专利技术助力火电实现烟气超低排放

冯其秀

（国家能源（山东） 工程技术有限公司，山东 济南 250101）

1 国家相关环保政策要求

山东省环保厅会同省发展改革委、省经济和信息化委、省财政厅、省物价局等部门印发的《关于加快推进燃煤机组(锅炉) 超低排放的指导意见》 （鲁环发[2015]98 号） 的要求：“燃煤机组进行超低排放改造后，主要大气污染物烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度在基准氧含量6%条件下，分别不高于5/35/50 毫克/立方米” 以及要求“2015 年年底前，全省30 万千瓦及以上公用燃煤机组完成超低排放改造任务的台数达到30%以上。2016 年年底前，30 万千瓦及以上公用燃煤机组完成超低排放改造任务的台数达到70%左右。2017 年年底前，30 万千瓦及以上公用燃煤机组全部完成超低排放改造任务”。

2 某火电公司30 万千瓦机组项目改造前的基本情况

某发电公司原脱硫系统由北京龙源环保工程有限公司在原上海中芬环保科技有限公司液柱塔系统基础上改造完成，采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术，改为喷淋塔，一炉一塔配置，系统设置GGH。原设计燃煤含硫量为1.4%（FGD 入口SO2浓度3804mg/Nm3），设计脱硫率为97.3%，出口SO2浓度≈100mg/Nm3。不能满足最新的环保政策要求。

3 超低排放改造项目改造采用的新专利技术及原理

项目改造采用高效深度脱硫除尘单塔一体化技术，深度脱硫采用高效旋流雾化技术(专利号：20101022B438.7)，除尘采用离心管束式除尘装置（专利号：201410427997.9）。

3.1 高效旋流雾化脱硫技术

在现有的脱硫喷淋塔喷淋层下增设旋流雾化层，采用高效旋流雾化喷嘴，使脱硫剂粒径由传统的1500～3000μm 降到50～150μm，形成云雾状，大大提高脱硫剂比表面积，使脱硫吸收反应速度加快，实现小液气比的情况下的高效脱硫，降低了脱硫能耗；采用雾化旋流切圆布置的专利技术，构造脱硫塔内喷雾旋流场，烟气与脱硫剂混合充分均匀，加大烟气中SO2与脱硫剂反应机率，实现云流场再造，进一步提高脱硫效率。

3.2 离心管束式除尘技术

拆除原有除雾器，安装离心管束式除尘装置。经高效脱硫及初步除尘后的烟气向上进入离心管束式除尘装置，高速旋转向上运动的气流，气流中的细小雾滴、尘颗粒在离心力作用下与气体分离，向筒体表面方向运动。而高速旋转运动的气流迫使被截留的液滴在筒体壁面形成一个旋转运动的液膜层。从气体分离的细小雾滴、微尘颗粒在与液膜层接触后被捕悉，实现细小雾滴与微尘颗粒从烟气中的脱除。

4 超低排放改造项目改造主要内容及新增设备

脱硫采用高效旋流喷雾烟气脱硫技术，除尘采用离心式管束除尘技术，在原有设备基础上进行改造，实现脱硫除尘单塔一体化超低排放。改造主要内容包括：

4.1 烟气系统

拆除GGH，原烟道基本不做改动，净烟道拉直同时留有倾斜角度，便于凝结水收集，通过引流管流到地沟收集，全部净烟道重新防腐处理。

4.2 SO2 吸收系统

原吸收塔顶部加高2.5 米。吸收塔底部侧面开孔，通过两根直径1.2 米管道连通吸收塔和塔外浆池。塔外浆池改造，直径增大到16.5 米，塔高8 米，增大浆池容积，总体增大脱硫系统的浆液停留时间，确保石膏结晶时间，确保脱硫反应效率。原顶部喷淋层喷嘴更改成单头双向喷嘴。吸收塔本体增加旋流喷雾层，对应增加浆液循环泵。塔内改造部位重新防腐，防腐材料选用玻璃鳞片和耐磨陶瓷等。

4.3 管束式除尘装置

拆除吸收塔中原屋脊+管式除雾器，安装新式管束式除尘器、支撑梁和格栅、冲洗水系统及相关管道、控制阀门。冲洗水用量100m3/h，压力0.2～0.3Mpa，系统原有除雾器冲洗水泵，流量120m3/h,压力0.6 Mpa，满足冲洗水的要求。本次改造期间更换工艺水管道，将原有气动阀门改为电动蝶阀。

4.4 供浆系统、石膏脱水系统

新增1 台石灰石供浆泵；增加石膏排出泵及相应管道；更换真空皮带脱水机及附属设备。

4.5 仪控部分

1） 控制方式，将脱硫系统泵、电动阀等新增设备纳入现有的脱硫DCS 系统集中控制。脱硫部分新增I/O 卡件纳入现有的DCS 柜备用卡位，完成DCS 控制逻辑和监视画面的组态调试。2） 信号与测量，脱硫所需的压力仪表、温度仪表、流量仪表、物位仪表等所有仪表，电动执行器及其电源柜，电缆、电缆转接箱、电缆桥架、仪表管路等材料的供货。3） 电气部分，本次改造包括电气系统的系统设计、电气安装设计，主要包括：6kV 配电系统、电动机动力中心(PC) 供配电系统、电动机控制中心(MCC) 控制与保护、脱硫岛内照明检修系统、管道电伴热、防雷接地系统及安全滑触线电缆和电缆构筑物、电气设备布置。

5 超低排放改造项目改造后效果

该脱硫增容改造工程于2016 年12 月12 日至19 日进行168h 试运。2016 年12 月20 日至21 日，第三方专业机构实地检测烟气排放情况并出具报告；2016 年12 月23 日，山东省环保厅现场验收通过。

相比较传统项目改造方式，该技术优势明显，主要特点包括：1） 离心管束式除尘器效率高，冲洗用水量偏少，且本身不耗能，阻力与屋脊加管式除雾器相当。吸收塔入口烟尘浓度在30-50mg/Nm3时，出口烟尘浓度＜5mg/Nm3。2） 在原系统基础上改造工程量小、工期短：可利用原有吸收塔改造，不改变吸收塔外部结构。布置简洁，工程量小，改造工期不超过30 天。3） 投资低、运行费用低：该技术改造吸收塔内构件，实现脱硫除尘一体化，投资低于常规技术约50%。且离心管束式除尘器不耗电，阻力与除雾器相当。4）系统运行稳定，可靠性高。