锅炉脱硫除尘除雾技术选择探讨

刘欣，林其聪，段东林，张洋洋

（河南心连心化肥有限公司，河南 新乡 453731）

1 前言

近年来，随着环保标准的不断加严，国内有关企业大力开展了多种除尘技术适应性研究工作，研发出新一代的氨法脱硫技术、电袋改造技术、布袋除尘技术、湿式电除尘技术等，并在除雾除尘技术的应用中总结了一套技术选择经验。本文结合某企业的锅炉、吹风气锅炉和脱硫装置除雾除尘工艺运行情况，分析了不同除雾除尘方式的应用效果和存在的问题，提出了除尘除雾工艺技术选型建议。

2 锅炉除尘工艺的应用

某公司采用循环流化床锅炉供生产系统用蒸气，锅炉容量主要有75t/h、130t/h、180t/h，从锅炉出来的烟气通过旋风分离器后主要采用的除尘方式有静电除尘、布袋除尘、电袋结合三种模式。该公司运行时间长的锅炉采用静电除尘，运行时间短的锅炉采用布袋除尘，采用静电除尘方式随着运行时间的延长，除尘效率逐步下降，基于环保标准要求，该公司采用了容易实施的电袋结合技术进行改造。

（1）静电除尘/电袋结合

利用高压电场使颗粒荷电，在库仑力作用下使颗粒与气流分离沉降[1]，静电除尘装置的除尘效率受煤种变化、运行工况变换影响较大，且细微颗粒在振打清灰情况下容易二次扬尘，因而采用静电除尘方式很难达到10mg/m3以下的排放效果。该公司75t/h锅炉、130t/h锅炉均采用静电除尘方式，静电除尘出口烟气中的粉尘浓度在50～80mg/m3。为了满足超低排放标准要求，2016年该公司对130t/h锅炉静电除尘装置进行了改造，采用旧装置较多且易于实施的电袋复合除尘器，将原有静电除尘装置后端的两个电场改造成布袋除尘方式。改造后经运行检测，电袋除尘器的出口粉尘浓度降至20mg/m3以下。

（2）布袋除尘

采用纤维编织物制作的袋装过滤元件捕集含尘气体中的固体颗粒物。布袋除尘具有除尘效率高、能有效捕集对人体危害大的5μm以下的细微颗粒的优点，同时不受烟气成分、粉尘性质的影响。该公司180t/h锅炉从2013年投运至今，布袋除尘装置后气体粉尘浓度均在20mg/m3以下。

通过该公司锅炉的三种除尘技术运行情况（见表1），布袋除尘虽然存在运行阻力大、滤袋寿命为3～5年等问题，但到目前为止，布袋除尘运行稳定，除尘效率高，仍是超低排放环境下首选的干式除尘技术。

3 氨法脱硫工段除雾除尘技术运行情况

该公司的循环流化床锅炉均采用氨法脱硫工艺，2015年75t/h、130t/h锅炉由氨法脱硫工艺转变为炉内脱硫+水洗除尘工艺，不仅满足了脱硫要求，也达到了粉尘浓度20mg/m3以下的除尘标准要求。2016年130t/h锅炉新建氨法脱硫装置，脱硫塔除雾段从平板式除雾器到规流球，再到新一代氨法脱硫技术中的屋脊式除雾器+超声波除雾+丝网除雾器及湿式电除尘技术，均在脱硫塔脱硫后气体中雾滴的去除中有所应用，四种除雾除尘技术运行情况见表2。

表1 锅炉除尘技术运行情况

表2 氨法脱硫后气体除雾技术应用情况

目前在氨法脱硫装置后无论采用哪一种除雾、除尘方式，仍存在排放气体带液的问题，针对一些地区已出台的有关有色烟羽治理的要求，氨法脱硫装置后通过除雾除尘的气体烟气温度低、湿度大的情况仍需进行治理，因为虽然粉尘排放达标，但仍需采用加热或冷凝的方式降低排放气体含湿量，以达到较好的排放视觉效果。

4 吹风气锅炉除尘工艺运行情况

该公司采用固定床制气工艺的合成氨尿素装置，为回收造气炉吹风气配备吹风气锅炉，回收氮肥系统产生的有燃烧价值的外排气，减少了环境污染，更为氮肥系统提供了大量饱和后的蒸气。吹风气锅炉采用麻石水膜除尘工艺，但该工艺的除尘效率低，且环境温度较低时易出现喷灰的情况，导致现场操作环境恶劣，每年检修时都需对烟气的进、出口管道及麻石水膜塔进行清灰处理，劳动强度大。2015年该公司对吹风气锅炉烟气中的粉尘进行了治理，主要对两种工艺进行了研究对比。

