谢智辉 牛立游

【摘  要】在改革开放的新时期，我国的综合国力在不断的提升，社会在不断的进步，面对日益严峻的环保要求，现运行的脱硫技术根本无法满足污染物排放要求，超低排放改造事业发展如火如荼。在石灰石-石膏湿法脱硫工艺超低排放改造过程中，采用湿式电除尘、单塔一体化超低排放改造技术、单塔双区高效脱硫除尘技术等可完全满足污染物达标排放的要求，论文主要对以上三种技术的原理及优缺点进行分析。

【关键词】超低排放;节能减排;湿式电除尘;旋汇耦合;单塔双区高效脱硫除尘

引言

文章结合工作实际，对国家政策前景进行了分析，介绍了本公司火电厂脱硫超低排放改造方案，分析了效益测算，具体分为节能效益方面和环保效益方面，然后对投资进行了估算以及风险进行了提示。

1改造前设计及运行参数

某发电厂660MW燃煤超超临界机组，2009年建设时同时建设烟气脱硝、除尘、脱硫装置。改造前SCR脱硝系统入口NOx浓度按450mg/Nm3设计，脱硝效率80%，排放浓度≤90mg/Nm3，催化剂按照2+1布置。改造前运行中，实测入口NOx最高浓度为320mg/Nm3，实测出口NOx平均浓度为67mg/Nm3。改造前电除尘系统，原设计电除尘出口粉尘浓度≤200mg/Nm3，采用双室五电场。改造前运行中，实测电除尘出口粉尘平均浓度为36mg/Nm3。

2改造路线

2.1湿式电除尘

湿式电除尘技术是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备，主要用来除去烟气中的尘、酸雾、氣溶胶、PM2.5等有害气体，对雾霾天气也有一定的治理作用。另一方面，由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶吸出，也会形成PM2.5。在目前的烟气治理工艺流程中，湿法脱硫之后没有对脱硫工艺产生的细颗粒物进行控制，还有烟尘、PM2.5、SO3、汞及重金属等多种污染物直接从烟囱排出，处于一种自由开放状态，从而导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象，或者有长长烟尾的“蓝烟”现象。因此，在湿法脱硫装置之后安装湿式电除尘是最佳选择。湿式电除尘能够去除90%以上的PM2.5细微粉尘、SO3烟雾，并能达到几乎零浊度的排放，此外还能去除NH3、SO2、HCl等。在湿式电除尘器中，水雾使粉尘凝聚，并与粉尘在电场中一起荷电，一起被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜可使极板清灰，保持极板洁净，同时由于烟气温度降低、含湿量增高，粉尘比电阻大幅下降，故其工作状态非常稳定。与此同时，既可降低前端除尘装置的投资和运行成本，又能够解决脱硫设备前场的紧张问题，同时还需考虑清洗极板后进入吸收塔的灰尘引起浆液中毒、起泡的可能，还会加大设备、管道磨损，为避免上述现象的出现，平时运行过程中需加大设备冲洗、废水排放力度，尽可能延长设备寿命，保证系统的安全稳定运行。

2.2吸收塔速度分布模拟

吸收塔内速度分布是进行吸收塔流场CFD计算的重点，喷淋层必须完全在横截面上覆盖全塔，使得吸收塔内烟气流速分布均匀，烟气分布均匀，才能保证烟气与喷淋液滴的接触时间，使得二氧化硫在塔内被充分吸收。如果吸收塔行程烟气高速带，则后大大降低烟气与液滴接触时间，从而大大降低脱硫效率及除尘效率。吸收塔速度分布均匀程度是喷淋层设计的关键。模型1工况：按改造前，每层喷淋80个120度喷嘴，3层喷淋全开时，吸收塔内的速度分布情况。喷淋上方截面上速度标准差D=1.322m/s，速度平均值E=4.567m/s，偏离系数Y=D/E=28.9%，偏离系数Y就是衡量横截面上速度分布不均匀程度的指标，此值越小，说明烟气分布越均匀。目前美国MET公司认为，偏离系数Y<20%，则说明吸收塔流场分布为合理。目前横截面上速度分布不均匀程度明显过大，形成局部高速带，影响整体脱硫效果。

2.3单塔双区高效脱硫除尘技术

单塔双区高效脱硫除尘技术利用塔内浆液pH的不同进行分区，吸收塔由上而下依次为酸性区（pH为4.9-5.5）、中性区、碱性区（pH位5.1-6.3），由分区调节器和氧化空气管道将酸碱区分开，分区的关键在于防止下部浆液向上返混，中性区被氧化充分的浆液由石膏排出泵排至脱水系统进行脱水、外输，向碱性区域注入的吸收剂，通过射流搅拌充分悬浮后由循环浆液泵抽取打至喷淋层洗涤SO2。单塔双区高效脱硫技术特点：①适合高含硫或高效率场合;②浆池pH分区，氧化区4.9-5.5生成高纯石膏，吸收区5.3-6.1高效脱除SO2;③浆池小，停留时间为3min，并且无任何塔外循环吸收装置，配套的有射流搅拌措施，塔内无转动搅拌设施，检修维护方便;④吸收剂的利用率高、石膏纯度最高;⑤脱硫系统运行阻力低。单塔双区高效脱硫技术对浆液喷淋区实施的强化措施包括：①喷淋层层数在3层以上，每层有充足的覆盖率，通过多层覆盖效果保证烟气在塔内横截面上得到充分的洗涤;②降低喷嘴流量，增加喷嘴密度，提高覆盖率;③选用特殊喷嘴，增强二次雾化，提高喷嘴背压，降低浆液喷淋粒径;④喷嘴布置疏密有致，以及选取合适的喷嘴型式。为防止烟气在塔壁处“短路”而降低脱硫效率，喷淋层之间设置提效环，在塔壁处阻挡短路烟气，使其向中心区域流动。空塔流速受吸收塔直径影响最大，烟气中的SO2吸收时间与空塔流速成反比，即吸收塔直径越大，空塔流速越低，SO2吸收时间越长，脱硫效果越好;流场和除雾器要求的空塔流速有一定范围，不宜过低或过高;综合各种因素，空塔流速宜选用3.4～3.8m/s。

3环保效益

超低排放一体化改造后，1、2号机组粉尘、SO2、NOX排放浓度达到燃机排放标准。单台机组每年将多减排NOX排放445吨，NOX环境排污减排费年节约费用25万元;每年将多减排烟尘排放372吨，烟尘环境排污减排费年节约费用10万元;每年将多减排SO2排放2446吨，SO2环境排污减排费年节约费用308万元。同时单台机组每年节约了646.8万度电。此外，按照华北电网考核办法，，某电厂一期2×600MW机组完成燃机排放标准改造后，每台机组可分别增加200小时发电利用小时数，电厂发电利用小时数的提高，可以进一步降低厂用电率和煤耗。

结语

以上超低排放改造技术已得到各大火电厂广泛使用，改造后出现浆液循环泵切换时出口二氧化硫降为0mg/Nm3的现象，也有电厂为避免此现象的发生采用变频式浆液循环泵，更有效、更经济、更可控的运行。

参考文献：

[1]朱国宇.脱硫运行技术问答1100题[M].北京：中国电力出版社，2015.

[2]曾庭华.火电厂二氧化硫超低排放技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2017.

[3]电力行业职业技能鉴定指导中心.脱硫值班员[M].北京.中国电力出版社，2007.

（作者单位：华能左权煤电有限责任公司）