于文濤（黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院測試化驗(yàn)中心黑龍江佳木斯154002）

趙仁鑫（清華大學(xué)深圳研究生院廣東深圳518000）

張坤（黑龍江省農(nóng)墾科學(xué)院測試化驗(yàn)中心黑龍江佳木斯154002）

　　摘要：本研究介紹了三種生物質(zhì)鍋爐脫硫吸收塔后除塵工藝，通過對管束式除塵除霧一體化設(shè)備、高效屋脊式除霧器及濕式電除塵器技術(shù)比較，闡明了高效屋脊式除霧器運(yùn)行穩(wěn)定、除塵效果好、應(yīng)用廣泛。根據(jù)竣工驗(yàn)收實(shí)測數(shù)據(jù)可知，高效屋脊式除霧器除塵后可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)鍋爐顆粒物的超低排放。

　　1前言

　　國內(nèi)某電廠目前采用旋風(fēng)除塵器+布袋除塵器的顆粒物控制工藝，現(xiàn)機(jī)組排放濃度約25mg/Nm³，滿足機(jī)組建設(shè)時(shí)對顆粒物排放的要求。根據(jù)《關(guān)于加快推進(jìn)燃煤機(jī)組（鍋爐）超低排放的指導(dǎo)意見》中的規(guī)定：“燃煤機(jī)組進(jìn)行超低排放改造后，主要大氣污染物顆粒物排放濃度在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，不高于5mg/m³”。本次針對國內(nèi)某電廠1×130t/h高溫高壓燃燒秸稈鍋爐進(jìn)行全煙氣量的除塵深度凈化處理，在脫硫吸收塔后加設(shè)除塵設(shè)備，使其符合超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　2管束式除塵除霧一體化設(shè)備、高效屋脊式除霧器及濕式電除塵器技術(shù)原理

　　2.1管束式除塵除霧一體化設(shè)備

　　脫硫吸收塔內(nèi)管束式氣旋除塵除霧器，布置于吸收塔頂部最后一層噴淋層的上部，經(jīng)過脫硫后凈煙氣其含有大量的霧滴，霧滴由漿液液滴、凝結(jié)液滴和塵顆粒組成，當(dāng)這部分凈煙氣進(jìn)入多級氣旋除霧器時(shí)，多級氣旋除霧器筒內(nèi)加設(shè)的氣旋板使脫硫凈煙氣在氣旋筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)起來，在氣旋器上方形成氣液兩相的劇烈旋轉(zhuǎn)及擾動，從而使得凈煙氣中的細(xì)小液滴、細(xì)微粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物互相碰撞團(tuán)聚凝結(jié)成大液滴，再在氣旋板外旋結(jié)構(gòu)作用下，使脫硫凈煙氣向外離心運(yùn)動，聚合形成的大液滴與氣旋筒壁碰撞，并被氣旋筒壁液膜捕獲吸收，實(shí)現(xiàn)高效除霧除塵。經(jīng)過對已投運(yùn)項(xiàng)目和環(huán)保設(shè)備廠家的了解，煙氣在通過管束式除塵除霧一體化設(shè)備后，顆粒物濃度可降到5mg/Nm³以下。管束式除塵除霧一體化設(shè)備示意圖，見圖1。

　　2.2高效屋脊式除霧器

　　高效屋脊式除霧器是在原來應(yīng)用非常廣泛、非常成熟的屋脊式除霧器的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化波紋板片的波形、通道尺寸、彎鉤數(shù)量達(dá)到對超細(xì)微粒的高效去除。在吸收塔入口顆粒物濃度小于20mg/Nm³時(shí)，高效屋脊式除霧器均能保證脫硫塔出口霧滴顆粒物濃度小于5mg/Nm³。

　　原理：當(dāng)含有小液滴的氣體以一定速度流經(jīng)除霧器時(shí)，由于氣體的慣性撞擊作用，小液滴與波形板相碰撞而被聚集成大液滴。當(dāng)液滴增大到其自身產(chǎn)生的重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時(shí)，液滴就從波形板表面上被分離下來。

　　除霧器波形板的多折向結(jié)構(gòu)增加了小液滴被捕集的機(jī)會，未被除去的小液滴在下一個(gè)轉(zhuǎn)彎處經(jīng)過相同的作用而被捕集，這樣反復(fù)作用，從而具有很高的除霧效率。霧滴匯集形成水流，因重力的作用，下落至漿液池內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了氣液分離，使得流經(jīng)除霧器的煙氣達(dá)到除霧要求后排出。

　　除霧器的除霧效率隨氣流速度的增加而增加，這是由于流速高，作用于霧滴上的慣性力大，有利于氣液的分離。但是，流速的增加將造成系統(tǒng)阻力增加，也使能耗增加。而且流速的增加有一定的限度，流速過高會造成二次帶水，降低除霧效率。通常將通過除霧器斷面的最高且又不致二次帶水時(shí)的煙氣流速定義為臨界流速，該速度與除霧器結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)帶水負(fù)荷、氣流方向、除霧器布置方式等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)流速一般選定在3.5-5.5m/s。

