干货 燃煤电厂超低排放技术路线与协同脱除

1.2燃煤脱硫技术的发展

燃煤电厂脱硫方法中石灰石−石膏湿法烟气脱硫技术由于技术成熟、吸收剂来源广泛、煤种适应性强、价格低廉、副产物可回收利用等特点应用最为广泛。早期多数电厂多采用单塔脱硫系统，脱硫效率常在95%~98%之间，近年来随着技术发展，脱硫效率已达到98%以上，对含硫量w(Sar)≤1.25%

的煤种，采用单塔脱硫系统基本满足需要；但当煤种w(Sar)>1.25%或煤质变化较大时，要达到超低排放要求，则需要更高的脱硫效率，尤其是部分电厂存在燃煤硫份偏离设计值的情况，造成脱硫设施入口烟气量和SO2浓度超出设计范围[7-9]。

在新要求下必须采用新的技术才能满足超低排放标准。单塔双循环技术是让烟气首先经过一级循环进行预吸收，去除粉尘、HCl和HF，部分去除SO2，此级循环浆液pH值控制在4.6~5.0，脱硫效率一般在30%~70%[6,10-11]。

经过一级循环的烟气直接进入二级循环，此级循环石灰石相对过量，以应对负荷的变化，循环浆液pH值控制在5.8~6.4，与传统空塔喷淋技术相比，可以降低循环浆液量[8,12]。单塔双循环总脱硫效率可达98%以上。

双塔双循环技术是将2个吸收塔的浆池通过管道连接，可以在原有脱硫塔基础上新增一座逆流喷淋吸收塔实现。双塔采用不同pH值控制，前塔pH值控制在4.5~5,后塔pH值控制在5.8~6.2[4]。

双塔双循环技术可以适用于场地充裕，高硫煤的增容改造项目，该方案能有效利用原有脱硫装置，显著提高脱硫效率，避免重复建设，脱硫效率也可达98%以上[11]。

双托盘脱硫技术，即在传统的脱硫技术基础上，增加2层托盘，喷淋层喷嘴喷出的浆液由塔上部喷入并落到托盘上，烟气进入吸收塔后，首先通过塔内下层托盘，托盘产生的阻力造成气体流量均匀地分布在塔截面使浆液与烟气充分接触。部分粉尘被托盘筛孔流下来的液滴所捕获，部分较粗的尘粒沉降到塔的底部被底部液膜捕集，大部分微细粉尘与烟气一起通过小孔进入托盘上部的持液层，增加粉尘与液体的接触机会，提高脱除效率[6,11-13]。

托盘塔相对于空塔的缺点是吸收塔阻力相对较高，相应的引风机电耗较高[9]，加装托盘导致脱硫系统的阻力上升至1kPa左右，增加了脱硫运行能耗。同时为保证较高的脱硫效率，吸收塔浆液的pH值较高，使石膏结晶困难，含水率增加。

双吸收塔串联技术是通过增加一个辅塔，与原脱硫塔形成一个顺流塔与一个逆流塔的串联[14]。锅炉烟气首先进入顺流液柱塔，在此与液柱顺流接触，先去除70%SO2，然后通过连接通道进入逆流喷淋塔，在逆流喷淋塔里面烟气与浆液逆流接触，进一步脱除残余的SO2，整体脱除率达98%以上[5]。

此技术适用于高硫煤系统，但系统复杂，占地面积大，脱硫系统增加的阻力也很大，引风机或脱硫增压风机的运行能耗较高[6]。同时2级吸收塔都必须配置除雾器，否则连接烟道内会大量积浆。

单塔多喷淋技术是采用增加喷淋层数和增大喷淋密度2种方式来增加吸收塔的液气比。提高液气比相当于增大了吸收塔内的浆液喷淋密度，从而增大了气液传质表面积，强化了气液两相间的传质，提高了系统的脱硫效率[5]。但是液气比增大会促使循环泵流量和吸收塔阻力增大，增加电耗，这点在改造过程中也必须予以考虑[9]。

