管束式除塵除霧器在工業鍋爐超低排放中的應用

李宇翔，胡滿深，郭彪，馮劍峰，潘柏盛，林榮灼

（江門市同力環保科技有限公司，廣東 江門 529100）

除霧器作為煙氣脫硫吸收塔的核心設備，布置于吸收塔頂部，是脫硫除塵體系中煙塵和霧滴排放的最終把關技術手段[1～2]。隨著超低排放要求進一步在非電行業中的實施以及周邊居民對廠區煙囪“白色煙羽”的關注增加，對除霧器的技術要求也進一步提高[3,4]：霧滴的排放濃度要求由原來的75mg/Nm3降低至30mg/Nm3，煙塵排放濃度≤10mg/Nm3。

廣東省的中小型工業燃煤鍋爐多采用鈣基濕法脫硫工藝，借鑒燃煤發電機組的超低排放改造經驗，實現煙塵超低排放提標改造的主流方案包括新增濕式靜電除塵器、屋脊式除塵器、管束式除塵除霧器和冷凝式除塵除霧器等[5,6]。本文對某飼料廠100t/h 燃煤循環流化床煙氣鈣基濕法脫硫系統的除霧器改造進行技術論證和效果分析，為同類型工程改造應用提供技術借鑒，為除霧器的研究和開發提供數據參考。

1 技改方案論證

1.1 設計條件

某飼料廠現有1 臺無錫太湖鍋爐廠制造的100t/h循環流化床，配有1 套SNCR 煙氣脫硝系統、1 套布袋除塵系統和1 套石灰—石膏濕法煙氣脫硫系統，經過布袋除塵處理后，煙塵折算濃度≤30mg/Nm3。經過濕法脫硫后，煙塵折算濃度≤30mg/Nm3，SO2折算濃度≤35mg/Nm3。改造前燃煤鍋爐及煙氣的設計參數見表1。

表1 改造前燃煤鍋爐及煙氣設計參數

1.2 技術問題分析

經現場考查，現有的環保設備已連續運行3 年，不能滿足新形勢下的煙氣超低排放要求，特別是煙塵和霧滴排放超標，可見“白色煙羽”較長，氣流導管式除霧器經常出現堵塞結垢。具體表現為：1）反沖洗管道出現外觀可見的滲漏；2）氣流導管式除霧器壓降為600Pa，明顯高于原設計值（150～200Pa），堵塞情況較嚴重；3）鍋爐高負荷時，引風機開度由原來的60%提高到80%，除霧器的過流風速高于設計風速上限，但鍋爐低負荷時，過流風速又明顯低于設計風速上限；4）反沖洗強度不足，沖洗周期過長；5）脫硫循環漿液pH 值波動較大，含固率變化范圍是8%～13%，微溶性鈣基結晶物、石膏細粒和極細粉塵是結垢物的主要成分。

1.3 技改方案論證

多家技術供應商提供了3 種方案：

方案1：新增1 個獨立式濕式靜電除塵除霧系統，出口煙塵折算濃度確保≤10mg/Nm3，霧滴排放濃度≤30mg/Nm3，設計除塵和除霧率均≥70%。

方案2：保留現有的氣流導管式除霧器，塔體加高5m，新增3 層屋脊式除霧器和1 層管式除霧器，出口指標與方案1 一致。

方案3：拆除現有的氣流導管式除霧器，塔體加高3.5m，新增1 層管束式除霧器（含4 級旋輪）和1層折板除霧器，出口指標與方案1 一致。技改方案見圖1。

圖1 技改方案3 的示意

廠方綜合考慮技改時間、技改預算、場地空間、供貨周期、原有脫硫塔結構荷載、施工難度等因素，最終選用方案3 作為實際改造方案。

2 技術應用情況

2.1 技改目標

當脫硫塔入口煙塵折算濃度≤30mg/Nm3時，出口煙塵折算濃度≤10mg/Nm3，霧滴濃度≤30mg/Nm3，設計除塵和除霧率≥70%，折板與管束式除霧器的阻力≤700Pa。

2.2 主要技改內容

1）拆除現有的氣流導管式除霧器，更換脫硫塔內壁碳鋼板及進行玻璃鱗片修補；2）加高部分脫硫塔外壁，加裝1 層折板除霧器和1 層管束式除霧器（含反沖洗水自控系統），其中支撐梁采用Q235+玻璃鱗片防腐，支撐格柵用316L（管束式除霧器的設計參數見表2）；3）修復原有反沖洗管道，按照新除霧器的反沖洗要求增補設備；4）修復原有漿液循環管道并清洗管道內部的結垢。

表2 管束式除霧器的設計參數

2.3 應用效果

2.3.1 低負荷時，管束式除塵除霧器出口煙塵和霧滴濃度分析

如圖2 所示，鍋爐負荷處于55～80t/h 時，管束式除塵除霧器出口煙塵排放濃度均低于設計值（≤10mg/Nm3），隨著負荷逐漸升高，排放指標變化幅度很小，數據較為穩定。出口霧滴的排放濃度也能滿足設計指標，但數據波動大，沒有呈現明顯的反比變化趨勢。

圖2 低負荷時管束式除塵除霧器的除塵除霧曲線

2.3.2 高負荷時，管束式除塵除霧器出口煙塵和霧滴濃度分析

如圖3 所示，鍋爐負荷處于80～100t/h 時，管束式除塵除霧器出口煙塵排放濃度同樣低于設計值。80～90t/h 區間的除塵效率要優于90～100t/h 區間，隨著負荷逐漸升高，排放指標也隨之緩慢提高。出口霧滴的排放濃度同樣能滿足設計指標，但數據波動較低負荷時更大，且沒有明顯規律性。

圖3 高負荷時管束式除塵除霧器的除塵除霧曲線

2.3.3 不同負荷下的阻力變化

由圖4 可知，兩級除塵除霧器的阻力均能達到設計值（≤700Pa），但隨著使用時間延長，阻力呈整體上升趨勢，最高為680Pa。

圖4 不同負荷時，折板和管束式除塵除霧器的阻力變化

3 結語

（1）折板+管束式除塵除霧組合作為燃煤煙氣煙塵和霧滴提標技術，經過5 個月的連續運行，能滿足鍋爐高低負荷的超低排放要求，即出口煙塵折算濃度≤10mg/Nm3、霧滴濃度≤30mg/Nm3、設計除塵和除霧率≥70%，滿足環保需求。

（2）通過合理的設備選型和反沖洗周期設計，除霧器的阻力都能低于設計值，但隨著使用時間延長，阻力呈上升趨勢，建議檢修保養周期定為6 個月，確保除霧器的使用壽命和煙囪處煙氣在線排放數據的穩定達標。

（3）相比于其他技改方案，折板+管束式除塵除霧改造方案具有較顯著的優勢，包括運行費用較低、改造工期短、無需新增電氣設備等優點[7～9]，特別適用于改造任務急的老舊廠的提標改造項目，為工業燃煤鍋爐超低排放改造提供了新的選擇。