燃煤電廠超低排放脫硫除塵技術路線探討

馬憲梅　黃曉飛

摘要：為了降低燃煤電廠大氣污染物的排放，改善我國大氣環境質量，遵循綠色能源、服務社會的企業精神，各企業開始致力于探索燃煤電廠煙氣污染物超低排放技術。針對當前主要的脫硫除塵技術，本文做出了現狀分析，并對其原理進行簡要探討，了解各項技術在實際運用中的情況。希望能對燃煤電廠的排放工作提供一定的支持。

關鍵詞：超低排放;脫硫;除塵;技術路線

中圖分類號：X784 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）09-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.09.040

Discussion on ultra-low emission desulfurization and dust removal technology of coal-fired power plant

Ma Xianmei 1， Huang Xiaofei 2

（1.Inner Mongolia Electric Power Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Hohhot Inner Mongolia 010020，China;

2.Inner Mongolia Environmental Treatment Engineering Co.，Ltd.，Hohhot Inner Mongolia 010020，China）

Abstract：In order to reduce the emission of air pollutants from coal-fired power plants，improve the quality of Chinas atmospheric environment and follow the spirit of green energy and serving the society， enterprises have begun to explore ultra-low emission technology of flue gas pollutants from coal-fired power plants.In view of the current main desulfurization and dust removal technology，this paper makes an analysis of the status quo，and briefly discusses its principle，so as to understand the actual situation of various technologies in practical application.Hope to provide some support for the emission of coal-fired power plants.

Key words：Ultra low emission;Desulfurization;Dust removal;Technical route

隨著我國環境狀況總體惡化，環境矛盾日益凸顯，環保壓力加大，各級政府陸續出臺多項政策措施，下大力氣治理大氣污染，改善空氣質量。其中工業煙塵是大氣污染的重要因素，而在工業煙塵中，燃煤電廠所產生的煙塵占總共的35%，是各種工業煙塵中之最[1]。

因此，加強煙氣污染物排放處理，降低對環境的污染，是當前燃煤電廠工作中的重點。其中運用的最關注的就是煙氣脫硫除塵技術。但在實際運用過程中，也會出現一些問題影響脫硫除塵效果，這就需要熱電廠根據自身發展進行分析，將脫硫除塵技術不斷地優化和改進，提高脫硫除塵效率，同時減小能力的損耗，最終達到保護環境的目的。

1 燃煤電廠脫硫技術路線分析

干法/半干法脫硫、石灰石-石膏濕法脫硫、海水脫硫以及循環流化床脫硫等工藝在市場上運用的比較多。目前電廠中使用最多的就是石灰石-石膏濕法脫硫，其在市場上的使用率達到了90%甚至更高[2]。因此，本文將主要針對此技術展開分析探討。

1.1 單塔多噴淋工藝

在此工藝中，為了將吸收塔中的液氣比進行有效提高，一般通過將噴淋的密度提高，或是將噴淋的層數增加來實現，而在進行層數增加時，應維持原來噴淋系統，將其循環量提高，也可以將吸收塔進行抬高來完成。要想將FGD裝置的脫除能力進行提升，可以將氧化空氣分布的效率提升，也可以將氧化空氣的供給量提升[3]。

1.2 雙托盤技術

當電廠所產生煙氣后，將其直接輸送至吸收塔，此時煙氣將進入下層托盤，同時煙氣和上面的液膜實現液項和氣項的均質調整。液膜在托盤上，具有相應的高度，從而有效提高了煙氣的滯留時間。通過煙氣在吸收塔內的有效去除和增加滯留時間，使得煙氣的污染物被大量吸收，從而使得液氣比減少，將吸收劑進行充分的利用[4]。

1.3 單塔雙循環工藝

該工藝需要用到托盤塔和噴淋空塔等設施，煙氣中的SO2吸收氧化過程就是在噴淋空塔中進行的，這其中分為兩個階段，且都具備相應的回路循環。在第一階段中，能夠對一部分SO2進行消除，同時還能夠將煙氣中的HF、HCl以及粉塵等物質有效消除。在第二階段中，為了滿足不同負荷的需求，通過將石灰石加量，來提高脫硫過程中的效率，因此該階段能夠將SO2進行有效吸收[5]。

