高效除塵脫硫吸收塔技術(shù)
本文從火電廠大氣污染物超低排放技術(shù)路線著手，提出脫硝SCR+高效除塵器+高效除塵脫硫塔的污染物控制路線。著重介紹了高效除塵脫硫塔技術(shù)的原理、主要實施方案以及達到的效果，得出利用高效除塵脫硫塔技術(shù)可以達到火電廠污染物超低排放的結(jié)論。
1概述
隨著環(huán)保要求的日益提高，火電廠煙氣污染物控制已得到各級部門的高度重視。為了滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)和《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》(發(fā)改能源[2014]2093號文)[2]要求的污染物排放要求，必須研究升級現(xiàn)在的污染物控制路線。
陜西華電楊凌一期2×350MW熱電工程采用脫硝SCR+高效除塵器+高效除塵脫硫塔的污染物控制路線，保證系統(tǒng)出口污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達到NOx35mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)、SO235mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)、煙塵5mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)。尤其是高效除塵脫硫塔技術(shù)，作為污染物控制的最后一道防線，起到了關(guān)鍵作用。
2高效除塵脫硫塔技術(shù)
2.1反應(yīng)原理
吸收塔的主要功能是利用pH為5.0到6.0的含碳酸鈣的漿液除去煙氣中的二氧化硫及煙塵。吸收塔漿液池的設(shè)計中保證有足夠的停留時間和充分的攪拌以保證最優(yōu)化的石灰石利用率以及石膏的析晶。
當(dāng)吸收液通過噴嘴霧化噴淋煙氣時，吸收液分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面，在與煙氣逆流接觸時，煙氣中的SO2在吸收區(qū)被吸收，煙氣中的粉塵被吸收液捕捉后進入漿液。吸收劑的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的漿池區(qū)完成，并最終形成石膏。
在吸收塔內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)過程如下：
1.jpg
煙氣通過高效除塵脫硫塔后，煙塵和SO2達到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.2主要實施方案
(1)設(shè)置吸收塔均流板煙氣進入噴淋區(qū)前對其整流保障煙氣的均勻性，提高傳質(zhì)效率，其次在均流板上形成氣液兩相泡沫層，增大傳質(zhì)面積同時對煙氣中的微細(xì)粉塵進行有效捕集。致力于多層均流板吸收塔研究，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的均流板技術(shù)，六角形開孔均流板，同一開孔率條件下，孔距加大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于氣流的割裂，增加泡沫量，增大傳質(zhì)面積，同時六角形更有利氣流湍動，在局部區(qū)域強化傳質(zhì)混合，進一步提升傳質(zhì)效率，提高除塵、脫硫效率，同一孔距條件下，六角形均布器開孔面積比圓孔大20-30%，可有效降低均流板壓降，節(jié)約電耗和運行成本。
(2)優(yōu)化噴嘴布置為了進一步提升噴淋塔的除塵、脫硫效率，依據(jù)吸收塔流場特性，在不同區(qū)域不同噴淋層設(shè)置不同參數(shù)的噴嘴，在吸收塔中部應(yīng)用霧化粒徑均勻度高的空心錐雙向噴嘴，增加噴淋覆蓋率，在最上層噴淋層設(shè)置單向噴嘴，減少煙氣攜帶漿液量；在靠近塔壁區(qū)域應(yīng)用噴淋密度高的同向雙胞胎實心錐噴嘴，提高近塔壁區(qū)的噴淋密度，減少煙氣逃逸，通過不同噴嘴的優(yōu)化組合進一步提升吸收塔除塵、脫硫效率，適應(yīng)超低排放要求。
