以袋式除尘为核心的大气污染协同控制技术

摘要：我国创新发展的新思路推动大气污染治理模式从单项治理向协同控制转变。论述了近十年来我国在冶金烧结炉、垃圾焚烧炉、燃煤锅炉等多个领域开展协同控制所取得成绩和已形成的技术路线。技术经济分析比较表明:袋式除尘以其稳定高效的除尘功能和对多污染物的协控能力,是所有协同控制技术路线中应用广泛、有效的主流技术。

1 概述

回顾全球大气污染治理，共经历4个发展阶段：1)烟尘治理；2)SO2、NOx等单项治理；3)烟气多污染物协同治理；4)循环经济可持续发展。当前发达国家正从烟气多污染物协同治理走向循环经济可持续发展阶段，我国稍有滞后，正从SO2、NOx等单项治理走向烟气多污染物协同治理阶段。

单项治理有很多弊病。如SCR使SO2／SO3的转化率从1％提高到3％，氨逃逸(≥3ppm)生成黏性硫酸氢铵(ABS)，影响脱硫除尘效果；因ESP除尘效率不稳定等问题，引起WFGD喷嘴、塔壁及除雾器积垢堵塞，影响脱硫效应和石膏副产品的品质，产生PM， 二次尘，烟囱排放“石膏雨”或蓝烟；业主多次重复立项投资，场地拥挤，建设费、运行能耗、维护检修费大幅度增加等。协同控制可以有效克服这些弊端，提高技术经济性价比，获取良好的环境经济综合效益。

2010年5月1 1日，国务院办公厅转发环境保护部等九部门《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量指导意见》，首次提出二氧化硫、氮氧化物、颗粒物和挥发性有机物等多污染物协同控制要求，以解决空气污染治理“头痛医头、脚痛医脚”的问题。《国家环境保护“十二五”规划》(国发[2011]42号)明确提出：“开展多种污染物协同控制，实施区域大气污染物特别排放限值” “深化颗粒物污染控制，推进燃煤电厂、水泥厂除尘设施改造，钢铁行业现役烧结(球团)设备要全部采用高效除尘器”。

多污染协同控制是个大课题。不同行业工艺过程相异，排放源成分不同，应采用不同的组合方式。地区经济、能源条件不同也需要采用不一样的主流技术。近十年来，我国已在烧结炉、水泥窑、垃圾焚烧炉、燃煤锅炉等多个领域开展了多污染物协同控制的试点，并取得一定成绩，逐步形成多种流派的协同控制技术路线。不同技术路线之间的差异在于基本理念和所采用的核心技术，袋式除尘器(包括电一袋复合除尘器)是干式除尘设备，具有稳定高效的除尘功能和对多种污染物的协同控制能力，以“袋式除尘为核心的多污染物协同控制技术路线”专注的是过程各环节的有效控制和相互匹配，而不是寄希望于“末端控制”，达到总体技术经济性能优良。

(2)核心技术

该组合的核心技术是低低温电除尘器和湿式电除尘器(酌情选配)。设两段式换热器(MGGH)：前段降温、调比电阻，作为低低温电除尘器提效措施；后段升温，防止烟囱出现“石膏雨”。

该组合的优点是对锅炉型式、煤种及燃烧工况具有广泛的适应性，藉助湿电的末端收敛控制，可稳定达到多污染物超低排放要求；缺点是一次投资高、能耗大、占地多、运行费用高，存在磨损、腐蚀、堵塞的风险，维护工作量大。应进行技术经济比较，慎重决策。

(3)工程应用

低低温电除尘超低排放协同治理技术适用于燃煤电厂大型机组新建或超低排放改造工程，至今已设计使用30多台／套，其中1000MW级有6台／套，半数以上已投运。浙能嘉华公司嘉兴电厂三期7#、8=I}一IO00MW机组超低排放改造项目是这一技术路线的典范，2014年6月投运。在满负荷运行条件下，中国环境监测总站的测试结果：NOx23.67mg／Nm 、SO215.1mg／Nm 、PM3.08mg／Nm3，达到最严(50mg／Nm3、35mg／Nm3、5mg／Nm3)的超低排放要求。

4.2 以单塔一体化湿法超净脱硫除尘为核心的超低排放协同治理技术

(1)协同治理组合

前脱硝(SCR)+电除尘(ESP)+超净湿法脱硫(SJ—WFGD)，是燃煤锅炉烟气超低排放协同治理的实用型配置，特别适用于老系统改造，工艺流程见图4。

(2)核心技术及特点

该组合的核心技术是单体三区湿法脱硫塔，在常规单体二区(吸收区、氧化区)的基础上，顶部增设第三区，高效耦合静电除尘器(电除雾器)或组合式机械除雾器(由设在塔顶的管式除雾器、屋脊式除雾器和设在出口水平管内的板式除雾器联合组成)。最近研发成功的SPC一3D单塔一体化超净技术是这一技术路线的另一种组合型式，在一个塔内集旋汇耦合、高效喷淋和管束除尘除雾三项技术于一体，实现了脱硫、除尘协同控制、深度净化。

