脱硫塔出口液滴浓度测试及除雾器性能评价

孟磊

（大唐环境产业集团股份有限公司，北京 100097）

1 引言

烟气经过脱硫塔后会携带液滴，液滴中包含可溶性盐类及烟尘等，排放到大气后，液滴中的盐类及烟尘颗粒析出从而形成固体颗粒物。液滴的含量主要由除雾器的性能决定，除雾器性能好，携带液滴量少，脱硫塔出口粉尘 浓度排放就低，反之，脱硫塔出口粉尘浓度就会增加，甚至可能高于脱硫塔入口的粉尘值[1]。除雾器是脱硫塔的关键组成部分，其性能直接影响脱硫塔协同除尘效果。为了考察除雾器的性能，需要测试除雾器进、出口的液滴含量。由于除雾器前烟气基本是饱和烟气，因此在除雾器前不进行测试，主要测试除雾器后的液滴含量，以此评价不同除雾器性能，从而为除雾器选型提供依据。

本文研究了脱硫塔出口液滴浓度的测试方法，并基于该测试方法对采用不同类型除雾器的机组进行了现场测试，并对测试数据进行了分析。研究表明，该液滴测试方法可有效测量脱硫塔出口液滴浓度以及浆液滴浓度；进口三级屋脊式除雾器与管束式除雾器性能相当，但管束式除雾器阻力较大。

2 液滴测试方法

2.1 液滴测试方法及采样系统

脱硫塔除雾器出口等速采集液滴，同时记录测试期间的电厂锅炉实际运行参数，采集WFGD新鲜浆液，在实验室检测液滴样品和浆液样品中的镁离子含量，通过两者的比值折算得到烟气中的浆液滴含量；样品干燥并称重，可以计算得到液滴的含固量及液滴中的粉尘含量。

根据《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》（GB/T 21508-2008），使用等速采样装置（WJ-60B烟尘采样仪）进行采样。根据称重法进行液滴浓度和液滴含固量分析。为了对比液滴浓度和浆液滴浓度，亦按GB/T 21508-2008中的方法进行浆液滴浓度的测量[2]。

下图为烟气液滴采样系统。现场测试采用WJ-60B烟尘采样仪及其配件温度传感器、含湿量传感器和取样枪以及液滴捕集器，液滴捕集器由两部分组成，等速取样的烟气经采样嘴进入一级捕集装置，大液滴被分离捕集下来，然后烟气继续通过二级液滴捕集装置，较小的液滴在此被捕捉并黏附在二级捕集装置的内壁上，然后反向折回取样管道[3]。

烟气中液滴采样系统

液滴中镁离子浓度测试仪采用ICP- AES（原子发射光谱法），ICP-AES是根据原子的特征发射光谱来研究物质结构和测定物质的化学成分。

2.2 采样点位置

液滴测试采样点位置取脱硫塔出口烟道，不同机组的采样点位置不尽相同。为保证测试的准确性，尽量选择烟道流场较均匀的位置，采样点位置要尽可能处于直管段，并且前后有两倍于直径以上的直管段，尽量避开弯头附近。另外，要尽量选用预留的测试孔。

2.3 液滴测试步骤

将烟尘采样嘴换成液滴捕集器后，将采样枪放入测孔中进行跟踪采样，采样过程中采集4个测点。液滴含量及液滴含固量的测试分析步骤如下[4～6]：

（1）采样前，用除盐水冲洗捕集器，然后在105℃下干燥2h ，待其完全冷却后放置在干燥器中待用。

（2）采样后，记录采样烟气体积为V。将液滴捕集器从烟道中取出，立即用胶带密封采样口，用纯净水冲洗捕集器外表面，用干棉纱擦拭干净，进行称重，重量为G1。采样前后捕集器的重量差即为采集液滴总重量Gy。

（3）用除盐水冲洗捕集器内表面，将冲洗液装在采样瓶中，送回实验室进行试验。捕集器在105℃下干燥2h，冷却后称重，其重量记为G2。采样前后捕集器的重量差即为采集液滴的总重量Gy。

（4）采集的吸收塔浆液，送实验室进行试验。

（5）将采样瓶中的冲洗液用定容瓶进行定容，定容后的体积为V1，测定镁离子浓度C1，同时分析吸收塔浆液镁离子浓度C2。用镁离子平衡法得到烟气中浆液滴浓度C。

（6）分析吸收塔中浆液含固量 Cx，将纯水换算得到浆液滴浓度C，单位为mg/DNm3（标态、干烟气、6%）。

液滴中的固体成分采用XRF（X射线荧光光谱仪）分析。XRF可对固体表面进行元素含量的定量分析。液滴中的固体成分分析步骤为：1）取一定吸收塔浆液进行干燥，干燥得到的固体备用；2）固体重量除以取样烟气量，得到浆液滴含固量；3）浆液滴含固量乘以Cx，得到浆液滴中浆液固体含量；4）浆液滴的含固量减去浆液滴中的浆液固体含量，即为浆液滴中粉尘含量。

