1 引言

  近年来,我国雾霾天气频发,对公众健康和生活造成了严重影响,国家和地方政府为此加大火电厂污染物排放浓度的控制力度,提出了一系列史上严格的排放标准,要求燃煤电厂实现烟气污染物“超低排放”。

环境保护部2015年12月11日印发《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》


主要目标:
  到 2020 年,全国所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放(即在基准氧含量 6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于 10、35、50 毫克/立方米)。全国有条件的新建燃煤发电机组达到超低排放水平。加快现役燃煤发电机组超低排放改造步伐,将东部地区原计划 2020 年前完成的超低排放改造任务提前至2017 年前总体完成;将对东部地区的要求逐步扩展至全国有条件地区,其中,中部地区力争在 2018 年前基本完成,西部地区在 2020年前完成。


石灰石-石膏湿法烟气脱硫应用的广泛性

  (1) 脱硫效率高,对煤种适用性强,可用于高中低含硫煤种。
  (2) 脱硫剂(CaCO3/CaO)来源广泛,价格低廉。
  (3) 脱硫剂利用率高,钙硫比Ca/S 1.03~1.05左右。
  (4) 脱硫产物为石膏(二水硫酸钙),可作建材使用,也易于处理综合利用。
  (5) 机组适用性强,系统利用率大于98%。
  (6) 烟气变化适用性强,烟气变化适用30%-110%。


石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程


 

传统石灰石-石膏脱硫技术拓展市场的瓶颈

  面临目前严格的排放要求,传统脱硫技术存在的问题有以下几点:
  脱硫效率低,不能满足现有严格的排放标准;
  “石膏雨”的普遍存在;
  氧化不彻底,塔体结垢影响整个系统的有效运行。


2 单塔双区超净脱硫技术

2.1 单塔双区技术(池分离技术)

  在单塔单区的基础上,对吸收塔“浆液池”部分进行了改进,在单塔的“浆液池”中相对维持上下两种pH的不同区域,分别作为氧化和吸收用途,即实现“单塔双区”,其工作原理见下图


 

隆达环保“单塔双区”技术具有如下优点:
  (1)浆池pH分区,实现“双区”,其中:上部氧化区pH4.9~5.5生成高纯石膏,位于池分离间隔中的氧化空气管提供了氧化空气,下部吸收区pH5.1~6.3高效吸收SO2;
  (2)适合含硫高或高脱硫效率场合,可实现99.5%以上的高脱硫效率;
  (3)脱硫运行阻力低,比“塔+罐”或“串联塔”低150Pa~250Pa;
  (4)占地面积、项目投资成本、检修、运行、维护等方面均优于“塔+罐”或“串联塔”系统。


2.2 气液混流与均布技术

  气液混流与均布技术,是通过设置气液均布混合器如“筛板”或“棍棒筛”等,增加吸收塔内气液混合与传质效果,提高塔内流场的均布性。同时,气流均布混合器可使浆液在均布器表面形成一定高度的持液层,烟气流经持液层时可产生类似“鼓泡”的效果,对烟气的洗涤吸收效果十分显著,有利于提高脱硫除尘效率。



  多孔分布器:为一层开有若干小孔的合金板(或玻璃钢板),孔径一般50mm,开孔面积占25~50%。多孔分布器板厚3~5mm,用高约300mm左右的隔板将多孔分布器分隔成若干小块,正常运行后,隔板上会有浆液堆积,烟气从小孔向上流动,浆液通过小孔向下滴落。
  “多孔分布器”上的持液高度能随塔盘下方的烟气压力自动调整。多孔分布器上持液高度的调整,反过来又使多孔分布器下面烟气分布均匀。多孔分布器上的浆液处于湍流状态,烟气和浆液在多孔分布器孔中产生气液交换。


     



2.3 高效喷淋技术

高效喷淋技术主要是通过以下几个方面提升吸收区喷淋效果:
  (1)合理选用多层喷淋层:燃煤机组实现99.3%以上的高脱硫效率时,喷淋层设计值需3层以上,并保证每层有充足的喷淋覆盖率,通过多层喷淋覆盖叠加,保证烟气在塔内横截面上得到充分的洗涤;
  (2)保证喷淋覆盖率不小于250%;

  (3)合理选用高效喷嘴:目前市场上出现的“双头喷嘴”,特别是“单向双头喷嘴”,具有更高的喷淋覆盖范围和二次雾化效果。喷嘴图片如下图;
  (4)适当提高喷出压力,减小喷淋浆液粒径,提升脱硫除尘效果。

  


2.4 防烟气短路技术

  防烟气短路技术是为了减少吸收塔塔壁处产生烟气“短路”而降低脱硫除尘效率,主要措施有:
  (1)在喷淋层间设置提效环,在塔壁处阻挡短路烟气,使其向中心区域流动,可有效防止脱硫效率无谓降低;
  (2)在吸收塔四周采用“实心锥喷嘴”,既可防止烟气沿塔壁泄露,又可减轻塔壁磨损,提高浆液利用率。



