薛艷龍 楊 華

承德市環(huán)境科學(xué)研究院

國(guó)電灤河電廠燃煤機(jī)組脫硫后煙氣顆粒物特征及深度治理方向分析

薛艷龍 楊 華

承德市環(huán)境科學(xué)研究院

通過(guò)研究脫硫后顆粒物形成機(jī)理及排放特點(diǎn)。找到顆粒物“超低排放”研究方向。證明制約“超低排放”實(shí)現(xiàn)的主要因素為脫硫副產(chǎn)物、氣溶膠的形成以及顆粒物粒度過(guò)細(xì)等。重點(diǎn)研究方向應(yīng)放在采用先進(jìn)的末端治理措施和控制細(xì)顆粒物的再次形成兩個(gè)方面。

超低排放；脫硫；煙氣

1.前言

京津冀地區(qū)重污染天氣已經(jīng)嚴(yán)重影響居民生活和社會(huì)形象。燃煤電廠作為污染物排放大戶，也提出了日趨嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。2015年，河北制定了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB13/2209-2015)，其中煙塵的排放濃度限值已經(jīng)接近零，現(xiàn)有機(jī)組的煙氣治理設(shè)施主要以脫硝+電、袋除塵+脫硫工藝組合為主。要達(dá)到近零排放的水平需要進(jìn)一步提升治理技術(shù)。技術(shù)提升要求對(duì)脫硫后顆粒物排放特征必須進(jìn)一步的研究，已確定最佳治理工藝。

2.原有工程及治理效果

2.1 機(jī)組情況

灤河電廠位于河北省承德市雙灤區(qū)，目前電廠現(xiàn)役機(jī)組為五期#1、#2機(jī)組2×330MW，六期#3機(jī)組1×330MW機(jī)組，總裝機(jī)容量為990MW。本次研究主要針對(duì)#3機(jī)組。國(guó)電灤河熱電有限公司#3機(jī)組鍋爐主設(shè)備為上海鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的SG-1110/18.4-4013型鍋爐，該鍋爐為亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)，擺動(dòng)燃燒器四角切圓燃燒，固態(tài)排渣，全鋼構(gòu)架，緊身封閉。

2.2 入爐煤質(zhì)

國(guó)電灤河發(fā)電廠#3機(jī)組入爐煤質(zhì)(企業(yè)自測(cè)-收到基)，情況如表1：

2.3 原有煙氣治理措施

國(guó)電灤河電廠#3機(jī)組，鍋爐煙氣采用SCR脫硝設(shè)施+干式電除塵+袋式除塵+石灰石/石膏法脫硫設(shè)施處理。顆粒物排放設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)≤30mg/m3。根據(jù)#3機(jī)組CEMS實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，機(jī)組總排口顆粒物濃度在9-19mg/m3，個(gè)別時(shí)段達(dá)到20-26mg/m3，平均15.37mg/m3。脫硫塔對(duì)顆粒物的補(bǔ)集效率為56.7%。

3.脫硫后顆粒物特征分析

3.1 原有治理設(shè)施顆粒物去除效果及原因

#3機(jī)組采用電袋除塵組合+濕法脫硫組合煙氣工藝，排放濃度已經(jīng)低于20mg/m3。脫硫塔對(duì)電袋除塵后的去除效率僅為50-60%，去除效率并不高。主要原因是電袋除塵效率較高，大顆粒物基本上已經(jīng)脫除，剩余顆粒物粒徑主要分布在5μm以內(nèi)，且以3μm以內(nèi)為主，而濕法脫硫?qū)?-5μm以上的顆粒物脫除效率區(qū)間是70-80%，對(duì)3μm以下顆粒物僅能達(dá)到30%以上。另外企業(yè)采用石灰石/石膏法脫硫工藝，必須考慮除霧器對(duì)脫硫石膏及其副產(chǎn)物的去除、剩余脫硫劑的去除以及氣溶膠物質(zhì)的形成。

