濕式除塵器與超凈脫硫技術(shù)淺析

作者： 2015年12月07日 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng) 瀏覽量：
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為達(dá)到火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高近零排放標(biāo)準(zhǔn)，濕式電除塵技術(shù)和超凈脫硫技術(shù)是目前火電廠除塵系統(tǒng)的兩種主流技術(shù)。本文分析這兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)例計(jì)算比較除塵效果重點(diǎn)分析不同的適用范圍，為除塵系
　　為達(dá)到火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高近零排放標(biāo)準(zhǔn)，濕式電除塵技術(shù)和超凈脫硫技術(shù)是目前火電廠除塵系統(tǒng)的兩種主流技術(shù)。本文分析這兩種方案的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)例計(jì)算比較除塵效果重點(diǎn)分析不同的適用范圍，為除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。
 
　　為滿足不斷提高的火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，燃煤電廠必須采取新的工藝方法降低污染物排放水平。濕式電除塵器技術(shù)和超凈脫硫技術(shù)是近期得到日益廣泛的應(yīng)用，可以滿足煙塵排放濃度小于5mg/Nm3標(biāo)準(zhǔn)的兩種主要技術(shù)方案。對(duì)這兩種新技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的對(duì)比和分析，對(duì)合理選擇燃煤電廠除塵方案尤為重要。
 
　　1、濕式電除塵器
 
　　濕式電除塵器作為除塵系統(tǒng)的末端處理裝備，可有效去除濕法脫硫無(wú)法收集的酸霧、控制PM2.5微細(xì)顆粒物及解決煙氣排放濁度等問(wèn)題，國(guó)內(nèi)以往主要應(yīng)用于化工、冶金行業(yè)，近兩年有多個(gè)電廠的濕式電除塵器項(xiàng)目投產(chǎn)，達(dá)到了5mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。
 
　　粒徑小于0.5μm粉塵的主要荷電作用是擴(kuò)散，電流密度是此時(shí)最重要的影響因素。放電極被浸潤(rùn)后電子較易溢出，水霧被電火花進(jìn)一步擊碎使電場(chǎng)中充滿大量的帶電霧滴，增加了微細(xì)顆粒的荷電機(jī)率，荷電后的粒子被捕集的速度也迅速提高。因此濕式電除塵器可以在高煙速下捕獲更多的煤灰粉塵和石膏液滴，由于SO3在205℃以下時(shí)以粒徑小于0.4μm的H2SO4液滴形式存在，因此對(duì)SO3也有很高的脫除率。
 
　　濕式電除塵器有金屬、纖維和導(dǎo)電玻璃鋼三類極板材料：金屬極板采用剛性金屬材料作為收塵極板，采用噴淋系統(tǒng)水膜清灰，是國(guó)外濕式電除塵器的主流技術(shù)。但要求水膜連續(xù)均勻以防止極板腐蝕，因此需要設(shè)置復(fù)雜的污水處理系統(tǒng)防止堿性水膜進(jìn)入石膏系統(tǒng)影響石膏脫水率。纖維極板采用柔性纖維織物制成，除塵效率易受極板間距變化影響，穩(wěn)定性差，目前已較少選用；導(dǎo)電玻璃鋼極板用合成樹脂粘合碳纖維和玻璃纖維，兼具導(dǎo)電性和耐腐蝕性，無(wú)需循環(huán)水系統(tǒng)和加藥中和環(huán)節(jié)，維護(hù)費(fèi)用較低，但導(dǎo)電玻璃鋼電導(dǎo)率較低，電耗比金屬極板高。
 
　　濕式電除塵器有管式和板式兩種基本結(jié)構(gòu)：管式濕式電除塵器的集塵極為多根并列的圓形或多邊形豎直管，放電極位于圓管或多邊形管的軸線，只能用于處理豎直流動(dòng)的煙氣；板式電除塵器集塵極呈平板狀，極板間均布電極線，可處理水平或豎直流動(dòng)的煙氣。相對(duì)于板式結(jié)構(gòu)，管式結(jié)構(gòu)的極線和極板間電場(chǎng)分布較均勻，有利于根據(jù)粉塵特性調(diào)節(jié)電場(chǎng)；管式電除塵器的結(jié)構(gòu)緊湊，總體積相同時(shí)的有效收塵面積大，可以獲得較高的除塵效率。
 
