陕西渭河发电有限公司陕西咸阳712085
摘要：随着环保标准不断提高，单塔单循环湿法脱硫技术已无法满足低能耗、高效率的脱硫要求，故对脱硫系统进行增容改造。在石灰石-石膏湿法脱硫工艺超低排放改造过程中，采用湿式电除尘、单塔一体化超低排放改造技术、单塔双区高效脱硫除尘技术等可完全满足污染物达标排放的要求，论文主要对以上三种技术的原理及优缺点进行分析。
关键词：火电厂；脱硫；排放改造技术
1改造方案选择
石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术是目前世界上最成熟、可靠性最高、应用最广的烟气脱硫技术，我国90%以上的燃煤电厂均采用该工艺。为实现超低排放标准，主要有两种改造方式：单塔增效改造和增设新塔改造。若采用单塔双循环方案，需要对原吸收塔继续抬高，增加一层受液盘和三层喷淋层，需要截塔加高约15m。现四层喷淋层作为第一个循环，新增三层喷淋层作为第二个循环，同时，第二个循环需要增加塔外循环浆池。改造后吸收塔高度将超过50m，现有吸收塔荷载也无法满足改造需要，必须进行加固，改造困难较大，且仍需设置塔外浆池，占地面积较大；若采用增设新塔，串联塔方案，可以利用原吸收塔作为一级塔，在原事故浆液箱新建二级串联塔。
2改造路线
2.1湿式电除尘
湿式电除尘技术是一种用来处理含湿气体的高压静电除尘设备，主要用来除去烟气中的尘、酸雾、气溶胶、PM2.5等有害气体，对雾霾天气也有一定的治理作用。另一方面，由于存在脱硫浆液雾化夹带、脱硫产物结晶吸出，也会形成PM2.5。
在目前的烟气治理工艺流程中，湿法脱硫之后没有对脱硫工艺产生的细颗粒物进行控制，还有烟尘、PM2.5、SO3、汞及重金属等多种污染物直接从烟囱排出，处于一种自由开放状态，从而导致烟囱风向的下游经常出现“酸雨”、“石膏雨”等现象，或者有长长烟尾的“蓝烟”现象。因此，在湿法脱硫装置之后安装湿式电除尘是最佳选择。
湿式电除尘能够去除90%以上的PM2.5细微粉尘、SO3烟雾，并能达到几乎零浊度的排放，此外还能去除NH3、SO2、HCl等。在湿式电除尘器中，水雾使粉尘凝聚，并与粉尘在电场中一起荷电，一起被收集，收集到极板上的水雾形成水膜，水膜可使极板清灰，保持极板洁净，同时由于烟气温度降低、含湿量增高，粉尘比电阻大幅下降，故其工作状态非常稳定。与此同时，既可降低前端除尘装置的投资和运行成本，又能够解决脱硫设备前场的紧张问题，同时还需考虑清洗极板后进入吸收塔的灰尘引起浆液中毒、起泡的可能，还会加大设备、管道磨损，为避免上述现象的出现，平时运行过程中需加大设备冲洗、废水排放力度，尽可能延长设备寿命，保证系统的安全稳定运行。
湿式电除尘投运特点包括除尘效率不受烟尘性质影响，采用雾化效果良好的喷嘴，在冲洗时放电极和集尘级同时通电，可保证不产生有害的放电现象；杜绝了反电晕及二次扬尘现象的发生；无运动部件，大大降低了运行维护工作量；耗水量低，湿式电除尘配套灰处理自循环系统，用水量基本保持不变，循环水的补水量与烟气中的含尘量呈线性关系。
2.2单塔一体化超低排放改造技术
2.2.1高效旋汇耦合脱硫除尘技术
高效旋汇耦合脱硫除尘技术可均布进入吸收塔内的烟气，塔内无偏流现象且产生气液旋转翻腾的湍流空间，在此空间内气液固三相充分接触，大大降低了气液膜传质阻力，迅速完成传质过程，从而达到提高脱硫效率的目的。
旋汇耦合装置技术优势主要体现在：①高脱硫、除尘效率，均气效果远优于空塔喷淋、具备超强的传质能力；②降温速度快，经过湍流器的高温烟气快速降低40—60℃，加快SO2吸收速率；③提高烟气停留时间，可使反应更充分；④液气比较低，同等条件下比空塔喷淋低约30-40%；⑤耦合器虽会使引风机的电耗增加，但浆液循环量大幅降低；⑥对硫含量和烟气量波动的适应性强，旋汇耦合器具有超强的传质能力，洗涤效果强。
吸收塔是通过旋汇耦合器和喷淋层共同实现高效脱硫的目的，随着烟气量的增加，喷淋层的脱硫效率逐渐降低，旋汇耦合器的脱硫效率逐渐提高，所以烟气量和烟气温度波动时，系统综合脱硫效率较为稳定。
2.2.2高效节能喷淋技术
