管束式除塵除霧器在濕法脫硫除塵排放的應用

王會平，石天琪，鐘建清

（陜西榆林能源集團楊伙盤煤電有限公司，陜西榆林 719316）

0 引言

目前隨著國家提出火力發電廠大氣污染物執行燃機排放標準，火電廠排放煙氣中煙塵、SO2排放限制分別為5 mg/Nm3、35 mg/Nm3，相比之前實行的30 mg/Nm3、200 mg/Nm3，對國內的脫硫除塵技術有了新要求，脫硫和除塵的效率有待進一步加強。高效脫硫工藝的本質區別在于脫硫后的煙氣深度除塵（除霧）的除塵器選擇，脫硫除塵一體化技術要求入口煙塵濃度不超過35 mg/Nm3。由于超低排放脫硫除塵技術，一般為脫硫+除塵共同作用，本文闡述除塵技術的同時也介紹脫硫技術。

1 影響超低排放技術的主要因素

脫硫裝置凈煙氣里，石膏漿液首要來自吸收塔噴淋層噴嘴霧化后的微小液滴。石膏漿液經噴嘴霧化之后，霧滴直徑通常在2000 μm 左右，經過碰撞，將形成一些直徑在15 μm 左右的霧滴。霧滴在經過除霧器后，如果煙氣在除霧器處的流速不均勻、除霧器設置不合理、沖洗不到位等必然會導致煙囪石膏雨的情況發生，不僅影響周邊環境還會導致出口煙塵指標偏高。

1.1 選擇合適的吸收塔流速

通常情況下，機組運行一段時間后，系統漏風率會增加，鍋爐效率也會降低，造成煤耗上升或煙氣溫度升高，這都會導致脫硫裝置入口煙氣量的增加，從而增大了吸收塔的煙氣流速，本工程流速選在3.43 m/s，已經綜合考慮了各方面因素，并留有了足夠的裕量。從煙氣流速上控制吸收塔出口煙氣中水滴濃度的產生。

1.2 選擇合適的除霧器形式

除霧器有管式除霧器+屋脊式除霧器，三級高效除霧器，管束式除霧器。不同除塵器的除霧除塵效果不一樣，沖洗水量也不一樣，見表1。

表1 管束式除塵除霧裝置與高效除霧器對比

1.3 漿液密度控制

控制合適的漿液密度，使石膏可以順利結晶，同時也不至于因濃度過高而導致黏度過大，附著在除霧器、噴淋層等。此外，在吸收塔內設置均氣裝置是防止吸收塔出口煙氣中水滴濃度過高現象的有利補充。

2 兩種高效脫硫除塵超低排放技術

2.1 旋匯耦合脫硫+管束式除塵器技術

煙氣經過旋匯耦合裝置和漿液形成可控的湍流空間，并供給氣液固三相傳質的速率，實現一級脫硫除塵的同時，達成迅速降溫和煙氣平均分布。煙氣又通過高效噴淋的系統，完成SO2深度脫除和粉塵再次脫除。煙氣再通過管束式除塵除霧的裝置，在離心力影響下，煙氣里的霧滴及粉塵終將被壁面液膜所捕捉，從而完成粉塵及霧滴高效脫除。

該除塵技術的的核心技術為管束式除塵器，其內部設置了多層導向葉片及增速裝置，煙氣在匯流環內形成旋轉流場，大量的細小液滴與顆粒在高速運動條件下碰撞成長成大顆粒，在離心力的作用下向筒壁移動形成液膜被移除，與此同時除塵器筒壁面的液膜，將會捕獲觸及它表面微小的液滴。此外在增速器及分離器葉片表面，過厚的液膜將會在快速氣流影響下，產生散水的現象。許多大液滴從葉片的表面被拋出，而在葉片的上方產生大液滴形成的液滴層。經過液滴層的微小液滴被捕獲，大液滴增大之后滴落至葉片的表面又變回大液滴，完成對微小霧滴的捕獲。該技術在匯流環內采用多級葉片，分別在不一樣的流速中，對霧滴展開脫除，確保比較低運行阻力下有效除塵。

