联合脱硫除尘技术在燃煤锅炉超低排放改造中的应用

林英国，曹光荣

（山东铭翔环保科技有限公司，济南 250100）

联合脱硫除尘技术在燃煤锅炉超低排放改造中的应用

林英国，曹光荣

（山东铭翔环保科技有限公司，济南 250100）

近年来，国家愈发重视环境保护工作，对现有燃煤锅炉提效改造和新建燃煤锅炉实现超低排放提出了新要求，并给出了具体排放限值。本文概述了除尘技术、燃煤脱硫技术的分类及发展，并结合最新环保标准的要求，总结出一条经实践检验的超低排放技术线路，以期实现除尘系统和脱硫系统的协同治理。这样一来，每个装置在脱除其目标污染物的同时，协同脱除其他污染物，在实现超低排放目标的同时降低能耗、物耗，有助于真正达到污染物共同去除的目标。

除尘；脱硫；超低排放；联合；协同治理

随着大气污染防治工作的推进，环保要求日益严格，污染物减排的政策不断推出，标准也不断提高。2015年底《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》实施，要求全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放（在基准氧含量6%条件下，烟尘、SO2、NOx排放浓度分别不高于10 mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3）。国家标准愈发严格，对现有燃煤锅炉提效改造及新建燃煤锅炉实现超低排放提出了新要求。

现阶段，NOx的脱除方式比较单一，因此超低排放的研究方向主要集中于脱硫和除尘两个方面。如何将脱硫和除尘技术联合起来，高效协同治理，实现超低排放，是当前面临的一大难题。

1 高效污染物脱除技术

1.1 除尘技术的分类及发展

按照捕集机理，除尘技术可分为机械除尘、静电除尘、过滤除尘器等。

1.1.1 机械除尘

机械除尘是指利用重力、离心力等原理来除尘。常见机械除尘器的设备有重力除尘器和旋风多管除尘器等。其原始设备构造简单、成本低、自动化程度低，除尘效率也较低。但随着技术的发展，一种新型的管束除尘除雾器应运而生，其工作原理是利用凝聚、捕悉和湮灭的原理，在烟气高速湍流、剧烈混合、旋转运动的过程中，将烟气中携带的雾滴和粉尘颗粒脱除。实践证明，该技术效率高，联合其他除尘设备，完全可以达到粉尘的超低排放标准。

1.1.2 静电除尘

它是利用静电吸附原理，含尘气体经过高压静电场时被电离，带负电的气体离子，在电场力的作用下向阳极运动，放电后尘粒沉积，净化后的烟气排出除尘器外。市场上常见的电袋复合除尘器的前级电除尘区和湿式电除尘器就是利用该原理。该方法除尘效率高，可达99%，而且能够捕集超细粉尘，完全可以实现粉尘的超低排放。其中的代表湿式电除尘凭借除尘效率高、操作便捷、无运动部件、无二次扬尘、维护费用低、工期短、可与其他烟气治理设备相互结合、设计形式多样化等优点，在超低排放项目中得到广泛的应用。

1.1.3 过滤除尘

过滤除尘是指含尘烟气通过滤料将尘粒捕集分离，除尘效率较高。布袋除尘是其中最常用且高效的除尘方法，除尘率可以达到99.9%。除尘布袋多使用无纺布、针刺毡等材料做成，可对烟气中的细微颗粒粉尘进行过滤。目前市场已有可以达到超低排放标准的布袋。其缺点是不耐高温，易受腐蚀、水汽等影响，这使其适用范围与便捷性受到限制。

1.2 燃煤脱硫技术的分类及发展

SO2脱除技术有许多种，当前使用的SO2减排手段可分为三大类：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫。