(3)設(shè)置導(dǎo)流環(huán)濕法脫硫噴淋空塔的特點是靠近吸收塔中心區(qū)域的液膜覆蓋率高，脫硫效率99.9%，靠近塔壁液膜覆蓋率較塔中心區(qū)低，該區(qū)域阻力低，煙氣流向阻力相對較低的區(qū)域，造成煙氣逃逸，除塵、脫硫效率降低。根據(jù)吸收塔的特點開發(fā)塔內(nèi)導(dǎo)流環(huán)有效減少了煙氣逃逸，提升脫硫效率，近塔壁區(qū)域無逃逸現(xiàn)象。導(dǎo)流環(huán)由兩片封板組成封閉結(jié)構(gòu)，主要作用將煙氣導(dǎo)流至塔中部，掃過噴淋密集區(qū)，減少煙氣逃逸，提高脫硫效率。此外還可將沿塔壁流淌的漿液重新瀝淋到吸收區(qū)，充分利用了吸收漿液。該裝置有效提高了漿液利用率，減少了煙氣逃逸，增強了傳質(zhì)效果，提高了脫硫效率。
(4)液滴凝并在一級除霧器和二級除霧器之間增加翅片管式冷凝器，管式冷凝器表面結(jié)露形成水膜，同時飽和煙氣第一次冷凝，煙氣中的水蒸氣以粉塵為凝結(jié)核冷凝，粉塵表面結(jié)露后其表面浸潤性大幅增加，而粉塵表面的浸潤性是決定慣性碰撞去除粉塵效率的重要因素，當(dāng)部分結(jié)露粉塵與冷凝管壁水膜碰撞時被除去，部分結(jié)露粉塵與霧滴凝并而粒徑增大，此外部分石膏霧滴也被去除。在二級除霧器和三級除霧器間增加霧化系統(tǒng)，工藝水由壓縮空氣經(jīng)雙流體噴射形成致密的霧化噴淋區(qū)，霧化粒徑40微米左右，對飽和煙氣進行二次冷凝，煙氣中的水蒸氣以粉塵為凝結(jié)核二次冷凝，表面結(jié)露粉塵與冷水霧滴凝并成大顆粒，而殘留石膏霧滴絕大部分與冷水霧滴凝并。
(5)高效除霧器技術(shù)一級屋脊式除霧器，去除40-500微米石膏霧滴，二級屋脊除霧器，去除22-40微米石膏霧滴，三級超細(xì)屋脊除霧器，該除霧器葉片為三彎三鉤設(shè)計，免沖洗，煙氣流經(jīng)時在葉片下部形成持液層，有效洗滌煙氣內(nèi)的粉塵顆粒和石膏霧滴，水霧滴、已凝聚變大的粉塵、已凝聚的石膏霧滴被高效去除。
3結(jié)論
利用高效除塵脫硫塔技術(shù)可以實現(xiàn)火電廠除塵、脫硫的一體化控制，各項大氣污染物排放指標(biāo)均能滿足超低排放的要求。為火電廠超低排放開辟了一條新的技術(shù)路線，提供了更多的選擇。
1概述
隨著環(huán)保要求的日益提高，火電廠煙氣污染物控制已得到各級部門的高度重視。為了滿足《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13223-2011)和《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》(發(fā)改能源[2014]2093號文)[2]要求的污染物排放要求，必須研究升級現(xiàn)在的污染物控制路線。
陜西華電楊凌一期2×350MW熱電工程采用脫硝SCR+高效除塵器+高效除塵脫硫塔的污染物控制路線，保證系統(tǒng)出口污染物排放標(biāo)準(zhǔn)達到NOx35mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)、SO235mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)、煙塵5mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)。尤其是高效除塵脫硫塔技術(shù)，作為污染物控制的最后一道防線，起到了關(guān)鍵作用。
2高效除塵脫硫塔技術(shù)
2.1反應(yīng)原理
吸收塔的主要功能是利用pH為5.0到6.0的含碳酸鈣的漿液除去煙氣中的二氧化硫及煙塵。吸收塔漿液池的設(shè)計中保證有足夠的停留時間和充分的攪拌以保證最優(yōu)化的石灰石利用率以及石膏的析晶。
當(dāng)吸收液通過噴嘴霧化噴淋煙氣時，吸收液分散成細(xì)小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面，在與煙氣逆流接觸時，煙氣中的SO2在吸收區(qū)被吸收，煙氣中的粉塵被吸收液捕捉后進入漿液。吸收劑的氧化和中和反應(yīng)在吸收塔底部的漿池區(qū)完成，并最終形成石膏。
