高效除尘技术在石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统中的应用
李珺+李小宇+程旺斌+高维广
【摘 要】论文对某电厂#3机组石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统改造设计中所使用的三种高效除尘技术进行了详细介绍，其主要是利用筛板技术、雾化凝并除尘除雾技术和脱硫入口烟气调质喷雾技术来共同提高细微粉尘的脱除能力。
【Abstract】Three efficient dedusting technologies used in the transformation design of limestone-gypsum wet flue gas desulfurization system for a certain power plant unit #3 were introduced in detail in this paper. It is mainly to improve the removal ability of fine dust by means of sieve plate technology， atomizing coagulation dedusting and mist removal technology and flue gas desulfurization and tempering spray technology.
【關键词】石灰石—石膏；湿法烟气脱硫；高效除尘技术
【Keywords】limestone-gypsum； wet flue gas desulfurization； efficient dedusting technology
【中图分类号】X701.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0150-02
1 某电厂#3机组脱硫改造情况概述
某电厂#3机组容量为300MW，其石灰石—石膏烟气脱硫装置于2009年建成投运。随着我国火电厂烟气污染物超低排放行动的全面实施，#3机组原脱硫装置出口SO2和烟尘排放浓度达不到超低排放限值，需进行提效改造。
本次#3机组脱硫改造拆除GGH及配套设施，采用4层喷淋+1层筛板的工艺方案，设计入口SO2浓度为1500mg/Nm3，脱硫效率不小于98%，出口SO2浓度不大于30mg/Nm3。脱硫出口烟尘主要由残余飞灰、雾滴中难溶性固体和可溶性固体组成。传统喷淋空塔脱硫技术存在着协同除尘效率较低[1， 4]以及出口雾滴携带量较大的问题，已经无法满足烟尘超低排放的要求，本次脱硫改造设计主要采取筛板技术、脱硫入口烟气调质喷雾技术和雾化凝并除尘除雾技术来有效提高塔内协同除尘能力，从而确保能够实现在吸收塔入口烟气粉尘浓度40mg/Nm3条件下出口烟气粉尘浓度不大于8mg/Nm3和在吸收塔入口烟气粉尘浓度20mg/Nm3条件下出口烟气粉尘浓度不大于5mg/Nm3的排放要求。
2 采用的高效除尘技术介绍
2.1 筛板技术
#3机组脱硫改造在入口烟道与最底层喷淋层之间加装一层筛板，设计阻力不大于500Pa，筛板实物照片如图1所示。脱硫运行时，喷淋层喷下的浆液在筛板上方形成稳定高度的持液层，当烟气从下方穿过持液层时，形成液包气的状态，烟气中的二氧化硫和微细颗粒烟尘得到了洗涤脱除；穿过持液层的烟气均匀分布，避免了常规空塔喷淋的第一层喷淋效果差的弊病，有利于提高喷淋吸收效率。在实际工程应用中，加装筛板后效果高于一层喷淋层。
2.2 雾化凝并除尘除雾技术
本次脱硫改造将原二级屋脊式除雾器改为使用雾化凝并除尘除雾技术，以便实现出口烟尘和雾滴达标排放。雾化凝并除尘除雾系统结构示意图如图2所示，其安装在最顶层喷淋层之上。
雾化凝并除尘除雾系统与传统一级管式+三级屋脊式除雾器相比，具有更强的除尘除雾能力，有效地解决了一级管式+三级屋脊式除雾器很难去除粒径20μm以下（尤其是PM2.5）的细微粉尘和石膏雾滴的问题。雾化凝并除尘除雾技术基本原理描述如下：
第一阶段：预除尘除雾
穿过喷淋层的饱和湿烟气先通过一级管式+第一级粗屋脊式除雾器、第二级细屋脊式除雾器之后，去除粒径大于30μm以上粉尘和石膏雾滴。
第二阶段：雾化凝并
超细雾化喷淋装置由多个蒸汽雾化双流体喷嘴在脱硫塔内截面中均匀布置而组成，冷却水经蒸汽喷射形成细密的雾化喷淋区，水滴雾化粒径可达40～60μm。经预除尘除雾之后的烟气在流过超细雾化喷淋区时，烟气中残留的大部分细小粉尘和石膏雾滴与雾化水滴和蒸汽冷凝析出水雾进行凝并[2-3]，生成大于20μm的雾滴。
