浅谈火电厂脱硫超低排放改造技术

白琴

（大唐环境产业集团股份有限公司特许经营分公司，新疆 昌吉 831200）

1 引言

当前，我国环境状况总体恶化的趋势尚未得到根本遏制，环保压力持续加大。2014年9月12日国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发布的《发改能源【2014】2093号》文件：关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020）》的通知中鼓励其他地区现役燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度达到或接近燃气轮机组排放限值的环保改造[1]。

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、气溶胶、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[2]，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[3]，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。

湿式电除尘投运特点包括除尘效率不受烟尘性质影响，采用雾化效果良好的喷嘴，在冲洗时放电极和集尘级同时通电，可保证不产生有害的放电现象；杜绝了反电晕及二次扬尘现象的发生；无运动部件，大大降低了运行维护工作量；耗水量低，湿式电除尘配套灰处理自循环系统，用水量基本保持不变，循环水的补水量与烟气中的含尘量呈线性关系。

2.2 单塔一体化超低排放改造技术

单塔一体化超低排放改造技术由管式除雾装置、高效节能喷淋装置、高效旋汇耦合脱硫除尘装置的单塔一体化组合而成。

2.2.1 高效旋汇耦合脱硫除尘技术

高效旋汇耦合脱硫除尘技术可均布进入吸收塔内的烟气，塔内无偏流现象且产生气液旋转翻腾的湍流空间，在此空间内气液固三相充分接触，大大降低了气液膜传质阻力，迅速完成传质过程，从而达到提高脱硫效率的目的。

旋汇耦合装置技术优势主要体现在：①高脱硫、除尘效率，均气效果远优于空塔喷淋、具备超强的传质能力；②降温速度快，经过湍流器的高温烟气快速降低40～60℃，加快SO2吸收速率；③提高烟气停留时间，可使反应更充分；④液气比较低，同等条件下比空塔喷淋低约30-40%；⑤耦合器虽会使引风机的电耗增加，但浆液循环量大幅降低；⑥对硫含量和烟气量波动的适应性强，旋汇耦合器具有超强的传质能力，洗涤效果强。

吸收塔是通过旋汇耦合器和喷淋层共同实现高效脱硫的目的，随着烟气量的增加，喷淋层的脱硫效率逐渐降低，旋汇耦合器的脱硫效率逐渐提高，所以烟气量和烟气温度波动时，系统综合脱硫效率较为稳定。

2.2.2 高效节能喷淋技术

高效节能喷淋技术的优点体现在优化的喷淋布置方式，打造合理的覆盖率，单层浆液覆盖率可达到300%以上；利用高效喷嘴组合，在提升自身雾化效果的同时提高了二次碰撞的效果；设置防壁流装置，避免气液短路。

2.2.3 管束式除尘技术

管束式除尘技术是指烟气通过分离器，产生高速离心运动，在离心力的作用下，雾滴与烟尘向筒体壁面运动，在运动过程中相互碰撞、凝聚成较大的液滴，液滴被抛向筒体内壁表面，与壁面附着的液膜层接触后湮灭，实现雾滴与尘的脱除。在分离器之间设置增速器、导流环、汇流环，提升气流的离心运动速度，并维持合适的气流分布状态，以控制液膜厚度，控制气流的出口状态，防止液滴的二次夹带。

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。

单塔双区高效脱硫除尘技术通过不同的pH区域发挥不同的作用，既能达到污染达标排放，又有助于石膏的结晶和产生，是火电厂脱硫区域超低排放改造不错的选择。

依据本电厂脱硫区域超低排放改造路线，主要采用添加喷淋层、高效除雾器、提效环、托盘、氧化风机改造等方法结合来实现污染物达标排放。添加一层喷淋层来增加吸收塔液气比，从而延长气液接触时间和增大气液接触面积，与此同时吸收塔内压降增加、引风机电流增大。每层喷淋层处均设有用于聚拢烟气的提效环，防止烟气逃逸；塔中部设置托盘，烟气托盘是一种两相逆流筛孔板，孔径一般25-40mm，在筛孔板上表面设有高约300mm的单元隔离板，将上表面隔离成一个个单元，使烟气在托盘上表面形成泡沫层，同时浆液从中落下，气流和液流之间有规律地脉动，间歇通过下方，使吸收区的气液均匀，间接提高脱硫效率。氧化风机采用效率更高的离心风机，保证SO2吸收反应的正常进行，减少塔内结垢现象的发生，并保证石膏品质良好。

诸多电厂脱硫区域超低排放改造后会出现吸收塔溢流、起泡现象，为减少此现象的发生频率，需进行废水系统的增容改造，加大废水排放出力和提高污泥质量；严格控制除雾器冲洗频率，吸收塔液位避免过高；加强与电厂沟通，保证吸收塔入口二氧化硫和烟尘含量、工艺水品质等。

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。