3 试验电厂及工况情况

为了保证测试结果的准确性，除了除雾器不同外，其他外部条件要尽可能相同或具有可比性。本次测试选择同一个电厂采用不同类型除雾器的3台机组进行测试，机组的情况如表1所示。

表1 试验电厂概况

在不同的负荷下，除雾器的性能会有变化。为了掌握在不同负荷下的除雾器性能参数，分别选择了低、中、高三种不同类型工况进行了测试。同时，为保证数据的准确性，每个测试工况分别进行3次以上测量，并对测试结果进行互相验证，剔除坏值。

3.1 同类型机组不同除雾器测试结果分析

按照液滴采样测试方法，对3台同类型机组脱硫塔出口的液滴进行现场测试，测试结果如表2。

表2 同类型机组不同除雾器测试结果

从整体趋势看，随着机组负荷增加，脱硫塔出口浆液滴含量增加，其原因是负荷高时，机组烟气量增加、浆液喷淋量大、烟气携带浆液量增加。从机组脱硫出口浆液滴浓度看，1号机组全负荷平均浆液滴浓度为33.47mg/Nm3，2号机组全负荷平均浆液滴浓度为46.31mg/Nm3，3号机组全负荷平均浆液滴浓度为32.47mg/Nm3，1号、3号机组除雾器性能相当，2号机组除雾器性能较差。

3.2 同一机组不同喷淋层测试结果分析

从表3可以看出，同一机组喷淋层增加时，脱硫塔出口浆液滴浓度增加。因此，在实际运行时，在保证脱硫效果的前提下，尽可能降低喷淋层数，可以获得较好的协同除尘效果，同时还有节能的效果。另外，由于该机组采用了脱硫提效装置，在采用相同除雾器形式下，脱硫塔出口浆液滴浓度较低，原因是，增加脱硫提效装置后，烟气流场分布更加均匀，有利于提高除雾器性能。

表3 4号机组脱硫塔出口液滴测试计算结果

3.3 除雾器性能评价

除雾器是脱硫塔重要的组成部分，尤其在超低排放条件下，除雾器性能直接影响脱硫塔出口液滴浓度，从而影响脱硫塔出口粉尘浓度。因此，选择合适的除雾器对于实现二氧化硫、粉尘一体化脱除具有重要意义。

除雾器的性能与烟气流场及除雾器结构的特点有关。从测试数据看，管束式除雾器效果略优于“三层屋脊”式除雾器，但管束式除雾器存在烟气阻力大的问题。国外进口屋脊式除雾器性能较为稳定。另外，增加塔内脱硫提效装置，有助于提高除雾器脱除性能。

4 结论

本文主要分析了脱硫塔出口液滴测量方法、取样位置、测量仪器等，给出了同类型机组不同除雾器在不同工况下的液滴测试结果、同一机组不同喷淋层的液滴测试结果以及同类型除雾器不同机组的液滴测试结果，通过对测试结果分析得到以下结论：

（1）随着负荷增加，脱硫塔出口液滴浓度增加。

（2）管束式除雾器性能优于三层屋脊式除雾器性能，进口厂家屋脊式除雾器性能较为稳定。

（3）增加脱硫提效装置，能有效提高除雾器的脱除性能。

参考文献：

[1] 蒯继玺.脱硫塔高效除雾技术的研究[D].保定，华北电力大学，2014.

[2] 盘思伟，程诺伟，姚唯建，等.湿法脱硫装置的脱硫效率与除雾器性能测试方法[J].电力环境保护，2002（4）：13-14.

[3] 查钰明，钟文琦，等.用镁离子法测定烟气脱硫系统除雾器出口雾滴质量浓度的实践[J].发电设备，2013，27（6）：440-442.

[4] 李森，周屈兰，徐通模，等.镁离子法测定除雾器出口烟气携带液滴量方法[J].热能动力工程，2005，20（4）：381-383.

[5] 乌云斯琴，何福龙.脱硫设施除雾器出口烟气浆液滴含量测定方法的改进[J].内蒙古科技与经济，2015.

[6] 樊雄伟.用烟尘测试法测定除雾器出口烟气中浆液滴含量[J].广西电力， 2009（4）.