2 燃煤電廠除塵器介紹

2.1 靜電除塵器

在電廠靜電除塵器的使用效果比較好，該裝置是當煙氣在電離時，將煙氣中的灰塵或顆粒荷電，這時受到電場力的影響，使這些雜質按照一定方向進行運動，從而將雜質集中在集塵機便于清除。其具體工作過程是，首先通過進行電暈放電，再對煙氣中的雜質荷電，然后通過遷移與捕集，最后完成清除工作。

但該裝置在工作中也會受到各方面因素的影響，其中包括氣體濕度、粒子比電阻、氣流速度、粒子濃度以及煙氣溫度等。其中在運行過程中，粒子比電阻的正常應在104～1011Ω·cm之間。對本工程而言，要達到排放標準靜電除塵器從理論上說是可以做到的，可通過增加收塵面積、減小氣流速度（如雙室）等手段提高除塵器效率。采用靜電除塵器優點是目前使用廠家多，運行經驗豐富，易操作。

2.2 布袋除塵器

隨著科技的發展，濾布材料得到了不斷的提升，其耐磨性得到了提高，還具備較高的強度，同時還能夠滿足強腐蝕和高溫的環境。因此，布袋除塵器也開始發展起來，通過該除塵器的煙塵能夠有效降低排放的濃度，通常范圍在10mg/m3～50 mg/m3，而根據具體情況還可能更低。所以，其除塵效果相當理想，在使用運用中其效率更是在99.99%以上。采用布袋除塵器優點是除塵效率高，易達標排放，缺點是運行費用相對較高，其次是使用時間不長缺乏經驗，國內電力行業前幾次布袋除塵器推廣應用失敗，除與材料有關外，與運行管理經驗不足和控制水平不高也有很大關系。但隨著國家標準的要求提高，以及除塵器控制技術的發展，布袋除塵器的安全性有了很大提高。

2.3 電袋復合除塵器

電袋結合除塵技術最早是在1970年后，美國的發電廠為了達到愈來愈嚴格的政府對控制煙塵排放的要求，采取了多種措施來提高電除塵器的性能，其中一項措施就是采用COHPAC（Compact Hybrid Particulate Collector緊縮混合型除塵器的縮寫）系統，在具體構造上相對簡單，主要在電除塵器的基礎之上增加布袋除塵器。在除塵過程中，通過布袋除塵器，將處理過程中沒能有效消除的煙塵進行收集，從而提高排放質量。該項技術當時主要應用在靜電除塵器的改造上。近幾年，電袋結合除塵技術在我國逐漸得到應用，主要應用在200MW以下的循環流化床機組及靜電除塵器的改造方面。 通過將以上兩種除塵器的結合，組成電袋除塵器，因此它能將兩者的優點進行結合，提高除塵效果，同時還能將各部件之間進行有效簡化，使其結構更加小巧。由于濾袋只是收集剩余煙塵，所以其不需要進行頻繁的清灰作業，這也直接提高了濾袋的使用周期，節約了運行成本。

3 火電廠脫硫除塵一體化技術分析

新型的脫硫除塵聯合脫除技術，即在吸收塔內設置特殊的裝置及噴淋系統的組合，既可以高效脫除煙氣中SO2也可以高效脫除煙塵。其中有代表性的技術有旋匯耦合脫硫+管束式除塵器、高效沸騰托盤塔+高效除霧器技術、單塔雙循環（雙區）+高效除霧器技術，均可實現高效脫硫，同時可保證脫硫系統入口含塵濃度不高于30mg/Nm?的條件下，出口排放達到≤5 mg/Nm?的排放要求。

