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4、湿法脱硫协同除尘与湿式电除尘器在除尘中相互关系计算举例
为了说明WFGD与湿式电除尘器在除尘中的相互关系,我们举了个计算例子,按第3节“湿法脱硫喷淋液滴协同除尘机理”的关于超低排放脱硫系统的基本假设,取超低排放WFGD出口烟气液滴浓度为15mg/m3(含固量15wt%),计算液气比分别为10、12.5、15、17.5和20L/m3的WFGD进出口粉尘浓度关系曲线(注:这里是简化计算,实际应考虑塔内其他部件对烟尘的捕集作用),结果见图3所示。
WFGD的液气比越大,喷淋层协同除尘效率越高,越容易达到超低排放。对于特定液气比条件下的WFGD,WFGD进出口粉尘浓度呈线性关系,当其进口粉尘浓度在一定范围以内(较低)时,对应的出口粉尘浓度处于图中垂直网格区域,此时由高效除雾器配合即可满足WFGD出口粉尘浓度达到超低排放要求;但是在斜线网格区域时就不能满足WFGD出口粉尘浓度≤5mg/m3。
图3 不同液气比条件下WFGD进出口粉尘浓度关系
这个结果可以供设计参考,考虑实际用煤的含硫量(特别要注意低含硫量煤种)可以估算实际应用的液气比,考虑最差煤种可以估算进口粉尘浓度最高值,这样可以帮助判断是否需要配置WESP作为除尘终端把关设备。上述结果也可以供实际运行控制时参考,在正常的煤种条件下,充分发挥WFGD的协同除尘作用,同时控制好WESP的运行参数;在低硫煤、飞灰条件对除尘器不利条件下,用好WESP起到终端把关作用实现超低排放(≤5mg/m3)。
通过以上分析,我们得出如下结论:
(1)WFGD协同除尘的主要贡献是喷淋层,其除尘的核心机理是雾化液滴对飞灰颗粒物的惯性碰撞、拦截和扩散效应。通过理论计算和工程案例数据比较可看出,由于超低排放WFGD喷淋层应用了高液气比、多层喷淋层、高覆盖率等措施以及高效除雾器的配合,协同除尘效率可达到70%左右。
(2)湿法脱硫装置的主要功能定位是脱硫,除尘是协同功能。当燃用低硫煤煤种、对除尘器不利飞灰两种情况同时出现时,WFGD的脱硫与协同除尘较难兼顾,所以在粉尘超低排放技术方案选择时,不应过度依赖WFGD的协同除尘作用(设计上直接应用70%协同除尘效率是有风险的)。
(3)机械除雾器主要通过高效脱除来自喷淋层的雾滴抑制WFGD出口液滴中固体含量对排放粉尘的贡献,其液滴的临界分离粒径在20~30μm左右,对粒径更小的喷淋层出口飞灰颗粒物(≤10μm)的脱除作用很有限,起到辅助除尘作用。
(4)湿式电除尘器对颗粒物、雾滴及其他(SO3等)污染物具有高效捕集能力,在超低排放中作为终端把关设备可以应对煤种、工况变化的复杂情况。
(5)超低排放技术路线选择的核心是具体问题具体分析,在各主要治理设备中理清主要功能和协同功能非常重要,在中国煤种普遍波动较大的现实条件下,更要仔细认清协同控制中协同功能的局限性,不能简单地套用一些国外经验。
作者简介:郭 俊(1955-),男,福建龙岩人,教授级高工,注册环保工程师,享受国务院特殊津贴专家,主要从事大气污染物净化技术研究及管理工作。E-mail:junguo318@139.com
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