　　濕式電除塵器按布置方式分為臥式和立式，臥式濕式電除塵器結(jié)構(gòu)與常規(guī)電除塵器基本類似，采用金屬極板、煙氣水平進(jìn)出。沖洗噴嘴布置在電極上方對(duì)收塵極和放電極同時(shí)進(jìn)行連續(xù)噴淋，噴淋水經(jīng)下部灰斗收集后自流至循環(huán)水箱。立式濕式電除塵器的陽(yáng)極布置成方形、圓形或六角形套筒，煙氣豎直進(jìn)出，與脫硫塔分開單獨(dú)布置時(shí)上進(jìn)下出，與脫硫塔合并布置時(shí)下進(jìn)上出。合并布置方案可以節(jié)省占地，減少煙道長(zhǎng)度，但對(duì)脫硫塔所能支撐的荷載要求較高，需與脫硫塔聯(lián)合設(shè)計(jì)，施工周期較長(zhǎng)。
 
　　2、超凈脫硫
 
　　由國(guó)內(nèi)部分發(fā)電公司首先提出的超凈脫硫煙氣協(xié)同治理方案，通過(guò)多個(gè)設(shè)備協(xié)同處理提高除塵效率，在達(dá)到超凈排放要求的同時(shí)節(jié)省了濕式電除塵器投資，已有多家電廠采用并順利通過(guò)環(huán)保驗(yàn)收。此方案不同于由單一設(shè)備處理單一污染物的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，提出由鍋爐尾部多個(gè)設(shè)備協(xié)同處理多種污染物，特定設(shè)備在脫除主污染物同時(shí)也間接脫除其它污染物，并為其他設(shè)備脫除污染物創(chuàng)造條件。具體到粉塵系統(tǒng)中將常規(guī)工藝中的脫硫、除塵兩個(gè)的獨(dú)立系統(tǒng)協(xié)同考慮，在脫硫塔中加裝高效除霧器，并通過(guò)對(duì)煙氣流程中各設(shè)備的一系列改進(jìn)，最終達(dá)到在滿足粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)的前提下節(jié)約濕式除塵器投資和場(chǎng)地的目的。
 
　　在脫硫塔上游，協(xié)同治理方案通過(guò)低低溫除塵技術(shù)，配合在干式靜電除塵器末級(jí)加裝高壓高頻電源、移動(dòng)電極或機(jī)電多復(fù)式電場(chǎng)等措施，使SO3冷凝附著在粉塵表面、降低粉塵比電阻以避免反電暈，并通過(guò)改善煙塵的粒徑分布進(jìn)一步提高脫硫塔的除塵效率。
 
　　超凈脫硫技術(shù)以高效除霧器技術(shù)為核心，通過(guò)改善除霧器結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)化煙氣流場(chǎng)、加強(qiáng)噴淋等措施提高除塵效率。
 
　　除霧器有管式、平板式和屋脊式三種型式：管式除霧器去除大霧滴效果顯著，阻力小，去除小霧滴效果較差。平板式除霧器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易引起液滴的二次夾帶。屋脊式除霧器設(shè)計(jì)流速大，經(jīng)波紋板碰撞下來(lái)的霧滴可集中流下，減輕煙氣夾帶霧滴，除霧面積比較大。超凈脫硫技術(shù)一般采用多層屋脊式加管式組合型除霧器，將將管式除霧器加裝在脫硫塔噴淋層和第一級(jí)屋脊式之間，借用屋脊式?jīng)_洗水實(shí)現(xiàn)自清潔，同時(shí)預(yù)清除大大粒徑的石膏漿液，防止堵塞并通過(guò)在波紋板葉片上增加小鉤脫除20~100μm的微小顆粒。
 
　　超凈脫硫技術(shù)還采用列措施進(jìn)一步提高除塵效率：（a）使用雙頭噴嘴增加噴嘴密度、通過(guò)氣液比調(diào)節(jié)和背壓調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)更高的霧化覆蓋率，提高粉塵吸附的概率；（b）設(shè)置帶有氣動(dòng)乳化裝置的雙托盤加強(qiáng)塔內(nèi)煙氣與噴淋液的接觸；（c）增設(shè)導(dǎo)流板、篩板、壁面分配環(huán)等裝置改善流場(chǎng)，強(qiáng)化氣液接觸條件，同時(shí)減少塔壁的煙氣逃逸；（d）增設(shè)水平煙道除霧器進(jìn)一步提高脫塵除霧效率。
 
　　3、濕式電除塵器與超凈脫硫技術(shù)的對(duì)比
 
　　為保證煙囪出口粉塵排放濃度達(dá)到5mg/Nm?標(biāo)準(zhǔn)，不論是濕式電除塵器方案或超凈脫硫方案，都要求脫硫塔入口粉塵濃度不能超過(guò)20mg/Nm?。因此這兩種方案都要求按遵循煙氣協(xié)同治理理念，采用合理的高效除塵技術(shù)控制粉塵排放濃度，即包括低低溫、高頻高壓電源等干式除塵技術(shù)，也包括脫硫塔內(nèi)雙頭噴嘴、雙托盤、導(dǎo)流板等裝置。兩種方案的主要區(qū)別在對(duì)脫硫塔高效除霧器或濕式電除塵器的選擇。