第三阶段：精细除尘除雾
烟气先后通过平板式除雾器、第三级精细屋脊式除雾器，可将烟气中携带的冷却水雾滴、已凝并放大的含粉尘和石膏雾滴进行分级高效去除。
雾化凝并除尘除雾系统雾化装置采用蒸汽雾化冷却水方式（蒸汽雾化双流体喷嘴），设计的蒸汽耗量约为1512Nm3/h，冷却水耗量约为4t/h，雾化水滴的粒径约40～60μm，系统阻力不大于350Pa。
2.3 脱硫入口烟气调质喷雾技术
原烟气温度较高，本次脱硫改造在吸收塔入口烟道上设计一套烟气调质喷雾装置往原烟气喷入较细的雾化水，水滴快速蒸发成水蒸气，在增加烟气湿度同时降低烟气温度。原烟气湿度的增加，使烟气流过塔内喷淋层之后的烟气湿度更容易达到饱和，有助于喷淋洗涤之后烟气中剩余的细微粉尘经雾化凝并除尘除雾系统更易凝并长大而脱除，从而提高细微粉尘脱除效率[4]；另外原烟气温度的降低，会有效降低塔内蒸发相变强度，减少浆液内未反应石灰石、石膏等固体颗粒因蒸发而进入烟气相，从而降低烟气的烟尘浓度。
本次脱硫改造设计的脱硫入口烟气调质喷雾装置在原烟道上按两层喷淋布置，喷嘴采用高压头的单流体精细雾化喷嘴，雾化粒径能达到约100～200μm，设计的总耗水量为12m3/h。
经严格校核，为了维持脱硫系统水平衡，在50%-75%BMCR负荷时需关闭其中一层喷淋，在50%BMCR负荷以下时就需关闭脱硫入口烟气调质喷雾装置。
3 总结
本文详细介绍了筛板技术、雾化凝并除尘除雾技术和脱硫入口烟气喷雾调质技术在某电厂#3机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统改造设计中的应用。这三种高效除尘技术突出优点是成本低廉、除尘效果好，尤其是有利于提高对细微粉尘的脱除效率。
【参考文献】
【1】王珲，宋蔷，姚强，等.电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除作用的实验研究[J].中国电机工程学报，2008，28（5）：1-7.
【2】张小艳.微细水雾除尘系统设计及试验研究[J].工业安全与环保，2001，27（8）：1-4.
【3】魏凤，张军营，王春梅，等.煤燃烧超细颗粒物团聚促进技术的研究进展[J].煤炭转化，2003，26（3）：27-31.
【4】鲍静静.湿法烟气脱硫系统对细颗粒及汞脱除性能的试验研究[D].南京：东南大学，2012.
【摘 要】论文对某电厂#3机组石灰石—石膏湿法烟气脱硫系统改造设计中所使用的三种高效除尘技术进行了详细介绍，其主要是利用筛板技术、雾化凝并除尘除雾技术和脱硫入口烟气调质喷雾技术来共同提高细微粉尘的脱除能力。
【Abstract】Three efficient dedusting technologies used in the transformation design of limestone-gypsum wet flue gas desulfurization system for a certain power plant unit #3 were introduced in detail in this paper. It is mainly to improve the removal ability of fine dust by means of sieve plate technology， atomizing coagulation dedusting and mist removal technology and flue gas desulfurization and tempering spray technology.
【關键词】石灰石—石膏；湿法烟气脱硫；高效除尘技术
【Keywords】limestone-gypsum； wet flue gas desulfurization； efficient dedusting technology
【中图分类号】X701.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）08-0150-02
1 某电厂#3机组脱硫改造情况概述
某电厂#3机组容量为300MW，其石灰石—石膏烟气脱硫装置于2009年建成投运。随着我国火电厂烟气污染物超低排放行动的全面实施，#3机组原脱硫装置出口SO2和烟尘排放浓度达不到超低排放限值，需进行提效改造。