1.2.1 燃烧前脱硫技术

它主要是采用物理或化学方式对原煤进行清洗，将煤中的硫除掉，使煤得以净化。其中，煤的物理净化技术是目前世界上应用最广泛的燃烧前脱硫技术，但不能脱除煤中有机硫，脱除率也不高。化学法脱硫多针对煤中的有机硫，主要利用不同的化学反应，将煤中的硫转变为不同形态的硫而使之分离。

1.2.2 燃烧中脱硫技术

它主要是指当煤在炉内燃烧时，向炉内加入固硫剂，如CaCO3、CaO或MgO等粉末，使煤中的硫转化成硫酸盐，随炉渣排出，达到脱硫的目的。该技术效率较低，只能在一定程度上降低烟气中的硫含量，不能从根本上解决烟气的污染问题。此技术目前问题较多，存在结渣、磨损和堵塞，影响锅炉燃烧效率等难题，锅炉改造难度大。

1.2.3 燃烧后脱硫技术

它是指对燃烧后产生的烟气进行脱硫。该技术比较成熟，脱硫率高。按脱硫的方式一般可分为干法、半干法和湿法三大类。湿法烟气脱硫技术具有脱硫效率高、技术成熟、运行可靠、对煤种变化适应强、运行费用低等优点，但存在设备腐蚀严重、建设费用高、副产物和废水难处理等问题。干法烟气脱硫技术具有无废水、无腐蚀、净化后烟气温度高等优点，但存在脱硫效率低、反应速度慢、影响锅炉燃烧效率等问题。半干法烟气脱硫技术兼有干法与湿法的一些特点，不产生废水，固体废弃物可以综合利用，投资运营成本低，适用于中低硫煤种，但也存在操作不当容易引起湿壁、粘壁等，在大型锅炉中运行不稳定、脱硫效率不高、达不到超低排放标准等问题。

目前，脱硫技术中应用最广泛的为石灰石-石膏法。近年来，随着对石灰石-石膏法工艺的深入研究和不断改进，如单塔双循环技术、合金托盘等新技术的改善和应用，使该技术问题逐步得到妥善解决。

2 超低排放路线探讨

结合多种高效脱硫除尘技术，笔者总结出多种有效的超低排放技术路线。其中一种已经在中小锅炉环保改造实践中得到验证，下面将重点介绍其除尘部分和脱硫部分。该线路可简单概括为：低氮燃烧→烟气脱硝（SCR/SNCR）→布袋除尘器→石灰石-石膏法脱硫→湿式静电除尘器/管束除尘除雾器→烟囱[1]。

2.1 除尘部分

除尘部分主要采用超低布袋除尘器+湿式电除尘器/管束除尘除雾器联合方案。该联合方案以布袋除尘器作为前端粉尘收集装置，可脱除烟气中绝大部分的细颗粒物，使后续工艺中粉尘对湿法脱硫的影响大大降低。最后端的湿式电除尘器/管束除尘除雾器，可捕集超细颗粒，进一步脱除烟气中的超细颗粒物，实现烟尘的精处理[2]。此外，采用水流冲洗，没有振打，不会产生二次扬尘。实践证明，该装置还具有联合脱除多种污染物的功能，能够极大程度地减少石膏雨的出现。这两种除尘的联合，除尘效率高（排放浓度可以长期低于5 mg/m3），运行稳定，既能满足严格的环保标准，又增加运营可靠性，降低除尘成本。

2.2 脱硫部分

脱硫部分主要采用石灰石-石膏法脱硫，但是传统的石灰石-石膏法脱硫效率已不能满足最新的环保要求。因此，需要对该技术进行改造升级。现在比较成熟的改造技术有单塔双循环技术、单塔多喷淋技术和托盘脱硫技术的联合。

单塔双循环脱硫技术指在一座吸收塔内完成了两次脱硫，达到了双塔串联效果。它是利用两级石灰石-石膏法喷淋空塔串联运行，烟气经过两级塔，两次叠加，脱掉烟气中剩余大部分SO2，总的脱硫效率可大于98%。该技术在不改变石灰石作为脱硫剂的条件下，能够充分利用原有脱硫装置，有效提高脱硫效率，减少二氧化硫和粉尘排放量。

