及整個系統(tǒng)運行上的協(xié)調(diào)性、穩(wěn)定性等，是一個有待深入研究的課題。