高效节能喷淋技术的优点体现在优化的喷淋布置方式，打造合理的覆盖率，单层浆液覆盖率可达到300%以上；利用高效喷嘴组合，在提升自身雾化效果的同时提高了二次碰撞的效果；设置防壁流装置，避免气液短路。
2.2.3管束式除尘技术
管束式除尘技术是指烟气通过分离器，产生高速离心运动，在离心力的作用下，雾滴与烟尘向筒体壁面运动，在运动过程中相互碰撞、凝聚成较大的液滴，液滴被抛向筒体内壁表面，与壁面附着的液膜层接触后湮灭，实现雾滴与尘的脱除。在分离器之间设置增速器、导流环、汇流环，提升气流的离心运动速度，并维持合适的气流分布状态，以控制液膜厚度，控制气流的出口状态，防止液滴的二次夹带。
2.3单塔双区高效脱硫除尘技术
单塔双区高效脱硫除尘技术利用塔内浆液pH的不同进行分区，吸收塔由上而下依次为酸性区（pH为4.9-5.5）、中性区、碱性区（pH位5.1-6.3），由分区调节器和氧化空气管道将酸碱区分开，分区的关键在于防止下部浆液向上返混，中性区被氧化充分的浆液由石膏排出泵排至脱水系统进行脱水、外输，向碱性区域注入的吸收剂，通过射流搅拌充分悬浮后由循环浆液泵抽取打至喷淋层洗涤SO2。
单塔双区高效脱硫技术特点：①适合高含硫或高效率场合；②浆池pH分区，氧化区4.9-5.5生成高纯石膏，吸收区5.3-6.1高效脱除SO2；③浆池小，停留时间为3min，并且无任何塔外循环吸收装置，配套的有射流搅拌措施，塔内无转动搅拌设施，检修维护方便；④吸收剂的利用率高、石膏纯度最高；⑤脱硫系统运行阻力低。
单塔双区高效脱硫技术对浆液喷淋区实施的强化措施包括：①喷淋层层数在3层以上，每层有充足的覆盖率，通过多层覆盖效果保证烟气在塔内横截面上得到充分的洗涤；②降低喷嘴流量，增加喷嘴密度，提高覆盖率；③选用特殊喷嘴，增强二次雾化，提高喷嘴背压，降低浆液喷淋粒径；④喷嘴布置疏密有致，以及选取合适的喷嘴型式。为防止烟气在塔壁处“短路”而降低脱硫效率，喷淋层之间设置提效环，在塔壁处阻挡短路烟气，使其向中心区域流动。空塔流速受吸收塔直径影响最大，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；流场和除雾器要求的空塔流速有一定范围，不宜过低或过高；综合各种因素，空塔流速宜选用3.4—3.8m/s。
单塔双区高效脱硫除尘技术通过不同的pH区域发挥不同的作用，既能达到污染达标排放，又有助于石膏的结晶和产生，是火电厂脱硫区域超低排放改造不错的选择。
依据本电厂脱硫区域超低排放改造路线，主要采用添加喷淋层、高效除雾器、提效环、托盘、氧化风机改造等方法结合来实现污染物达标排放。添加一层喷淋层来增加吸收塔液气比，从而延长气液接触时间和增大气液接触面积，与此同时吸收塔内压降增加、引风机电流增大。每层喷淋层处均设有用于聚拢烟气的提效环，防止烟气逃逸；塔中部设置托盘，烟气托盘是一种两相逆流筛孔板，孔径一般25-40mm，在筛孔板上表面设有高约300mm的单元隔离板，将上表面隔离成一个个单元，使烟气在托盘上表面形成泡沫层，同时浆液从中落下，气流和液流之间有规律地脉动，间歇通过下方，使吸收区的气液均匀，间接提高脱硫效率。氧化风机采用效率更高的离心风机，保证SO2吸收反应的正常进行，减少塔内结垢现象的发生，并保证石膏品质良好。
诸多电厂脱硫区域超低排放改造后会出现吸收塔溢流、起泡现象，为减少此现象的发生频率，需进行废水系统的增容改造，加大废水排放出力和提高污泥质量；严格控制除雾器冲洗频率，吸收塔液位避免过高；加强与电厂沟通，保证吸收塔入口二氧化硫和烟尘含量、工艺水品质等。
结语
以上超低排放改造技术已得到各大火电厂广泛使用，改造后出现浆液循环泵切换时出口二氧化硫降为0mg/Nm3的现象，也有电厂为避免此现象的发生采用变频式浆液循环泵，更有效、更经济、更可控的运行。
参考文献
[1]朱国宇.脱硫运行技术问答1100题[M].北京：中国电力出版社，2015.
[2]曾庭华.火电厂二氧化硫超低排放技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2017.