国电滦河电厂燃煤机组脱硫后烟气颗粒物特征及深度治理方向分析

薛艳龙 杨 华

承德市环境科学研究院

国电滦河电厂燃煤机组脱硫后烟气颗粒物特征及深度治理方向分析

薛艳龙 杨 华

承德市环境科学研究院

通过研究脱硫后颗粒物形成机理及排放特点。找到颗粒物“超低排放”研究方向。证明制约“超低排放”实现的主要因素为脱硫副产物、气溶胶的形成以及颗粒物粒度过细等。重点研究方向应放在采用先进的末端治理措施和控制细颗粒物的再次形成两个方面。

超低排放；脱硫；烟气

1.前言

京津冀地区重污染天气已经严重影响居民生活和社会形象。燃煤电厂作为污染物排放大户，也提出了日趋严格的排放标准。2015年，河北制定了《火电厂大气污染物排放标准》(DB13/2209-2015)，其中烟尘的排放浓度限值已经接近零，现有机组的烟气治理设施主要以脱硝+电、袋除尘+脱硫工艺组合为主。要达到近零排放的水平需要进一步提升治理技术。技术提升要求对脱硫后颗粒物排放特征必须进一步的研究，已确定最佳治理工艺。

2.原有工程及治理效果

2.1 机组情况

滦河电厂位于河北省承德市双滦区，目前电厂现役机组为五期#1、#2机组2×330MW，六期#3机组1×330MW机组，总装机容量为990MW。本次研究主要针对#3机组。国电滦河热电有限公司#3机组锅炉主设备为上海锅炉厂有限公司生产的SG-1110/18.4-4013型锅炉，该锅炉为亚临界参数、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风，摆动燃烧器四角切圆燃烧，固态排渣，全钢构架，紧身封闭。

2.2 入炉煤质

国电滦河发电厂#3机组入炉煤质(企业自测-收到基)，情况如表1：

2.3 原有烟气治理措施

国电滦河电厂#3机组，锅炉烟气采用SCR脱硝设施+干式电除尘+袋式除尘+石灰石/石膏法脱硫设施处理。颗粒物排放设计标准≤30mg/m3。根据#3机组CEMS实时监控数据，机组总排口颗粒物浓度在9-19mg/m3，个别时段达到20-26mg/m3，平均15.37mg/m3。脱硫塔对颗粒物的补集效率为56.7%。

3.脱硫后颗粒物特征分析

3.1 原有治理设施颗粒物去除效果及原因

#3机组采用电袋除尘组合+湿法脱硫组合烟气工艺，排放浓度已经低于20mg/m3。脱硫塔对电袋除尘后的去除效率仅为50-60%，去除效率并不高。主要原因是电袋除尘效率较高，大颗粒物基本上已经脱除，剩余颗粒物粒径主要分布在5μm以内，且以3μm以内为主，而湿法脱硫对3-5μm以上的颗粒物脱除效率区间是70-80%，对3μm以下颗粒物仅能达到30%以上。另外企业采用石灰石/石膏法脱硫工艺，必须考虑除雾器对脱硫石膏及其副产物的去除、剩余脱硫剂的去除以及气溶胶物质的形成。

3.2 石灰石/石膏法脱硫后烟气颗粒物成分

通过对脱硫过程化学反应过程分析及有关科研单位实测结果说明，使用石灰石粉剂作为脱硫剂的湿法脱硫，脱硫后烟气含有CaSO4、Ca2(CO3)SO4·H2O、CaSO4·H2O、Ca(HSO4)2、CaSO3·H2O、Ca3(SO3)2(SO4)(H2O)12等物相，说明脱硫生成的各种副产物及其未反应的CaCO3部分以晶体形态洗出，并虽脱硫尾气排放。东南大学采用电称低压冲击器(ELPI)测量结果显示，使用石灰石粉剂脱硫时，烟气中各粒级段细颗粒物浓度均高于洗涤段，说明脱硫副产物能够使烟气中细颗粒物浓度增加。

另外，脱硫塔中由于湿度较大，加之一些副反应造成在洗涤段便开始产生气溶胶颗粒，也可使脱硫后烟气中颗粒物指标增加。这种影响在氨法脱硫中较明显，但是有资料表明石灰石作为脱硫剂使用时，也有出现。脱硫后烟气中含有石膏类产物燃煤飞灰仅占40%，10%为石膏组分，其余占约占50%。

3.3 脱硫后烟气颗粒物的特征小结

尽管工程采用了电袋除尘器组合预除尘方法，颗粒物排放能够轻松达到特别限值要求。但是由于受脱硫副产物、气溶胶等因素影响，在脱硫过程中，还会出现颗粒物反增现象。因此，脱硫塔对的颗粒物的去出效果不明显。并且排放粒径主要为细颗粒物。

4.深度治理研究方向

4.1 治理难点

通过对脱硫后烟气颗粒物排放情况的分析，深度治理稳定到到颗粒物排放浓度≤10mg/m3的要求，主要治理难点在于：(1)细颗粒物难以捕捉，常规除尘方式技术难度大；(2)脱硫塔在采用石灰石作为脱硫机时，除尘效率不明显，切副产物和气溶胶影响排放指标；(3) 烟气中常规烟尘组分，仅占40%，很难在通过改进前段除尘系统提高治理效率。

4.2 治理研究方向

在改进原有除尘装备效果不可能理想的情况下，应考虑采用新的技术工艺装备，提升末端治理级别：(1)前段处理效率已经很高，重点治理位置应放在脱硫塔后段及末端烟道，重点提升除雾器效果，并考虑增加脱硫后除尘设施，如湿式电除尘、旋流除雾装置等；(2)控制溶胶形成，如提供过饱和蒸汽等措施；(3)烟气湿度大，具有一定腐蚀性，应考虑防腐。

5.结论

通过对石灰石/石膏法脱硫后烟气颗粒物排放特点的研究分析，说明制约“超低排放”实现的主要因素为脱硫副产物、气溶胶的形成以及颗粒物粒度过细等。实现“超低排放”重点研究方向应放在采用先进的末端治理措施和控制细颗粒物的再次形成两个方面。

表1