　　改良后的折板除霧器具有較高的除霧效果。目前德國Munters、美國Agilis等品牌的高效屋脊式除霧器可以將煙氣中的液滴含量降低到20-25mg/Nm³。華能長興電廠、福建羅源電廠等一些脫硫工程吸收塔頂部采用進(jìn)口屋脊式除霧器，排放煙氣中粉塵含量在5mg/Nm³以下。高效屋脊式除霧器見圖2。

　　2.3濕式電除塵器

　　濕式電除塵器主要由殼體、電場區(qū)、流場分布裝置、清洗系統(tǒng)、排污系統(tǒng)、熱風(fēng)系統(tǒng)、電氣及控制系統(tǒng)等組成。電場區(qū)主要包括收塵極、放電極，流場分布裝置主要包括均流裝置和導(dǎo)流裝置；清洗系統(tǒng)主要包括供水系統(tǒng)、噴水系統(tǒng)及管路，排污系統(tǒng)可將收集到的含塵污水排至脫硫地坑內(nèi)，熱風(fēng)系統(tǒng)采用蒸汽換熱形式為絕緣箱及固定器提供熱風(fēng)吹掃，電氣及控制系統(tǒng)主要包括電除塵器高壓供電裝置和低壓控制裝置。其工作原理是依靠高壓電放電原理使氣體電離，煙氣中粉塵顆粒和霧滴顆粒帶電電荷在電場力的作用下，收集在收塵極表面，利用水噴至收塵極表面形成的水膜將粉塵沖洗去除。煙氣通過除塵后，顆粒物濃度可達(dá)5mg/Nm³以下。

　　3三種除塵器對比分析

　　以上三種除塵方案在電廠除塵改造中均有應(yīng)用，濕式電除塵器通常安裝在凈煙道上，同時(shí)還需配套循環(huán)水箱、循環(huán)水泵、補(bǔ)水箱、補(bǔ)水泵等輔助設(shè)備，占地面積較大，設(shè)備阻力通常在350Pa以上，設(shè)備費(fèi)用約300萬（不含基建費(fèi)用），運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，施工周期長（約3個(gè)月），不適用于場地受限的除塵改造項(xiàng)目。

　　管束式除塵裝置對吸收塔無需大規(guī)模的改造，安裝與塔體上部即可，布置簡潔、重量輕，安裝調(diào)試周期短（約1個(gè)月），運(yùn)行費(fèi)用是濕式電除塵器的20%，投資成本是濕式電除塵器的20%-30%（約60-90萬元）。但是管束式除霧器的煙氣阻力比較大，沖洗耗水量較大，成本較高；管束式除霧器沖洗水支管數(shù)量大，會出現(xiàn)安裝強(qiáng)度不夠的問題，對安裝精度有相當(dāng)?shù)囊螅绻惭b強(qiáng)度不夠，直接導(dǎo)致沖洗水壓力不足，影響運(yùn)行的穩(wěn)定性。

　　高效屋脊式除霧器成熟可靠，實(shí)際應(yīng)用較多，對煙氣阻力較小，安裝方便，耗水量較小。通過對比分析，高效屋脊式除霧器從各方面都具有優(yōu)勢，本次電廠除塵改造采用高效屋脊式除霧器。

　　4高效屋脊式除霧器實(shí)際除塵效果分析

　　根據(jù)該電廠除塵改造前后的環(huán)評驗(yàn)收報(bào)告，實(shí)際顆粒物排放數(shù)據(jù)見表1。

　　由表1驗(yàn)收結(jié)果可知，通過加設(shè)高效屋脊式除霧器后，生物質(zhì)鍋爐顆粒物排放濃度為4.8mg/m³，滿足《關(guān)于加快推進(jìn)燃煤機(jī)組（鍋爐）超低排放的指導(dǎo)意見》中顆粒物小于5mg/m³的標(biāo)準(zhǔn)要求，實(shí)際除塵效果好。

　　5結(jié)論

　　國內(nèi)多臺大型燃煤電站已成功應(yīng)用高效屋脊式除霧器，運(yùn)行良好，雖然之前該裝置暫無在生物質(zhì)發(fā)電鍋爐上應(yīng)用，但通過本次改造驗(yàn)收后實(shí)測數(shù)據(jù)可知，高效屋脊式除霧器從運(yùn)行原理上更適宜應(yīng)用在濕法工藝中的鈉堿法，應(yīng)用在生物質(zhì)發(fā)電鍋爐濕法脫硫工藝中是完全可行的，能夠保證除塵后超低排放。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]劉海龍，蔡向東.管束式除塵裝置與濕式靜電除塵裝置在電廠的應(yīng)用分析[J].華北電力技術(shù).2017.09.011.

　　[2]耿春梅，陳建華，王歆華，等．生物質(zhì)鍋爐與燃煤鍋爐顆粒物排放特征比較[J].環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（6）：666-671.

　　[3]張華東，周宇翔，龍輝．濕式電除塵器在燃煤電廠的應(yīng)用條件分析[J].中國電力，2015，48（8）：13-16．

　　[4]詹立勇，陳招妹，趙金達(dá)，等.WESP在燃煤電廠粉塵“近零排放”工程中的應(yīng)用[J].電力科技與環(huán)保，2016（05）：16-18.