3.1 旋匯耦合脫硫+管束式除塵器

煙氣中的SO2脫除工作在該除塵器中需要進行兩次，在第一次脫硫中，煙氣會經過系統中的旋匯耦合裝置，同時和塔中的漿液形成湍流空間，從而有效提升空間內的固體、液體以及氣體的傳速率。在第二次脫硫中，將煙氣進行均勻分布，并通過迅速降溫的方法，使用噴淋系統進行脫硫處理。在完成這兩次脫硫之后，將煙氣傳送至除塵除霧裝置之中，然后通過離心力將其中的塵霧展開收集，并進行清除。當煙氣濃度在進入系統前≤30mg/Nm?時，最后的排放時能夠實現≤5 mg/Nm?。該技術山西大唐國際云岡熱電有限責任公司二期#3機組、重慶神華神東電力萬州電廠#1機組、內蒙古大唐國際托克托發電有限責任公司#1機組等工程中成功使用。

3.2 高效沸騰托盤塔（雙相整流裝置）+高效除霧器技術

煙氣通過單托盤、雙托盤和異形開孔托盤裝置或設置雙相整流裝置，可以均布塔內流場，降低煙氣流速，增加煙氣在塔內的停留時間，同時在形成沸騰液面，煙氣經過液膜可以去除細微粉塵，完成一級脫硫除塵;煙氣經過高效噴淋層，通過噴淋主管和支管的預組裝提高噴淋的精度，通過高性能噴嘴將漿液粒徑降低30%，提高漿液覆蓋面積，通過增加增效環，減少煙氣逃逸，實現SO2的深度脫除及粉塵的二次脫除; 煙氣經過高性能除霧器，降低出口液滴，減少固體攜帶，以確保粉塵的超低排放標準。當煙氣濃度在進入系統前≤30mg/Nm?時，最后的排放時能夠實現≤5 mg/Nm?。托盤技術是凱迪公司從美國巴威公司引進，并且進行了技術的改進，實現了單塔脫硫除塵聯合治理。并在市場上得多廣泛的使用，其中包括華能上安電廠1×600MW機組、華能長興電廠2×660MW項目、華能玉環電廠1×1000MW機組、神華國華寧夏鴛鴦湖電廠2×660MW技改項目、華能邯峰2×600MW電廠等。

3.3 單塔雙循環+高效除霧器技術

通常可以將脫硫塔內漿液池進行分區，或是在脫硫塔外部增加漿液的形式，來實現單塔雙循環脫硫。而雙循環系統其實就是在煙氣進入后，通過對其進行SO2的吸收以及氧化。在雙循環中的噴淋層以及循環漿池都是出于獨立的系統，其在進行實際運行中，會以相應的功能和參數為依據，實現獨立的回路循環。

為了降低排放濃度，在脫硫后還進行了兩級的除霧處理。當煙氣濃度在進入系統前≤30mg/Nm?時，最后的排放時能夠實現≤5 mg/Nm?。目前已應用于華能羅源2×660MW機組、華能安源2×660MW機組，大唐馬頭#9機組脫硫EPC等項目。

4 結論

當前的社會既要發展經濟也要保護環境，這就加大了燃煤電廠煙氣排放的處理難度。為了應對市場需求，必須使用經濟環保的手段，通過運用先進的脫硫除塵技術，來降低煙氣的排放濃度，保障了燃煤電廠經濟收入的同時，還有效地保護了環境。

參考文獻

[1]張凡.燃煤電廠顆粒物控制的必要性與達標分析[J].環境保護，2012（9）：29-30.

[2]周菊華.火電廠燃煤機組脫硫脫硝技術[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]燃煤電廠鍋爐超凈排放技術改造探討[J].華東電力，2014，42（10）：2219-2221.

[4]袁瑞龍，孫琛，肖愛萍.托盤技術應用于濕法煙氣脫硫的現狀與展望[J].廣州化工，2016，44（19）：39-41.

[5]莊敏.某600MW燃煤機組超低排放改造技術及應用效果[J].江蘇電機工程，2015，34（3）：78-80.

收稿日期：2020-07-11

作者簡介：馬憲梅（1987-），女，本科學歷，中級工程師，研究方向為電力環保設計。