关于燃煤热风炉脱硫除尘超低排放改造措施的讨论

杨正波(北新集团建材股份有限公司，北京 102209)

0 引言

《燃煤节能减排升级与改造行动计划》是由国家发改委、环境保护部门以及能源局共同制定并颁发的，其明确指出，目前燃煤热风炉中脱硫除尘管理工作的重点核心要素就是超低排放。其中在燃煤热风炉进行脱硫除尘超低排放时，二氧化硫的浓度不可超出35mg/m3，氮氧化物的浓度不得超过55mg/m3。该计划的发布加快了燃煤热风炉脱硫除尘超低排放政策的落实进度，而且也扩大了脱硫除尘技术的应用范围。

1 脱硫除尘技术特征及原理

1.1 脱硫除尘技术的特征

脱硫除尘技术在燃煤热风炉中应用时，主要选用的是监测事故状况、冲击高温烟气等策略，为脱硫塔之间能够顺利完成互相转化、防堵手段切实可行提供了有力保障。而且为了加强脱硫技术在实际应用时的安全度和可靠度，可使用石灰石、石膏脱硫、喷淋烟气脱硫等技术工艺。健全优化系统基本功能，使其界面保持清晰，同时合理改造与其相对应的吸收设施，如此方能将喷头喷淋所具备的优势予以充分吸收，将喷淋覆盖率控制在25%左右即可[1]。除此之外，脱硫除尘系统还具备整机使用期限至少为35 年，可将壳体和阳极管束进行无缝衔接，该行径极大增强了除尘效率。此外，还可以应用恒流源管控设施，可以杜绝拉弧，加强安全性能，从而在捕集污染物时更加高效。

1.2 脱硫除尘技术的基本原理

燃煤热风炉在超低排放环节所应用的主要是脱硫技术与除尘技术，其基本原理为：选取烟气脱硫技术与石灰石，之后通过石膏湿法烟气脱硫工艺，与除尘技术进行有机结合，增加了非金属导电玻璃除尘器与脱硫塔的利用率。脱硫环节主要包含了配置石灰石浆液设备、吸收污染物体系、烟气系统、吸收浆液体系、石膏脱水体系以及空气压缩体系等众多方面，脱硫除尘基本流程是在石灰石粉中加入适量水进行搅拌，之后将其放进吸收剂中，通过泵吸收方式推动烟气与吸收塔的有机结合，其中CaCO3与烟气中的SO2产生了化学反应生成了硫酸钙CaSO4，当其充分饱和之后会转化成为CaSO4·2H2O。最后烟气中所含有的水汽通过非金属导电玻璃出现了冷凝变化并沉积，之后会在阴阳级表层成为水膜，该水膜在流动状态下成为了所沉积介质的重要清洗设施，加快了混液物的排出。

2 超低排放改造原则

“因地制宜、因煤制宜、因炉制宜、统一筹划、共同协调、兼顾发展”这是燃煤热风炉脱硫除尘超低排放技术改造过程中需要遵循的几项基本原则。对脱硫除尘技术是否纯熟、安全、占地面积大小、是否经济实用等原则也要充分进行考虑，并满足燃煤热风炉脱硫除尘技术的基本需求。在应用该技术时，要严格遵守该技术的相关标准规定，增加企业经济利益，同时也要注重安全生产、安全施工，提升技术可靠度，有助于后续环节的维护工作。在燃煤热风炉改造超低排放环节中，应当适时选取钙基湿法脱硫设施将脱硫除尘技术水平予以提高，借此减少所占场地面积，只有制定科学、合理、有效、简便、快捷、安全的超低排改造方案，方能为质量、工期提供有力保障。

3 燃煤热风炉脱硫除尘超低排放改造措施

3.1 除尘技术

3.1.1 电除尘技术

该技术的原理主要是利用高压静电场所具备的特殊性，将位于电除尘器主体结构前的烟道中的烟气予以电离，令阴极与阳极两个极板之间产生大批正负离子与自由电子，同时将烟粉尘颗粒和电离粒子在经过电场时，与这些正负离子、自由电子进行有机结合，生成荷电粒子，之后该粒子受到电场力的影响纷纷往异极电极板移动，而且极板表层会有部分荷电粒子堆积，这会使得烟气中的尘粒和气体产生分离，从而将烟气得到净化[2]。

除此之外，电除尘器在日常运行中应当开启振打装置，并定好时间，将位于极板表层的烟尘通过振打、自重，最终掉落放置在电除尘器下的灰斗中，同时也要定期对灰斗进行清理打扫，保证电除尘器的除尘质量达到设计预期。

3.1.2 电袋复合除尘技术

该技术主要是通过静电以及过滤进行除尘，其能够将前级高压静电厂充分予以利用，使其令烟气中尘粒与电离粒子进行有效结合生成荷电粒子，从而能够将烟气中大多数尘粒去除，进而大大减低滤袋区内烟气中所含尘粒浓度，如此方可有效避免由于粗颗粒对滤袋的冲刷而使其发生磨损，同时也减轻了滤袋的负重，增加了滤袋的使用年限，还能够有效取出尘粒。

经过多次调查发现，目前我国燃煤热风炉在除尘时使用电除尘器居多，同时大多数燃煤热风炉纷纷选取电袋复合技术来改造提升电除尘器的除尘效率与质量。该方式具备以下几个优势，分别为：①应用范围较广，通常应用于已经开始运行，然而无法满足超低排放需求的电除尘器中；②施工流程简便，造价低，能够充分利用原有电除尘器的结构与部品，施工地点只有一个，即除尘器进出口，大大节约了改造成本；③完成改造改造之后，电除尘器的系统能够平稳健康长久的运行，且不会由于煤种产生变更而受到影响，同时减小了电除尘器系统在正常运行时阻力，延长了滤袋的使用期限，降低了污染物在排放时的浓度。