本次#3机组脱硫改造拆除GGH及配套设施，采用4层喷淋+1层筛板的工艺方案，设计入口SO2浓度为1500mg/Nm3，脱硫效率不小于98%，出口SO2浓度不大于30mg/Nm3。脱硫出口烟尘主要由残余飞灰、雾滴中难溶性固体和可溶性固体组成。传统喷淋空塔脱硫技术存在着协同除尘效率较低[1， 4]以及出口雾滴携带量较大的问题，已经无法满足烟尘超低排放的要求，本次脱硫改造设计主要采取筛板技术、脱硫入口烟气调质喷雾技术和雾化凝并除尘除雾技术来有效提高塔内协同除尘能力，从而确保能够实现在吸收塔入口烟气粉尘浓度40mg/Nm3条件下出口烟气粉尘浓度不大于8mg/Nm3和在吸收塔入口烟气粉尘浓度20mg/Nm3条件下出口烟气粉尘浓度不大于5mg/Nm3的排放要求。
2 采用的高效除尘技术介绍
2.1 筛板技术
#3机组脱硫改造在入口烟道与最底层喷淋层之间加装一层筛板，设计阻力不大于500Pa，筛板实物照片如图1所示。脱硫运行时，喷淋层喷下的浆液在筛板上方形成稳定高度的持液层，当烟气从下方穿过持液层时，形成液包气的状态，烟气中的二氧化硫和微细颗粒烟尘得到了洗涤脱除；穿过持液层的烟气均匀分布，避免了常规空塔喷淋的第一层喷淋效果差的弊病，有利于提高喷淋吸收效率。在实际工程应用中，加装筛板后效果高于一层喷淋层。
2.2 雾化凝并除尘除雾技术
本次脱硫改造将原二级屋脊式除雾器改为使用雾化凝并除尘除雾技术，以便实现出口烟尘和雾滴达标排放。雾化凝并除尘除雾系统结构示意图如图2所示，其安装在最顶层喷淋层之上。
雾化凝并除尘除雾系统与传统一级管式+三级屋脊式除雾器相比，具有更强的除尘除雾能力，有效地解决了一级管式+三级屋脊式除雾器很难去除粒径20μm以下（尤其是PM2.5）的细微粉尘和石膏雾滴的问题。雾化凝并除尘除雾技术基本原理描述如下：
第一阶段：预除尘除雾
穿过喷淋层的饱和湿烟气先通过一级管式+第一级粗屋脊式除雾器、第二级细屋脊式除雾器之后，去除粒径大于30μm以上粉尘和石膏雾滴。
第二阶段：雾化凝并
超细雾化喷淋装置由多个蒸汽雾化双流体喷嘴在脱硫塔内截面中均匀布置而组成，冷却水经蒸汽喷射形成细密的雾化喷淋区，水滴雾化粒径可达40～60μm。经预除尘除雾之后的烟气在流过超细雾化喷淋区时，烟气中残留的大部分细小粉尘和石膏雾滴与雾化水滴和蒸汽冷凝析出水雾进行凝并[2-3]，生成大于20μm的雾滴。
第三阶段：精细除尘除雾
烟气先后通过平板式除雾器、第三级精细屋脊式除雾器，可将烟气中携带的冷却水雾滴、已凝并放大的含粉尘和石膏雾滴进行分级高效去除。
雾化凝并除尘除雾系统雾化装置采用蒸汽雾化冷却水方式（蒸汽雾化双流体喷嘴），设计的蒸汽耗量约为1512Nm3/h，冷却水耗量约为4t/h，雾化水滴的粒径约40～60μm，系统阻力不大于350Pa。
2.3 脱硫入口烟气调质喷雾技术
原烟气温度较高，本次脱硫改造在吸收塔入口烟道上设计一套烟气调质喷雾装置往原烟气喷入较细的雾化水，水滴快速蒸发成水蒸气，在增加烟气湿度同时降低烟气温度。原烟气湿度的增加，使烟气流过塔内喷淋层之后的烟气湿度更容易达到饱和，有助于喷淋洗涤之后烟气中剩余的细微粉尘经雾化凝并除尘除雾系统更易凝并长大而脱除，从而提高细微粉尘脱除效率[4]；另外原烟气温度的降低，会有效降低塔内蒸发相变强度，减少浆液内未反应石灰石、石膏等固体颗粒因蒸发而进入烟气相，从而降低烟气的烟尘浓度。
本次脱硫改造设计的脱硫入口烟气调质喷雾装置在原烟道上按两层喷淋布置，喷嘴采用高压头的单流体精细雾化喷嘴，雾化粒径能达到约100～200μm，设计的总耗水量为12m3/h。
经严格校核，为了维持脱硫系统水平衡，在50%-75%BMCR负荷时需关闭其中一层喷淋，在50%BMCR负荷以下时就需关闭脱硫入口烟气调质喷雾装置。
3 总结
本文详细介绍了筛板技术、雾化凝并除尘除雾技术和脱硫入口烟气喷雾调质技术在某电厂#3机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统改造设计中的应用。这三种高效除尘技术突出优点是成本低廉、除尘效果好，尤其是有利于提高对细微粉尘的脱除效率。
【参考文献】
【1】王珲，宋蔷，姚强，等.电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除作用的实验研究[J].中国电机工程学报，2008，28（5）：1-7.
【2】张小艳.微细水雾除尘系统设计及试验研究[J].工业安全与环保，2001，27（8）：1-4.
【3】魏凤，张军营，王春梅，等.煤燃烧超细颗粒物团聚促进技术的研究进展[J].煤炭转化，2003，26（3）：27-31.
【4】鲍静静.湿法烟气脱硫系统对细颗粒及汞脱除性能的试验研究[D].南京：东南大学，2012.