1.3颗粒物脱除技术的发展

低低温电除尘技术最早在日本研发并应用于三菱公司解决其排烟和SO3引起的酸腐蚀问题，随后被引进国内。国内燃煤电厂机组设计的排烟温度一般为120~130℃，燃用褐煤时的温度为140~170℃，但机组实际运行排烟温度普遍高于设计值，也远高于烟气酸露点温度。

排烟温度偏高，造成锅炉效率下降、电除尘器除尘效率下降、脱硫耗水量增加等问题[8]。低低温电除尘器技术不仅可以避免上述这些问题，而且测试表明可有效降低粉尘比电阻从而提高脱除效率。通常烟气经过空预器后的区域被称为低温区间(120~150℃)，而低低温电除尘技术是在空预器之后、电除尘之前加装低温省煤器或烟气换热装置(GGH)，将电除尘入口烟温进一步降低至90℃左右(即低低温区间)。

烟气换热装置采用2级换热器系统：第1级布置在除尘器的进口，将烟气温度从120℃冷却到95℃；第2级布置在烟囱入口前的水平烟道，加热脱硫后的净烟气，烟气温度由47℃上升到72℃，净烟气经GGH加热后冷凝酸液量减少，不会对烟囱产生太大影响[7,15]。

如采用低温省煤器，则布置在空气预热器之后、除尘器之前的水平烟道上，烟气温度由120℃下降到90℃。凝结水从#7低压加热器入口和出口处引出2路水，混合后达到70℃，作为烟气余热回收装置的入口水(经过加热后水温由70℃提高到105℃)，然后进入#6低压加热器入口凝结水管。

加热低压给水可以减少抽汽，增加汽轮机做功，降低煤耗[16-17]。一般烟气进入电除尘器温度不宜低于85℃。当烟气温度低于80℃时，灰的流动性会变得很差，易产生灰斗堵灰情况，下部气力输灰系统也存在问题；且降温幅度较大时，烟气冷却器投资上升，经济性变差[18-19]。

湿式电除尘器布置在烟气脱硫塔之后，与干式电除尘不同，极板上形成水膜会大幅度提高电除尘器内放电电流，细颗粒的荷电能力得到增强并进一步提高脱除效率。同时在水汽条件下细颗粒团聚作用加强，粒径不断增大，荷电量增加，在电场力的作用下迅速抵达沉淀极，然后在重力和水膜、冲洗水的作用下随流而下落入下部积液槽[4]。

在湿式电除尘器中，由于水雾的存在，水覆盖金属表面后，将原来的“金属一空气”界面分割成“金属一水”界面和“水一空气”界面，降低了金属表面的发射电子势垒，使之能在低电压下发生电晕放电[20-21]。

其次，由于水雾的存在，水的比电阻相对颗粒较小，水雾与粉尘结合后，使得粉尘比电阻下降，一旦形成大颗粒，更容易被捕集[22-23]，因此湿式电除尘器的工作状态会更稳定。

电袋复合除尘器对颗粒物的脱除不是简单的静电除尘加袋式除尘，是在充分消化吸收两者机理优势的基础上，将电除尘的荷电除尘及袋除尘的过滤拦截机理有机结合的一种的除尘技术[24]。它充分利用前级电场除尘效率高和对颗粒荷电的特点，细颗粒物在经过电场区时发生极化和凝并，极化的细颗粒物聚并形成大粒径颗粒[25]。

利用电场除掉烟气中80%以上的烟尘，可以大幅度降低进入布袋除尘区烟气的含尘浓度，剩余10%~20%的细颗粒由后级滤袋过滤捕集，大大降低了袋区负荷及避免粗颗粒对滤袋的冲刷磨损，并有利于改善滤袋表面粉饼层结构[26]。

延伸阅读：

燃煤电厂烟尘超低排放技术路线比选研究

超低排放技术路线那么多 到底如何选

燃煤电厂烟气污染物超低排放技术路线分析