在吸收塔內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)過程如下：
1.jpg
煙氣通過高效除塵脫硫塔后，煙塵和SO2達到國家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.2主要實施方案
(1)設(shè)置吸收塔均流板煙氣進入噴淋區(qū)前對其整流保障煙氣的均勻性，提高傳質(zhì)效率，其次在均流板上形成氣液兩相泡沫層，增大傳質(zhì)面積同時對煙氣中的微細(xì)粉塵進行有效捕集。致力于多層均流板吸收塔研究，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的均流板技術(shù)，六角形開孔均流板，同一開孔率條件下，孔距加大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，有利于氣流的割裂，增加泡沫量，增大傳質(zhì)面積，同時六角形更有利氣流湍動，在局部區(qū)域強化傳質(zhì)混合，進一步提升傳質(zhì)效率，提高除塵、脫硫效率，同一孔距條件下，六角形均布器開孔面積比圓孔大20-30%，可有效降低均流板壓降，節(jié)約電耗和運行成本。
(2)優(yōu)化噴嘴布置為了進一步提升噴淋塔的除塵、脫硫效率，依據(jù)吸收塔流場特性，在不同區(qū)域不同噴淋層設(shè)置不同參數(shù)的噴嘴，在吸收塔中部應(yīng)用霧化粒徑均勻度高的空心錐雙向噴嘴，增加噴淋覆蓋率，在最上層噴淋層設(shè)置單向噴嘴，減少煙氣攜帶漿液量；在靠近塔壁區(qū)域應(yīng)用噴淋密度高的同向雙胞胎實心錐噴嘴，提高近塔壁區(qū)的噴淋密度，減少煙氣逃逸，通過不同噴嘴的優(yōu)化組合進一步提升吸收塔除塵、脫硫效率，適應(yīng)超低排放要求。
(3)設(shè)置導(dǎo)流環(huán)濕法脫硫噴淋空塔的特點是靠近吸收塔中心區(qū)域的液膜覆蓋率高，脫硫效率99.9%，靠近塔壁液膜覆蓋率較塔中心區(qū)低，該區(qū)域阻力低，煙氣流向阻力相對較低的區(qū)域，造成煙氣逃逸，除塵、脫硫效率降低。根據(jù)吸收塔的特點開發(fā)塔內(nèi)導(dǎo)流環(huán)有效減少了煙氣逃逸，提升脫硫效率，近塔壁區(qū)域無逃逸現(xiàn)象。導(dǎo)流環(huán)由兩片封板組成封閉結(jié)構(gòu)，主要作用將煙氣導(dǎo)流至塔中部，掃過噴淋密集區(qū)，減少煙氣逃逸，提高脫硫效率。此外還可將沿塔壁流淌的漿液重新瀝淋到吸收區(qū)，充分利用了吸收漿液。該裝置有效提高了漿液利用率，減少了煙氣逃逸，增強了傳質(zhì)效果，提高了脫硫效率。
(4)液滴凝并在一級除霧器和二級除霧器之間增加翅片管式冷凝器，管式冷凝器表面結(jié)露形成水膜，同時飽和煙氣第一次冷凝，煙氣中的水蒸氣以粉塵為凝結(jié)核冷凝，粉塵表面結(jié)露后其表面浸潤性大幅增加，而粉塵表面的浸潤性是決定慣性碰撞去除粉塵效率的重要因素，當(dāng)部分結(jié)露粉塵與冷凝管壁水膜碰撞時被除去，部分結(jié)露粉塵與霧滴凝并而粒徑增大，此外部分石膏霧滴也被去除。在二級除霧器和三級除霧器間增加霧化系統(tǒng)，工藝水由壓縮空氣經(jīng)雙流體噴射形成致密的霧化噴淋區(qū)，霧化粒徑40微米左右，對飽和煙氣進行二次冷凝，煙氣中的水蒸氣以粉塵為凝結(jié)核二次冷凝，表面結(jié)露粉塵與冷水霧滴凝并成大顆粒，而殘留石膏霧滴絕大部分與冷水霧滴凝并。
(5)高效除霧器技術(shù)一級屋脊式除霧器，去除40-500微米石膏霧滴，二級屋脊除霧器，去除22-40微米石膏霧滴，三級超細(xì)屋脊除霧器，該除霧器葉片為三彎三鉤設(shè)計，免沖洗，煙氣流經(jīng)時在葉片下部形成持液層，有效洗滌煙氣內(nèi)的粉塵顆粒和石膏霧滴，水霧滴、已凝聚變大的粉塵、已凝聚的石膏霧滴被高效去除。
3結(jié)論
利用高效除塵脫硫塔技術(shù)可以實現(xiàn)火電廠除塵、脫硫的一體化控制，各項大氣污染物排放指標(biāo)均能滿足超低排放的要求。為火電廠超低排放開辟了一條新的技術(shù)路線，提供了更多的選擇。