3.2 脱硝改造

优化完善脱销系统中自动控制体系。系统要充分了解并深入分析机组实际工作状况、入口NOx浓度的具体变更等方面，从而将NOx浓度后期如何变动的态势进行合理预估，同时根据其分析数据也能及早对喷入NH3(氨气)的数量予以有效控制。此外，通过对NOx浓度后期变化态势的预估也能够预先得知入口NOx浓度的具体变化，并即刻喷射适量NH3(氨气)对NOx浓度的排放量进行合理掌控。

3.3 组合改造

为了满足国家对燃煤企业排放技术的各种需求，同时也为了加强减少排放量的成效，在单一减排技术已经有所成就之后，众多燃煤企业开始热切关注组合路线的超低排放改造方式。经过将多个不同技术的有机结合，使其形成了组合路线，其中，有经济实用、成本造价低的，有投入资金额度较小的。以大型火电厂脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造为例，经过对其的估算得出，该改造方式的投资额度大概为3000～6000 万人民币之间，其中停机工期能够控制在两个月之内，该组合路线被公认为如今造价成本较低的改造方式之一。

除此之外，还有其他的组合线路也在各大燃煤企业中受到了良好的应用，且取得了不菲的成绩，比如：脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+净烟气加热系统、单塔双分区脱硫除尘技术+脱硝催化剂加层+高频电源改造+湿式电除尘以及脱硫除尘一体化+脱硝催化剂加层+高频电源改造+湿式电除尘等众多形式的组合路线[3]。通常情况下，对新建机组而言，最好是选用组合技术开展改造工作，并且改造机组因为现场环保设施与电厂场地环境的限制性，应当结合所建机组的具体状况来选择最为合理、最为有效的改造方式。

3.4 浆液池改造

石膏氧化结晶与浆液循环停驻的重要场地就是浆液池，基于此，一定要不断研究分析超低排放改造策略，结合实际情况与基本需求对浆液池与高浆液池的数量进行合理规划，定期更换拌合设备，可保证燃煤热风炉脱硫除尘超低排放改造工作能够有序开展。此外，还要多加注意浆液停留时间的长短，以及循环过程中浆液量多少，并对其进行合理管控，同时也要重视浆液池会对浆液循环阶段停留时长产生影响，并使其降至最低，最后对浆液中所含pH 值与脱硫除尘技术效果的关系进行深入、全方位的分析探究。在深入化改在策略时，可应用pH 值分段方式，譬如：系统上半部分的pH 值在5.3 时，能够帮助氧化与石膏结晶；下半部分的pH 值为6.1 时，能够方便石灰石供浆与循环浆液的抽取操作。其中单塔双区技术使得循环浆液的脱硫除尘标准与设计需求相符，同时也使pH 值满足了设计需求，从而将脱硫除尘效率与质量得到了极大提高。

3.5 除雾器改造

在钙基湿法脱硫中的除雾器属性与烟尘排放浓度有着重要影响，所以在改造超低排放时，一定要选取高效率的除雾器将所夹带的浆液予以有效拦截。市面上较为普遍的高效率除雾器有两种，一种是管束式旋流除雾器，一种是多级高校屋脊式除雾器。其中前者目前已经注册了专利，因此在超低排放项目中会受到一定局限性与约束性，所以本文对多级高效屋脊式除雾器做重要阐述。

目前燃煤热风炉在改造超低排放项目时，一般会选择三级高效屋脊式除雾器或者是一级管式+三级高效屋脊式除雾器[4]。与一般屋脊式除雾器不同，高效除雾器有三个等级，单纯折流板片为一级叶片；带单钩片的为二级叶片；带双钩片的为三级叶片。

其中三级高效屋脊式除雾器在去除粒径偏小的液滴时效率较高，而在去除粒径为20μm 的液滴时，效率则一般。不仅如此，带双钩片的除雾器每一级叶片之间的距离会慢慢减小，同时也会设计更加科学更加合理的叶片倾斜角度，该行径使得三级高效屋脊式除雾器不仅拥有效果良好的除雾性能之外，而且也拥有极低的压降，使得该压降维持在250Pa 以内。除此之外，三级高效屋脊式除雾器还能有效控制烟气中雾滴所含量，使其保持在20mg/Nm3以内，不仅能够对烟气中所含带的固体颗粒物数量进行合理掌控，而且也能为烟尘的超低排放提供强有力保障。

通过上述改造以及对相关企业中燃煤热风炉的调查得出结论，将入口位置的烟气浓度控制在4300mg/Nm3，脱硫效率可高达≥97.2%，这使得出口位置的SO2排放浓度＜50mg/Nm3，此外，选取3 层屋脊式除雾器+1 级除雾器可确保出口位置的烟气携带雾滴量≤20mg/Nm3。

4 结语

贯彻落实燃煤热风炉中脱硫除尘超低排放改造措施，并对治理污染物的多个不同设备之间的协调性、合作性以及统一性进行充分考虑，令其组合成为具备较高安全性、较强可靠性的脱硫除尘技术。并对脱硫除尘技术的基本原理进行充分认知与了解，选择石灰石-石膏脱硫-脱硫除尘一体化的改造方案对燃煤热风炉超低排放进行改造，并合理掌控烟气中所含带固体数量，唯有如此，方能保证超低排放改造工作的效率与质量。