利用三区布置湿法超净脱硫塔或SPC一3D单塔，在高效脱硫的同时，有效除去PM2.5、SO2及二次尘，防止形成“石膏雨” ，具有协同控制功效。单塔结构紧凑、

占地少、投资省、运行费用低、不增加废水处理设施，特别适用于提效改造。缺点是：当上游ESP除尘效率不稳定、出口粉尘浓度较高时，会造成脱硫塔积灰堵塞，严重影响脱硫效果和正常运行，除雾器负超荷失效。

(3)工程应用

三区湿法脱硫塔超低排放协同治理技术可在脱硫装置协同脱除SO2、PM2.5、 细微颗粒物、石膏浆液、SO气溶胶、氨气溶胶和重金属等固体颗粒物，实现多种污染物超低排放。在上海某2×65t／h燃煤锅炉小试的基础上，已在多家电厂的中小型机组上推广应用。邢台国泰发电11#一300MW机组电除尘提效改造项目选用三区脱硫塔高效电除雾协同治理工艺，实测脱硫塔脱硫效率99.32％，静电除雾器出口粉尘排放浓度3.2mg／Nm3，达到超低排放要求。

至今使用SPC一3D单塔一体化超净技术对老系统进行提效改造的燃煤机组已有近20多台。其中神华安庆电厂3}}、4{}一1000MW机组用SPC一3D技术升级改造，2015年5-6月分别通过168满负荷试运行，集控中心显示：NOx排放浓度~<20mg／Nm3、SO2排放浓度~<5mg／Nm3、烟尘排放浓度≤3mg／Nm3。而重庆万州电厂1#一1000MW机组于2015年2月9日投入168试运行，即刻出现脱硫“烟囱雨”问题，地面泛起涟漪斑痕，有待改进完善。

4.3 以超净电袋复合除尘为核心的超低排放协同治理技术

(1)协同治理组合

前脱硝(SCR)+降温(FGC)+超净电袋复合除尘(ESP+BF)+超净湿法脱硫(WFGD)+升温(FGR)，是燃煤锅炉烟气超低排放协同治理的创新型配配置，工艺流程见图5。

2002年3月通过国家“863”课题验收，2013年10月在乌鲁木齐召开“中外技术交流会”，重点推介LID协同治理技术，2013年12月该技术被科技部评为“国家级先进燃煤烟气净化技术”。2013～2014年中石化广州分公司先后对1#、2#的465t／h循环流化床锅炉进行升级改造，选用LJD—FGD循环流化床脱硫超低排放协同治理技术，并增设了催化氧化装置COA，l68小时运行检测结果显示，各项指标全面达到超低(50mg／Nm 、35mg／Nm 、5mg／Nm )排放要求。2014年10月中国环保产业协会在广州石化组织召开《全国燃煤烟气超净排放现场研讨会》予以总结推广。至今，我国已有130余台／套投入正常运行。

4.5 技术经济比较

燃煤锅炉烟气超低排放协同治理技术路线的优缺点及技术经济综合比较见表2。

5 结语

我国大气污染源多，成因复杂，大气污染防治需从单项污染物治理向多组份协同控制转变，从末端治理向全过程控制转变，从城市单打独斗向区域协防协控转变。

相对于污染物单项治理，多组分协同控制是一个全新的课题。近1O年来，我国已在烧结炉、水泥窑、垃圾焚烧炉、燃煤锅炉等多个领域开展了多污染物协同控制的研究开发，取得了一定成绩，并逐步形成多种流派的协同控制技术路线。尤其在燃煤锅炉领域，以“超低排放”为热点，推出4种协同控制技术路线，各有技术特色和示范工程。

不同技术路线采用不同主流技术，可以达到同样的治理效果，但是，深究其综合技术经济性能，体现的“性价比”是不一样的。不能否认，袋式除尘(包括电袋复合除尘)是在所述协同控制技术路线中应用越来越广泛、最有成效的主流技术，这归功于袋式除尘器是一种干法除尘设备，具有稳定高效除尘功能和对多种污染物的协同控制能力，综合技术经济性优良，性价比最高。因此， 以袋式除尘为核心的协同控制技术必将成为我国大气污染治理可持续发展的一条正确技术路线。