2.5 高效除雾技术

  一般情况下,
  两级平板式或烟道除雾器的雾滴含量保证值为75mg/Nm3;
  两级屋脊式除雾器的保证值为50~75mg/Nm3;
  两级屋脊式除雾器加一级管式或一级烟道除雾器的保证值为50mg/Nm3;
  三级屋脊式除雾器的雾滴保证值为20~30mg/Nm3。







  除雾器携带液滴是脱硫系统出口粉尘的重要组成部分,因此,通过采用高效除雾器,以最大程度降低除雾器出口液滴含量,提高除雾效率。高效除雾器具有以下技术特点:
  (1)除雾器出口液滴含量≤20mg/Nm3;
  (2)叶片采用带钩型式,变间距设计;

  (3)采用变径喷淋冲洗水路,保证冲洗水管末端水压,提升冲洗效果,冲洗覆盖率>150%。



2.6 吸收塔流场均匀技术

  吸收塔内流场均布性优劣直接影响脱硫系统的脱除效率,因此,超低排放必须着重提高流场的均匀性,具体措施如下:
  (1)以CFD流场模拟计算为基础,保证吸收塔内不同截面速度相对标准偏差值Cv<0.20;
  (2)对入口烟道进行优化设计,节省合金材料,提高流场的均布性(入口烟道形式优化后,较好地提高吸收塔内部流场均匀性);
  (3)喷淋层下部采用整流装置,如筛板或托盘;
  (4)吸收塔出口采用顶出形式。如果采用侧出塔帽,则需设置导流均布装置。

2.7 烟气空塔流速

  在吸收塔的设计中,吸收塔直径是一个较为重要的参数,将直接影响烟气在吸收塔内的流速(空塔流速)。在其他条件如烟气量、烟气温度、烟气成分和吸收塔内喷淋层布置均不变的条件下,烟气中的SO2吸收时间与空塔流速成反比,即吸收塔直径越大,空塔流速越低,SO2吸收时间越长,脱硫效果越好。但吸收塔直径的增加会直接导致造价升高、占地面积加大,此外,机械除雾器厂家要求的空塔流速也有一定范围,不宜过低。
  综合各种因素,烟气空塔流速宜选用3.4~3.8m/s。


2.8 其他措施
  通过对吸收塔高度及内部构件形式进行合理选型,以达到单塔最优结构形式,主要包括如下措施:
  (1)适当增加入口烟道至烟气均布器的高度,以提高均布器的整流效果;
  (2)适当增加顶层喷淋层至除雾器底部的高度,保证除雾器前流场的均布,减轻除雾器入口浆液的液滴含量;
  (3)适当增加除雾器后面的高度,保证除雾器后流场的均布。




3 结论

  通过以上理论与实践证明:采用隆达环保以单塔双区为核心的高效脱硫除尘技术,系统运行稳定,技术成熟可靠,经济性能好,完全可以实现99.3%以上的高脱硫效率。在入口SO2浓度为5000mg/Nm3的情况下,隆达环保以单塔双区为核心的高效脱硫除尘技术可保证出口SO2浓度不大于35mg/Nm3。

  隆达环保以单塔双区为核心的高效脱硫除尘技术是当前超洁净排放高效脱硫技术的选择。


4 市场上其他脱硫技术简介

4.1 双塔双循环脱硫系统

  两个循环吸收塔相对独立,两个循环吸收塔中的循环过程的控制也是独立的,避免了参数之间的相互制约,可以使反应过程更加优化,能够适应煤种变化和负荷变化,且脱硫率是两级循环脱硫去除率的叠加,从而达到一个较高的脱硫效率。



4.2 单塔三区超净脱硫除尘技术



  该技术即考虑到了脱硫效率的提高,又再顶部增加了湿式电除尘器,有效控制了粉尘的排放。

4.3  单塔一体化脱硫除尘净化系统

  单塔一体化脱硫除尘深度净化技术(SPC-3D)是北京清新环保技术股份有限公司自主研发的专有技术,该技术可在一个吸收塔内同时实现脱硫效率99%以上,除尘效率90%以上,满足二氧化硫及烟尘的超净排放要求。



高效旋汇耦合脱硫除尘技术


  离心管束式除尘技术(清新环境)

  管束筒体 —内筒壁面光洁,筒体垂直,断面圆滑,无偏心。
  增速器 —确保以最小的阻力条件提升气流的旋转运动速度。
  分离器 —实现不同粒径的雾滴在烟气中的分离。
  汇流环 —控制液膜厚度,维持合适的气流分布状态。
  导流环 —控制气流出口状态,防止捕悉液滴被二次夹带。




4.4 单塔双区高效脱硫技术与其他脱硫技术比较




 
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