這種旋匯耦合脫硫技術早在2004 年在某電廠200 MW 機組成功投運，隨后幾年內該項技術在國內的一些項目里陸續運用，且成功的研發了第二代高效旋匯耦合技術與高效節能噴淋技術以及離心管束式除塵技術。結合上述3 項技術，最終形成單塔一體化的脫硫除塵技術。2015 年1 月在某電廠2#機組原濕法脫硫塔頂部加裝了離心管束式除塵器，脫硫塔入口塵25 mg/Nm3，出口塵含量3 mg/Nm3。截至目前，該脫硫一體化技術已有將近30臺的應用業績，其中10 余臺的設計脫硫效率都在99%以上。

2.2 托盤塔+高效除霧器技術

傳統的托盤塔技術在脫硫塔內設置一層托盤，在托盤上形成一層持液層，煙氣從托盤的下方以氣泡的形式通過持液層，從而實現脫硫與除塵的目的，與噴淋塔相比其脫硫效率較高，但是其煙氣阻力較大，在國家超潔凈排放出臺之前的競爭優勢有限，只用于脫硫塔入口SO2濃度比較高且脫硫效率要求比較高的工程。

煙氣入口上方從下至上依次布置了托盤篩、噴淋層以及高效除霧器。

托盤上部設置的噴淋層，經過噴淋主管與支管預組裝，提升噴淋精確度，以高性能噴嘴把漿液粒徑下降30%，加強漿液的覆蓋面，經過加強增效環以降低煙氣逃竄，達到SO2深度脫除與粉塵的二次脫除；煙氣通過高性能的除霧器，降低出口液滴以及減少固體攜帶，從而保證粉塵超潔凈排放。

3 不同除塵除霧器的對比分析

常規的屋脊式除霧器因捕捉原理制約，難以捕獲粒徑小于15 μm 的細小液滴，可目前控制脫硫塔出口3 mg/Nm3的塵排放濃度，即是控制對細小粉塵與細小石膏漿液的液滴脫除。如采取濕式靜電除塵器的技術，不僅存在一次投資大以及運行費用高的問題，而且占地面積較大。

管束式除塵器特點及優勢：

（1）除塵效率高。吸收塔入口煙塵濃度在50 mg/Nm3以下時，出口煙塵濃度≤5 mg/Nm3，凈煙氣霧滴含量≤30 mg/Nm3。吸收塔入口煙塵濃度在20 mg/Nm3以下時，出口煙塵濃度≤2.5～3 mg/Nm3，凈煙氣霧滴含量≤30 mg/Nm3。

（2）塔內構件布置簡潔，工程量小。

（3）投資少且運行費用少。該技術改變吸收塔內的構件完成脫硫除塵一體化。投入相比常規技術少30%～50%，離心管束式除塵器不耗費電且阻力和除霧器相當，運行費用為常規技術15%～30%。

（4）系統運行穩定與可靠性強。對于煙氣污染物含量與負荷波動的適應性較強，系統運行穩定且操作簡易，可靠性較強。目前，已運行項目達到了投運率100%。單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術，由于其投資較少，占地較小，改造工期短，脫硫效率高以及除塵效率高等優點，成為了工業煙氣脫硫除塵優選的技術。

4 管束式除塵器實際工程案例分析

煙氣在經過旋匯耦合裝置和噴淋層后，絕大部分的煙塵得到脫除；初步凈化的煙氣攜帶大量液滴進入管束式除塵裝置，經過了“凝聚、捕悉、離心和多級分離”等過程，保證吸收塔出口煙塵濃度小于2.5～3 mg/Nm3，達到超凈排放要求。具體工程業績見表2。

表2 管束式除塵器實際工程案例對比

北方勝利項目投運驗收報告及運行畫面顯示在吸收塔入口煙塵濃度在20 mg/Nm3以下時，出口煙塵濃度≤1 mg/Nm3。運行效果非常好。

5 結語

許多的工程實踐表明，采取旋匯耦合+管束式除塵器的脫硫除塵超低排放技術工程，系統運行安全穩定可靠且有著脫硫效率和除塵效率高、系統投運率高、能耗低、操作彈性大等特征。

脫硫配置可以根據不同的機組負荷、入口SO2濃度情況，選擇最經濟的泵運行模式，在低負荷及低硫分時實現節能降耗。能夠保證高可用率、高脫硫率、低石灰石消耗量、低廠用電量及低耗水量，而且完全滿足招標文件要求的SO2和煙塵排放要求。