（1）吹风气锅炉超重力除尘技术

针对超重力除尘技术在其他领域的应用情况，分别采用了小试、中试的方式验证其可行性，通过单台最大处理量（7万m3/h）的工业化验证（工艺流程见图1）。

图1 超重力除尘工业化试验装置

该装置出口气体中的粉尘浓度可降至30mg/m3以下，但采用超重力除尘工艺主要存在如下问题：

1）超重力除尘装置需与麻石水膜除尘装置进行串联，麻石水膜除尘的进口烟气温度在150℃左右，通过两次水洗，烟气排放温度低至60℃左右，这么低的排放温度，使得在大气环境温度低或湿度大的情况下，白色烟羽严重；2）在日趋严峻的环保形势下，超低排放是趋势，而麻石水膜除尘+超重力除尘+平板除雾器无法达到10mg/m3以下的粉尘排放标准要求；3）超重力机为传动设备，单台最大处理气量7万m3/h，而针对吹风气锅炉动辄20万m3/h的气量，现场需要布置多台设备，占地面积及维护量大。

（2）吹风气锅炉布袋除尘技术

布袋除尘在锅炉上是应用成熟的除尘技术，但在吹风气锅炉上尚无较多的应用，随着环保标准要求趋严及环保形势的趋紧，选择布袋除尘技术成为了一种趋势，但吹风气锅炉排烟温度高，气体含氧量较高（10%左右），且气体中有可燃性气体成分（微量的H2、CO、CH4），安全问题需要注意。

该公司在2016年对6台吹风气锅炉进行了布袋除尘装置改造，甩开麻石水膜除尘装置，仅用布袋除尘技术对烟气中的粉尘进行捕集便可稳定达到10mg/m3以下的运行目的，且布袋除尘装置自动化运行程度高，现场环境好，大大减轻了人员劳动强度。目前，吹风气锅炉布袋除尘已投运近一年，运行稳定，除尘效果稳定达标。

5 小结

从该公司除尘装置的技术路线（见图2）看，对高浓度含尘气体依然采用常见的静电除尘器和布袋除尘器进行处理，电袋复合技术适用改造项目，对于新建锅炉项目，采用布袋除尘对粉尘进行捕集治理。

图2 循环流化床锅炉、吹风气锅炉除尘技术路线

湿式除尘技术无论是填料拦截还是湿式电除尘和声波除雾，均对除尘器进口气体粉尘浓度有要求，如果达到超低排放（＜10mg/m3）的情况，则填料拦截水洗、声波除雾要求进口气体粉尘＜100mg/m3以下，湿式电除尘要求在50mg/m3以下。从现有运行情况看，湿式除尘技术均是使用在湿法脱硫后的雾滴捕集中，很难采用单一的湿式除尘技术进行高浓度含尘气体的治理。

对干式除尘技术、湿式除尘技术如何选择，根据已有装置的运行经验，总结以下几点：

（1）气体性质

包括气体中的初始粉尘浓度、粉尘粒径、含湿量、粉尘性质等，综合选择。静电除尘器、湿式电除尘对粉尘比电阻均有要求，滤袋对粉尘的湿润性、可燃性、荷电性和摩擦性也有要求。基于粉尘性质，建议采用干式除尘器。

在除尘技术的选择上，基于气体中初始粉尘浓度的情况，根据各除尘技术的除尘效率及适应性选择。

（2）长周期运行

投资和运行消耗是选择技术时需要考虑的两大方面。在技术水平相当，投资差异不大的情况下，用户往往会选择运行消耗低的技术；而当技术领先，投资又高的情况下，用户仍然会选择运行消耗低的技术，因为节能降耗是用户的首选。前期投资低，技术水平低时，往往运行后消耗会高，因此加上后期不断投入的优化节能装置，总体投资也不会低。建议将技术的长期稳定运行和运行消耗放在技术选择的首位，适当考虑投资。

（3）执行标准

污染物排放标准近几年不断加严，《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2003）中要求锅炉外排粉尘浓度从2010年起执行200mg/m3的标准限值，而2013年开始随着环保形势的日趋严格，排放标准要求日益趋紧。因此在改造环保装置前要对环保先进的地方进行标准跟踪，同时要调研技术的发展情况，在技术稳定的情况下，选取能降到更低标准要求的技术，以保证技术的先进性，避免重复性的投资改造。

[1] 各种除尘技术性能比较急袋式除尘器在我国的应用前景[J].锅炉技术，2007，1：38（1）.