管束式除尘除雾器在湿法脱硫除尘排放的应用

王会平，石天琪，钟建清

（陕西榆林能源集团杨伙盘煤电有限公司，陕西榆林 719316）

0 引言

目前随着国家提出火力发电厂大气污染物执行燃机排放标准，火电厂排放烟气中烟尘、SO2排放限制分别为5 mg/Nm3、35 mg/Nm3，相比之前实行的30 mg/Nm3、200 mg/Nm3，对国内的脱硫除尘技术有了新要求，脱硫和除尘的效率有待进一步加强。高效脱硫工艺的本质区别在于脱硫后的烟气深度除尘（除雾）的除尘器选择，脱硫除尘一体化技术要求入口烟尘浓度不超过35 mg/Nm3。由于超低排放脱硫除尘技术，一般为脱硫+除尘共同作用，本文阐述除尘技术的同时也介绍脱硫技术。

1 影响超低排放技术的主要因素

脱硫装置净烟气里，石膏浆液首要来自吸收塔喷淋层喷嘴雾化后的微小液滴。石膏浆液经喷嘴雾化之后，雾滴直径通常在2000 μm 左右，经过碰撞，将形成一些直径在15 μm 左右的雾滴。雾滴在经过除雾器后，如果烟气在除雾器处的流速不均匀、除雾器设置不合理、冲洗不到位等必然会导致烟囱石膏雨的情况发生，不仅影响周边环境还会导致出口烟尘指标偏高。

1.1 选择合适的吸收塔流速

通常情况下，机组运行一段时间后，系统漏风率会增加，锅炉效率也会降低，造成煤耗上升或烟气温度升高，这都会导致脱硫装置入口烟气量的增加，从而增大了吸收塔的烟气流速，本工程流速选在3.43 m/s，已经综合考虑了各方面因素，并留有了足够的裕量。从烟气流速上控制吸收塔出口烟气中水滴浓度的产生。

1.2 选择合适的除雾器形式

除雾器有管式除雾器+屋脊式除雾器，三级高效除雾器，管束式除雾器。不同除尘器的除雾除尘效果不一样，冲洗水量也不一样，见表1。

表1 管束式除尘除雾装置与高效除雾器对比

1.3 浆液密度控制

控制合适的浆液密度，使石膏可以顺利结晶，同时也不至于因浓度过高而导致黏度过大，附着在除雾器、喷淋层等。此外，在吸收塔内设置均气装置是防止吸收塔出口烟气中水滴浓度过高现象的有利补充。

2 两种高效脱硫除尘超低排放技术

2.1 旋汇耦合脱硫+管束式除尘器技术

烟气经过旋汇耦合装置和浆液形成可控的湍流空间，并供给气液固三相传质的速率，实现一级脱硫除尘的同时，达成迅速降温和烟气平均分布。烟气又通过高效喷淋的系统，完成SO2深度脱除和粉尘再次脱除。烟气再通过管束式除尘除雾的装置，在离心力影响下，烟气里的雾滴及粉尘终将被壁面液膜所捕捉，从而完成粉尘及雾滴高效脱除。

该除尘技术的的核心技术为管束式除尘器，其内部设置了多层导向叶片及增速装置，烟气在汇流环内形成旋转流场，大量的细小液滴与颗粒在高速运动条件下碰撞成长成大颗粒，在离心力的作用下向筒壁移动形成液膜被移除，与此同时除尘器筒壁面的液膜，将会捕获触及它表面微小的液滴。此外在增速器及分离器叶片表面，过厚的液膜将会在快速气流影响下，产生散水的现象。许多大液滴从叶片的表面被抛出，而在叶片的上方产生大液滴形成的液滴层。经过液滴层的微小液滴被捕获，大液滴增大之后滴落至叶片的表面又变回大液滴，完成对微小雾滴的捕获。该技术在汇流环内采用多级叶片，分别在不一样的流速中，对雾滴展开脱除，确保比较低运行阻力下有效除尘。