3.2 石灰石/石膏法脫硫后煙氣顆粒物成分

通過(guò)對(duì)脫硫過(guò)程化學(xué)反應(yīng)過(guò)程分析及有關(guān)科研單位實(shí)測(cè)結(jié)果說(shuō)明，使用石灰石粉劑作為脫硫劑的濕法脫硫，脫硫后煙氣含有CaSO4、Ca2(CO3)SO4·H2O、CaSO4·H2O、Ca(HSO4)2、CaSO3·H2O、Ca3(SO3)2(SO4)(H2O)12等物相，說(shuō)明脫硫生成的各種副產(chǎn)物及其未反應(yīng)的CaCO3部分以晶體形態(tài)洗出，并雖脫硫尾氣排放。東南大學(xué)采用電稱低壓沖擊器(ELPI)測(cè)量結(jié)果顯示，使用石灰石粉劑脫硫時(shí)，煙氣中各粒級(jí)段細(xì)顆粒物濃度均高于洗滌段，說(shuō)明脫硫副產(chǎn)物能夠使煙氣中細(xì)顆粒物濃度增加。

另外，脫硫塔中由于濕度較大，加之一些副反應(yīng)造成在洗滌段便開(kāi)始產(chǎn)生氣溶膠顆粒，也可使脫硫后煙氣中顆粒物指標(biāo)增加。這種影響在氨法脫硫中較明顯，但是有資料表明石灰石作為脫硫劑使用時(shí)，也有出現(xiàn)。脫硫后煙氣中含有石膏類產(chǎn)物燃煤飛灰僅占40%，10%為石膏組分，其余占約占50%。

3.3 脫硫后煙氣顆粒物的特征小結(jié)

盡管工程采用了電袋除塵器組合預(yù)除塵方法，顆粒物排放能夠輕松達(dá)到特別限值要求。但是由于受脫硫副產(chǎn)物、氣溶膠等因素影響，在脫硫過(guò)程中，還會(huì)出現(xiàn)顆粒物反增現(xiàn)象。因此，脫硫塔對(duì)的顆粒物的去出效果不明顯。并且排放粒徑主要為細(xì)顆粒物。

4.深度治理研究方向

4.1 治理難點(diǎn)

通過(guò)對(duì)脫硫后煙氣顆粒物排放情況的分析，深度治理穩(wěn)定到到顆粒物排放濃度≤10mg/m3的要求，主要治理難點(diǎn)在于：(1)細(xì)顆粒物難以捕捉，常規(guī)除塵方式技術(shù)難度大；(2)脫硫塔在采用石灰石作為脫硫機(jī)時(shí)，除塵效率不明顯，切副產(chǎn)物和氣溶膠影響排放指標(biāo)；(3) 煙氣中常規(guī)煙塵組分，僅占40%，很難在通過(guò)改進(jìn)前段除塵系統(tǒng)提高治理效率。

4.2 治理研究方向

在改進(jìn)原有除塵裝備效果不可能理想的情況下，應(yīng)考慮采用新的技術(shù)工藝裝備，提升末端治理級(jí)別：(1)前段處理效率已經(jīng)很高，重點(diǎn)治理位置應(yīng)放在脫硫塔后段及末端煙道，重點(diǎn)提升除霧器效果，并考慮增加脫硫后除塵設(shè)施，如濕式電除塵、旋流除霧裝置等；(2)控制溶膠形成，如提供過(guò)飽和蒸汽等措施；(3)煙氣濕度大，具有一定腐蝕性，應(yīng)考慮防腐。

5.結(jié)論

通過(guò)對(duì)石灰石/石膏法脫硫后煙氣顆粒物排放特點(diǎn)的研究分析，說(shuō)明制約“超低排放”實(shí)現(xiàn)的主要因素為脫硫副產(chǎn)物、氣溶膠的形成以及顆粒物粒度過(guò)細(xì)等。實(shí)現(xiàn)“超低排放”重點(diǎn)研究方向應(yīng)放在采用先進(jìn)的末端治理措施和控制細(xì)顆粒物的再次形成兩個(gè)方面。

表1