淺談火電廠脫硫超低排放改造技術

謝智輝 牛立游

【摘 ?要】在改革開放的新時期，我國的綜合國力在不斷的提升，社會在不斷的進步，面對日益嚴峻的環保要求，現運行的脫硫技術根本無法滿足污染物排放要求，超低排放改造事業發展如火如荼。在石灰石-石膏濕法脫硫工藝超低排放改造過程中，采用濕式電除塵、單塔一體化超低排放改造技術、單塔雙區高效脫硫除塵技術等可完全滿足污染物達標排放的要求，論文主要對以上三種技術的原理及優缺點進行分析。

【關鍵詞】超低排放;節能減排;濕式電除塵;旋匯耦合;單塔雙區高效脫硫除塵

引言

文章結合工作實際，對國家政策前景進行了分析，介紹了本公司火電廠脫硫超低排放改造方案，分析了效益測算，具體分為節能效益方面和環保效益方面，然后對投資進行了估算以及風險進行了提示。

1改造前設計及運行參數

某發電廠660MW燃煤超超臨界機組，2009年建設時同時建設煙氣脫硝、除塵、脫硫裝置。改造前SCR脫硝系統入口NOx濃度按450mg/Nm3設計，脫硝效率80%，排放濃度≤90mg/Nm3，催化劑按照2+1布置。改造前運行中，實測入口NOx最高濃度為320mg/Nm3，實測出口NOx平均濃度為67mg/Nm3。改造前電除塵系統，原設計電除塵出口粉塵濃度≤200mg/Nm3，采用雙室五電場。改造前運行中，實測電除塵出口粉塵平均濃度為36mg/Nm3。

2改造路線

2.1濕式電除塵

濕式電除塵技術是一種用來處理含濕氣體的高壓靜電除塵設備，主要用來除去煙氣中的塵、酸霧、氣溶膠、PM2.5等有害氣體，對霧霾天氣也有一定的治理作用。另一方面，由于存在脫硫漿液霧化夾帶、脫硫產物結晶吸出，也會形成PM2.5。在目前的煙氣治理工藝流程中，濕法脫硫之后沒有對脫硫工藝產生的細顆粒物進行控制，還有煙塵、PM2.5、SO3、汞及重金屬等多種污染物直接從煙囪排出，處于一種自由開放狀態，從而導致煙囪風向的下游經常出現“酸雨”、“石膏雨”等現象，或者有長長煙尾的“藍煙”現象。因此，在濕法脫硫裝置之后安裝濕式電除塵是最佳選擇。濕式電除塵能夠去除90%以上的PM2.5細微粉塵、SO3煙霧，并能達到幾乎零濁度的排放，此外還能去除NH3、SO2、HCl等。在濕式電除塵器中，水霧使粉塵凝聚，并與粉塵在電場中一起荷電，一起被收集，收集到極板上的水霧形成水膜，水膜可使極板清灰，保持極板潔凈，同時由于煙氣溫度降低、含濕量增高，粉塵比電阻大幅下降，故其工作狀態非常穩定。與此同時，既可降低前端除塵裝置的投資和運行成本，又能夠解決脫硫設備前場的緊張問題，同時還需考慮清洗極板后進入吸收塔的灰塵引起漿液中毒、起泡的可能，還會加大設備、管道磨損，為避免上述現象的出現，平時運行過程中需加大設備沖洗、廢水排放力度，盡可能延長設備壽命，保證系統的安全穩定運行。