这种旋汇耦合脱硫技术早在2004 年在某电厂200 MW 机组成功投运，随后几年内该项技术在国内的一些项目里陆续运用，且成功的研发了第二代高效旋汇耦合技术与高效节能喷淋技术以及离心管束式除尘技术。结合上述3 项技术，最终形成单塔一体化的脱硫除尘技术。2015 年1 月在某电厂2#机组原湿法脱硫塔顶部加装了离心管束式除尘器，脱硫塔入口尘25 mg/Nm3，出口尘含量3 mg/Nm3。截至目前，该脱硫一体化技术已有将近30台的应用业绩，其中10 余台的设计脱硫效率都在99%以上。

2.2 托盘塔+高效除雾器技术

传统的托盘塔技术在脱硫塔内设置一层托盘，在托盘上形成一层持液层，烟气从托盘的下方以气泡的形式通过持液层，从而实现脱硫与除尘的目的，与喷淋塔相比其脱硫效率较高，但是其烟气阻力较大，在国家超洁净排放出台之前的竞争优势有限，只用于脱硫塔入口SO2浓度比较高且脱硫效率要求比较高的工程。

烟气入口上方从下至上依次布置了托盘筛、喷淋层以及高效除雾器。

托盘上部设置的喷淋层，经过喷淋主管与支管预组装，提升喷淋精确度，以高性能喷嘴把浆液粒径下降30%，加强浆液的覆盖面，经过加强增效环以降低烟气逃窜，达到SO2深度脱除与粉尘的二次脱除；烟气通过高性能的除雾器，降低出口液滴以及减少固体携带，从而保证粉尘超洁净排放。

3 不同除尘除雾器的对比分析

常规的屋脊式除雾器因捕捉原理制约，难以捕获粒径小于15 μm 的细小液滴，可目前控制脱硫塔出口3 mg/Nm3的尘排放浓度，即是控制对细小粉尘与细小石膏浆液的液滴脱除。如采取湿式静电除尘器的技术，不仅存在一次投资大以及运行费用高的问题，而且占地面积较大。

管束式除尘器特点及优势：

（1）除尘效率高。吸收塔入口烟尘浓度在50 mg/Nm3以下时，出口烟尘浓度≤5 mg/Nm3，净烟气雾滴含量≤30 mg/Nm3。吸收塔入口烟尘浓度在20 mg/Nm3以下时，出口烟尘浓度≤2.5～3 mg/Nm3，净烟气雾滴含量≤30 mg/Nm3。

（2）塔内构件布置简洁，工程量小。

（3）投资少且运行费用少。该技术改变吸收塔内的构件完成脱硫除尘一体化。投入相比常规技术少30%～50%，离心管束式除尘器不耗费电且阻力和除雾器相当，运行费用为常规技术15%～30%。

（4）系统运行稳定与可靠性强。对于烟气污染物含量与负荷波动的适应性较强，系统运行稳定且操作简易，可靠性较强。目前，已运行项目达到了投运率100%。单塔一体化脱硫除尘深度净化技术，由于其投资较少，占地较小，改造工期短，脱硫效率高以及除尘效率高等优点，成为了工业烟气脱硫除尘优选的技术。

4 管束式除尘器实际工程案例分析

烟气在经过旋汇耦合装置和喷淋层后，绝大部分的烟尘得到脱除；初步净化的烟气携带大量液滴进入管束式除尘装置，经过了“凝聚、捕悉、离心和多级分离”等过程，保证吸收塔出口烟尘浓度小于2.5～3 mg/Nm3，达到超净排放要求。具体工程业绩见表2。

表2 管束式除尘器实际工程案例对比

北方胜利项目投运验收报告及运行画面显示在吸收塔入口烟尘浓度在20 mg/Nm3以下时，出口烟尘浓度≤1 mg/Nm3。运行效果非常好。

5 结语

许多的工程实践表明，采取旋汇耦合+管束式除尘器的脱硫除尘超低排放技术工程，系统运行安全稳定可靠且有着脱硫效率和除尘效率高、系统投运率高、能耗低、操作弹性大等特征。

脱硫配置可以根据不同的机组负荷、入口SO2浓度情况，选择最经济的泵运行模式，在低负荷及低硫分时实现节能降耗。能够保证高可用率、高脱硫率、低石灰石消耗量、低厂用电量及低耗水量，而且完全满足招标文件要求的SO2和烟尘排放要求。