廣東省韶關(guān)粵江發(fā)電有限責(zé)任公司□趙 玉

2014年9月，國(guó)家環(huán)境保護(hù)部為降低燃煤發(fā)電機(jī)組污染物排放量，聯(lián)合發(fā)展和改革委員會(huì)、國(guó)家能源局下發(fā)了關(guān)于印發(fā) 《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃 （2014～2020年）》的通知，文件要求到2020年，現(xiàn)役60萬(wàn)千瓦及以上燃煤機(jī)組、東部地區(qū)30萬(wàn)千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機(jī)組、10萬(wàn)千瓦級(jí)以上自備燃煤發(fā)電機(jī)組及其他有條件的燃煤發(fā)電機(jī)組，改造后大氣污染物排放濃度基本達(dá)到或接近燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，煙塵≤10mg/Nm3，SO2≤35mg/Nm3、 NOx≤50mg/Nm3。

我國(guó)早在20世紀(jì)90年代就引進(jìn)了以石灰石-石膏法為代表的濕法脫硫技術(shù)，并得到廣泛的應(yīng)用，市場(chǎng)占有率達(dá)到80%以上。就目前技術(shù)應(yīng)用情況看，對(duì)SO2的脫除性能無(wú)論是工藝原理還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)及裝備制造技術(shù)都較為成熟，也有達(dá)到35mg/Nm3排放濃度的工程應(yīng)用案例，但對(duì)濕法脫硫裝置顆粒物協(xié)同脫除性能乃至超低排放控制技術(shù)卻鮮有研究，自然也沒(méi)有相關(guān)的應(yīng)用案例。因此對(duì)濕法脫硫裝置顆粒物協(xié)同脫除性能的研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用是最終實(shí)現(xiàn)燃煤電廠(chǎng)煙氣超低排放的關(guān)鍵。

1 現(xiàn)有技術(shù)忽視的問(wèn)題

（1）忽視了濕法脫硫協(xié)同除塵能力

我國(guó)引進(jìn)的濕法脫硫技術(shù)，通過(guò)多年消化吸收，已全面掌握，與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比沒(méi)有本質(zhì)上的差異。沒(méi)能做到高效除塵，實(shí)現(xiàn)超低排放，其關(guān)鍵在于理念上的差異，忽視了系統(tǒng)中各設(shè)備對(duì)污染物的協(xié)同脫除作用。主要原因在于濕法脫硫的除塵機(jī)理復(fù)雜尚無(wú)成熟理論可循，攜帶煙塵的煙氣進(jìn)入吸收塔后，與噴淋層噴出的漿液發(fā)生一些列復(fù)雜的碰撞、攔截等物理過(guò)程，鮮有成熟的機(jī)理研究案例和工業(yè)示范應(yīng)用為濕法脫硫的除塵效率提供明確的理論依據(jù)。

（2）系統(tǒng)流場(chǎng)不均

濕法脫硫系統(tǒng)的煙氣流場(chǎng)不均是導(dǎo)致粉塵排放濃度高的重要因素之一。濕法脫硫裝置普遍采用單側(cè)入口進(jìn)氣方式，該方式會(huì)造成煙氣沿塔截面的流場(chǎng)不均，在入口對(duì)側(cè)形成高速煙氣流場(chǎng)，致使煙氣到達(dá)首層噴淋層入口處流場(chǎng)分布流場(chǎng)嚴(yán)重不均：遠(yuǎn)離吸收塔入口區(qū)域的液氣比較低，而靠近吸收塔入口區(qū)域的液氣比較高，引起近塔壁煙氣逃逸，脫除效率偏離設(shè)計(jì)值，進(jìn)而導(dǎo)致煙氣在除霧器處的流速超過(guò)設(shè)計(jì)值，除霧性能將大大降低，甚至失效，除霧器也會(huì)在高速的煙氣下發(fā)生二次攜帶現(xiàn)象，大量的石膏漿液將會(huì)隨煙氣被帶入煙囪，出現(xiàn) “石膏雨”現(xiàn)象，其對(duì)煙塵的貢獻(xiàn)值可高達(dá)20mg/Nm3。

2 韶關(guān)2號(hào)機(jī)組超低排放改造

韶關(guān)電廠(chǎng)2號(hào)機(jī)組鍋爐型式為∏型布置、單爐膛、一次中間再熱、尾部雙煙道結(jié)構(gòu)、前后墻對(duì)沖燃燒方式、旋流燃燒器、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架并且全懸吊結(jié)構(gòu)露天布置，采用內(nèi)置式啟動(dòng)分離系統(tǒng)、三分倉(cāng)回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器、正壓冷一次風(fēng)機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)、超超臨界參數(shù)變壓直流本生型鍋爐。機(jī)組脫硫裝置 （FGD）采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。一爐一塔處理從鍋爐排出的100%鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）的煙氣量，脫硫效率≥96%，SO2排放濃度約為50mg/Nm3，粉塵排放濃度約為12mg/Nm3。