　　以某660MW工程為例，煤質(zhì)及灰分特性分析表明：設(shè)計(jì)煤種和校核煤種煙氣溫度達(dá)到100℃時(shí)的比電阻分別比120℃時(shí)下降3.23和3.38倍，灰硫比均超過(guò)200，低溫腐蝕對(duì)下游設(shè)備的影響可以忽略，適合采用低低溫除塵技術(shù)。設(shè)置五電場(chǎng)高頻高壓電源后設(shè)計(jì)煤種的干式除塵器出口粉塵濃度小于15mg/m?，校核煤種灰分較高，粉塵濃度高于20mg/m?。兩種方案的煙塵排放濃度計(jì)算如表2所示：

　　從上述比較可以看出，濕式電除塵器相對(duì)超凈脫硫技術(shù)：
 
　　設(shè)備投資高，以兩臺(tái)1000MW機(jī)組為例，濕式電除塵器本體投資約增加6300萬(wàn)（導(dǎo)電玻璃鋼）至9200萬(wàn)（金屬極板），超凈脫硫技術(shù)設(shè)備投資增加約600萬(wàn)元；系統(tǒng)復(fù)雜，包含了維持電除塵器電場(chǎng)的電控設(shè)備，尤其對(duì)于金屬極板類濕式電除塵器還需要增加復(fù)雜的廢水處理系統(tǒng)，設(shè)備投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用進(jìn)一步增加，年運(yùn)行費(fèi)用比超凈脫硫技術(shù)增加約1000萬(wàn)元；場(chǎng)地要求高，濕式除塵器一般單獨(dú)布置，占地較大，即使采用脫硫塔頂部布置方案，對(duì)脫硫塔支撐強(qiáng)度，尾部煙道布置均有較高要求，而超凈脫硫技術(shù)僅脫硫塔高度稍有增加，對(duì)于改造項(xiàng)目?jī)?yōu)勢(shì)明顯；超凈脫硫技術(shù)遵循煙氣協(xié)同治理技術(shù)路線，發(fā)掘無(wú)濕式除塵器的除塵流程中各設(shè)備的除塵潛能，對(duì)各設(shè)備除塵效率的要求已接近甚至超過(guò)目前的理論極值。這一方面說(shuō)明目前的除塵工藝流程中，各系統(tǒng)的除塵能力還有一定的裕量，另一方面也提醒設(shè)計(jì)人員注意雖然已有多個(gè)工程成功通過(guò)了環(huán)保檢測(cè)，但在煤種灰分較高時(shí)，排放是否能夠保證穩(wěn)定低于5mg/Nm?的環(huán)保要求仍有待更多的工程實(shí)踐數(shù)據(jù)證明。
 
　　濕式電除塵器對(duì)于亞微米顆粒除塵效率高，因此對(duì)于SO3、石膏的微液滴以及汞等重金屬的水溶性化合物微顆粒均有較高的脫除效率，對(duì)煙氣的凈化程度由于電場(chǎng)的作用高于超凈脫硫技術(shù)。當(dāng)前粉塵檢測(cè)手段特別是在線檢測(cè)手段，對(duì)于亞微米顆粒測(cè)試的靈敏度不高。隨著檢測(cè)技術(shù)的提高，濕式電除塵器對(duì)亞微米顆粒捕集能力的優(yōu)勢(shì)會(huì)更加突出。
 
　　4、結(jié)論
 
　　濕式電除塵器和超凈脫硫技術(shù)是目前火電廠除塵系統(tǒng)為達(dá)到超凈排放而采用的兩種技術(shù)，遵循煙氣協(xié)同治理理念，配合低低溫除塵、高頻電源、強(qiáng)化噴淋等技術(shù)手段，兩種方案對(duì)于粉塵、SO3、石膏液滴均有很高的脫除效率，可以滿足污染物的近零排放要求。
 
　　超凈脫硫技術(shù)節(jié)約投資、系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠、施工及維護(hù)方便、場(chǎng)地要求較低，因此在中低灰分煤種、場(chǎng)地、工期或資金緊張的工程中具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)；濕式除塵器對(duì)煙氣的凈化程度高，尤其對(duì)于亞微米超細(xì)粉塵、重金屬和SO3酸霧等污染物有很強(qiáng)的捕集能力，在煤種灰分較高，場(chǎng)地限制較少的工程中可以滿足更高的污染物排放要求。
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