托盘脱硫技术，即在传统的脱硫塔喷淋层下部，增加1～2层托盘。其主要作用有：一是均布烟气气流，使烟气通过托盘时均匀地分布在一个平面；二是增大气液接触面和接触机会，使吸收液与烟气充分接触，使脱硫反应更快更彻底，提高脱除效率。

单塔多喷淋技术本质是提高脱硫塔的液气比，一般采用增加喷淋层数和增大喷淋密度两种方式。这两种方式增大了气液接触表面积，提高了吸收液覆盖率，强化了气液间的传质，提高了系统的脱硫效率。

单塔双循环技术、单塔多喷淋技术和托盘脱硫技术的联合，既可以保留传统脱硫方法的优点，又能够提高脱硫效率，脱硫效率高达98%，而且改造简单，建设运营成本低，技术成熟，完全符合现在超低排放的要求。

2.3 脱硫除尘联合作用

在该条技术线路中，除尘系统位于两端，脱硫系统在中间，锅炉烟气经布袋除去大部分粉尘，再进入脱硫系统，减少了飞灰粉尘对脱硫系统的影响，有利于脱硫系统性能的发挥[1]。同时，脱硫系统对烟气的净化，有利于电除尘进一步对烟气精处理，使排放数据远远小于排放标准。整个系统实现了低能耗、高效率的超低排放目标。

3 结语

当前，我国大多数燃煤锅炉所采用的污染物治理设施，是在不同时期针对不同污染物、不同治理标准改造或加装的，每个污染物治理设施功能单一，各设备之间不能协调兼容，难以整体协同运行，甚至会相互干扰，导致不同设备前后之间的不利影响，造成能耗大、药品消耗多、设备繁琐、操作复杂、运维困难，甚至排放不达标。

超低排放技术路线中的各个污染物脱除设施分别针对不同的污染物进行脱除，但各个设施间并不是简单的串联关系。为此，实现烟尘、SO2和NOx的超低排放，既要合理规划技术路线，提高除尘、脱硫、脱硝等各个环节的脱除效率，保证每个设施脱除其目标污染物；又要综合考虑除尘系统、脱硫系统和脱硝系统之间的协同关系，合理设计综合技术线路，使所有设施联合作用，协同脱除其他污染物或为下游装置脱除污染物创造有利条件。这有助于在实现超低排放目标的同时降低能耗、物耗，真正达到污染物共同去除的目标。

1 孟 磊．燃煤火电厂超低排放改造技术路线研究[J]．科技传播，2015，7（24）：98-100.

2 卢泓樾．燃煤机组烟气污染物超低排放研究[J]．电力科技与环保，2014，30（5）：8-11.

Application of Combined Desulfurization and Dust Removal Technology in Ultra-low Emission of Coal - Fired Boilers

Lin Yingguo, Cao Guangrong
(Shandong Mingxiang Environmental Protection Technology Co., Ltd., Jinan 250100, China)

In recent years, the state has paid more attention to the environmental protection work, put forward new requirements for the existing coal-fired boiler and the new low-emission coal-fired boilers, and gives the specific emission limits.This paper summarizes the classification and development of dust removal technology and coal desulphurization technology.Based on the requirements of the latest environmental protection standards, this paper summarizes a proven ultra low emission technology line in order to achieve synergistic control of dust removal system and desulfurization system.In this way, each device in the removal of its target pollutants at the same time, synergistic removal of other pollutants, in achieving ultra-low emission targets while reducing energy consumption, material consumption, help to achieve the common goal of common pollutants.

dust removal; desulfurization; ultra low emission; combined; coordinated governance

X77

A

1008-9500(2017)10-0072-03

2017-08-19

林英国（1966-），男，山东济南人，环境工程师，研究方向：环境污染防治。