在本項(xiàng)目的改造上，設(shè)計(jì)人員首先對(duì)原吸收塔流場(chǎng)進(jìn)行了流場(chǎng)優(yōu)化。初步判斷粉塵排放濃度降低至10mg/Nm3以下可以通過(guò)調(diào)整吸收塔流場(chǎng)及增加濕式電除塵器就可以達(dá)到排放要求，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員通過(guò)大量的工程設(shè)計(jì)協(xié)同脫除污染物的經(jīng)驗(yàn)，增加一層內(nèi)部均流構(gòu)件不僅可以調(diào)整流場(chǎng)降低粉塵排放，同時(shí)還可以增大脫硫塔的脫硫效率，確保原SO2排放濃度由50mg/Nm3降低至35mg/Nm3以下。

煙氣從下部進(jìn)入脫硫塔后，由于速度的慣性，在塔內(nèi)形成很大的渦旋；增加塔內(nèi)構(gòu)件后，入口處的高速流動(dòng)受到了限制，煙氣均勻度有顯著提升，煙氣的擴(kuò)散效果明顯。以第一層噴淋前截面為例，加裝塔內(nèi)構(gòu)件后，局部高速區(qū)消失，邊壁地區(qū)的低速流動(dòng)也得到了明顯的改善，截面的速度均勻度CV值得到了明顯的提高，CV值由未安裝構(gòu)件前的42%減小到36%，有助于脫硫效率的進(jìn)一步提升。同時(shí)塔內(nèi)構(gòu)件可以使得漿液在構(gòu)件表面形成持液層，覆蓋面積更大，有利于煙氣的氣液接觸。為了研究構(gòu)件安裝位置對(duì)塔內(nèi)流場(chǎng)的影響，通過(guò)在煙氣入口和第一層噴淋之間調(diào)整構(gòu)件位置進(jìn)行了分析，以構(gòu)件距入口上沿高度1.2m、0.8m和0.5m的位置進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)應(yīng)的煙氣截面的速度均勻度CV值 （第一層噴淋前截面速度）分別為37.56%、36.31%、36.89%，總體相差不大，在0.5m～0.8m處布置略好。

同時(shí)在此基礎(chǔ)上避免液滴、粉塵的過(guò)度排放，加裝了濕式電除塵器。濕式電除塵技術(shù)是目前效率最高并且最節(jié)能的廢氣除塵方法，濕式電除塵技術(shù)具體是在電除塵器中，使高壓直流電通過(guò)，在高壓直流電的作用下使得粉塵周?chē)臍怏w進(jìn)行電離，隨后通過(guò)濕式法將水霧與廢氣中的粉塵凝結(jié)在一起，之后被吸附在電除塵的極板上。濕式除塵技術(shù)大致的可以分為荷電、收集、清灰三個(gè)階段，在常規(guī)的電除塵器中存在著除塵效率受比電阻影響較大的情況，隨后其他污染物除去的效果就無(wú)法達(dá)到預(yù)定效果，而濕式電除塵器能實(shí)現(xiàn)粉塵超低排放，并且還能有效的控制廢氣中細(xì)微顆粒物的排放，解決長(zhǎng)期除塵過(guò)程中出現(xiàn)石膏雨的技術(shù)難題。

本項(xiàng)目使用的濕式電除塵器具有幾個(gè)特點(diǎn)：采用了剛性螺旋芒刺陰極線(xiàn)，360°無(wú)死角穩(wěn)定放電；通過(guò)單管單噴，全方位覆蓋沖洗，避免堵塞；高品質(zhì)高頻高壓恒流電源，放電穩(wěn)定，功率因數(shù)高；利用氣流均布裝置，采用多級(jí)布風(fēng)均流格柵，確保流場(chǎng)均勻；優(yōu)化絕緣箱加熱裝置，自動(dòng)控溫，高溫節(jié)能；陰極牽拉，720°立體可調(diào)，保證其緊固可靠。因此無(wú)論從長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益來(lái)看，國(guó)內(nèi)燃煤電廠(chǎng)使用濕式脫硫后增設(shè)濕式電除塵器都是最好的選擇。

最終確定韶關(guān)電廠(chǎng)2號(hào)機(jī)組超低排放改造工程主要包括以下內(nèi)容：加裝管束式濕式電除塵器；脫硫部分吸收塔內(nèi)最下層噴淋層和入口煙道之間加裝一層內(nèi)部均流件，以提高脫硫效率。于2017年8月的性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中全部合格，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 開(kāi)關(guān)電廠(chǎng)2號(hào)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)表

3 結(jié)論

韶關(guān)電廠(chǎng)2號(hào)機(jī)組超低排放改造的成功案例來(lái)看，燃煤電廠(chǎng)企業(yè)必須積極采用新型的脫硫超低排放技術(shù)，以此來(lái)達(dá)到更低的粉塵排放值，充分考慮各種污染物之間的相互影響作用，利用現(xiàn)有污染物治理設(shè)備的協(xié)同作用，對(duì)污染物進(jìn)行協(xié)同治理，可以達(dá)到事半功倍的效果。