2.2吸收塔速度分布模擬

吸收塔內速度分布是進行吸收塔流場CFD計算的重點，噴淋層必須完全在橫截面上覆蓋全塔，使得吸收塔內煙氣流速分布均勻，煙氣分布均勻，才能保證煙氣與噴淋液滴的接觸時間，使得二氧化硫在塔內被充分吸收。如果吸收塔行程煙氣高速帶，則后大大降低煙氣與液滴接觸時間，從而大大降低脫硫效率及除塵效率。吸收塔速度分布均勻程度是噴淋層設計的關鍵。模型1工況：按改造前，每層噴淋80個120度噴嘴，3層噴淋全開時，吸收塔內的速度分布情況。噴淋上方截面上速度標準差D=1.322m/s，速度平均值E=4.567m/s，偏離系數Y=D/E=28.9%，偏離系數Y就是衡量橫截面上速度分布不均勻程度的指標，此值越小，說明煙氣分布越均勻。目前美國MET公司認為，偏離系數Y<20%，則說明吸收塔流場分布為合理。目前橫截面上速度分布不均勻程度明顯過大，形成局部高速帶，影響整體脫硫效果。

2.3單塔雙區高效脫硫除塵技術

單塔雙區高效脫硫除塵技術利用塔內漿液pH的不同進行分區，吸收塔由上而下依次為酸性區（pH為4.9-5.5）、中性區、堿性區（pH位5.1-6.3），由分區調節器和氧化空氣管道將酸堿區分開，分區的關鍵在于防止下部漿液向上返混，中性區被氧化充分的漿液由石膏排出泵排至脫水系統進行脫水、外輸，向堿性區域注入的吸收劑，通過射流攪拌充分懸浮后由循環漿液泵抽取打至噴淋層洗滌SO2。單塔雙區高效脫硫技術特點：①適合高含硫或高效率場合;②漿池pH分區，氧化區4.9-5.5生成高純石膏，吸收區5.3-6.1高效脫除SO2;③漿池小，停留時間為3min，并且無任何塔外循環吸收裝置，配套的有射流攪拌措施，塔內無轉動攪拌設施，檢修維護方便;④吸收劑的利用率高、石膏純度最高;⑤脫硫系統運行阻力低。單塔雙區高效脫硫技術對漿液噴淋區實施的強化措施包括：①噴淋層層數在3層以上，每層有充足的覆蓋率，通過多層覆蓋效果保證煙氣在塔內橫截面上得到充分的洗滌;②降低噴嘴流量，增加噴嘴密度，提高覆蓋率;③選用特殊噴嘴，增強二次霧化，提高噴嘴背壓，降低漿液噴淋粒徑;④噴嘴布置疏密有致，以及選取合適的噴嘴型式。為防止煙氣在塔壁處“短路”而降低脫硫效率，噴淋層之間設置提效環，在塔壁處阻擋短路煙氣，使其向中心區域流動。空塔流速受吸收塔直徑影響最大，煙氣中的SO2吸收時間與空塔流速成反比，即吸收塔直徑越大，空塔流速越低，SO2吸收時間越長，脫硫效果越好;流場和除霧器要求的空塔流速有一定范圍，不宜過低或過高;綜合各種因素，空塔流速宜選用3.4～3.8m/s。

3環保效益

超低排放一體化改造后，1、2號機組粉塵、SO2、NOX排放濃度達到燃機排放標準。單臺機組每年將多減排NOX排放445噸，NOX環境排污減排費年節約費用25萬元;每年將多減排煙塵排放372噸，煙塵環境排污減排費年節約費用10萬元;每年將多減排SO2排放2446噸，SO2環境排污減排費年節約費用308萬元。同時單臺機組每年節約了646.8萬度電。此外，按照華北電網考核辦法，，某電廠一期2×600MW機組完成燃機排放標準改造后，每臺機組可分別增加200小時發電利用小時數，電廠發電利用小時數的提高，可以進一步降低廠用電率和煤耗。

結語

以上超低排放改造技術已得到各大火電廠廣泛使用，改造后出現漿液循環泵切換時出口二氧化硫降為0mg/Nm3的現象，也有電廠為避免此現象的發生采用變頻式漿液循環泵，更有效、更經濟、更可控的運行。

參考文獻：

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[3]電力行業職業技能鑒定指導中心.脫硫值班員[M].北京.中國電力出版社，2007.

（作者單位：華能左權煤電有限責任公司）