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湿法脱硫和湿电除尘器一体化布置

作者:未知

  摘 要:晋中市是京津冀大气污染传输通道2+26城市之一,废气排放需要达到一定标准,即由市内所有燃煤发电机组产生的大气污染物,总排放量必须达到超低排放要求。而现有的脱硫、除尘器设施显然达不到這一标准,本次改造工程采用湿法脱硫去除二氧化硫和部分颗粒物后,通过湿式电除尘器对排放气体进行二次处理,湿式电除尘器不仅可以有效地捕捉废气中的尘滴和微笑的尘土颗粒,同时还可以去除SO3等小分子的酸性气体。常见的湿式电除尘器通常有两种,分别是板式的和蜂窝式的,但由于施工场地具有一定的限制,为了符合场地的现有条件,技术人员经过探讨后决定将本工程采用脱硫塔上加蜂窝式湿式静电除尘器的一体化布置方式。
  关键词:湿法脱硫塔;静电除尘器;一体化布置
  根据国务院第114次常务会议精神及《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》,要求到2020年,全省燃煤发电机组大气主要污染物排放确保达到超低排放标准。山西焦煤环函[2017]288文件《2017年环境保护工作要点》及《晋中市大气污染防治2017年行动计划》,汾西矿业集团发电厂对现有湿法脱硫塔进行改造,并在塔顶新增湿式电除尘器,采用一体化布置,达到SO2排放浓度小于35mg/m3,尘排放浓度小于5mg/m3的超低排放标准。
  1 湿式电除尘器的发展情况及工作原理
  湿法电除尘器的位置通常位于脱硫塔和排烟装置之间,目的是为了有效去除潮湿废气中的尘、酸雾、水滴、PM2.5等小体积颗粒物。曾早在60年代时,就有一部分工厂引进了这种技术,并用以硫酸生产和冶炼金属,通过去除废气中的硫酸雾,进而达到净化工艺烟气的目的,在1986年后开始逐渐应用于燃煤发电中,这项技术后来被日本等国家相继引入并得到迅速发展。虽然我国从20世纪60年代就开始了对静电除尘器的研究和应用,但由于社会发展过慢科学技术一直跟不上国际潮流,这种情况一直持续到80年代才得以改善,随着科技人才的不断努力,技术交流的不断增多,我们改进了静电除尘技术,积极吸取国外先进的科学理念,终于使得静电湿式除尘器得到了突飞猛进的发展。
  湿法除尘和干法除尘原理上没有区别,都是通过电晕放电的方式使得气体分离,并让气体在放电极和收尘极之间进一步形成稳定的电晕,这时处于这个区域的污染物颗粒都会携带电荷,然后汇聚到收尘极一端,方便收集。虽然湿法除尘与干法除尘原理一致,但对收集到的粉尘却有截然不同的清除方式。湿法电除尘主要使用水洗,用冲刷的方式达到清洁的效果,而干法电除尘由于设备本身的限制只能通过拍打,清扫等方式除去污垢,进行收尘。与其他除尘器相比,湿法电除尘器由于水的电阻较小,当水滴与粉尘结合后,高比电的粉尘会下降比电阻,保证了工作状态的稳定性;通过水流冲洗,还可有效避免二次扬尘及反电晕现象的产生;除了这些情况,湿法电除尘还有一个优点在于它的内部没有可以转动的零件,所以在极大程度上提高了设备的安全性能,为设备的使用赢得了更长的时间,同时湿法电除尘对重金属、PM2.5和SO3都具有很高的脱除效率。
  2 湿式电除尘器和脱硫塔一体化布置的优点
  湿式电除尘器近几年应用比较广泛,然而本电厂的场地狭小,烟道布置紧凑,新建脱硫塔及湿式电除尘的场地也并不富余,因此,如何使得湿式电除尘器在狭小的空间中得以发挥自己的性能与优势,成为令技术人员头疼的问题。在经过长时间的摸索研究后,技术人员决定把湿式除尘器安装在脱硫塔顶上,采用一体化布置,相信这会是一个不错的选择。
  另外脱硫吸收塔排出的烟气通常是含酸性腐蚀性气体的湿烟气,随着国家节能减排的不断推进和环保指标的日益严格,特别是在无GGH湿法脱硫低温吸收塔中,排出的烟气中含酸湿烟气对烟囱损害较大,所以为保证工作的安全性,烟囱的防腐质量一定要高,与此同时,如果在吸收塔顶部配置一台静电湿式除尘器,不仅可以捕捉SO3等酸性气体,还可以降低对烟囱及烟道的腐蚀程度。
  此外湿式电除尘器具有脱汞和其他重金属的功能,随着环保要求的日益严格,烟气的中汞含量必然是将来的监测内容,提前采用一体化布置可以节省将来脱汞烟气改造的环保费用。
  采用脱硫湿电一体化布置有以下几个优点:①节省场地,为除尘设备的整体设计提供了便利;②降低阻力,脱硫的出口和湿式电除尘器的入口同一段烟道;③节约成本,减少烟道的布置,只需对脱硫塔进行加固;④节约用水,湿式电除尘器冲洗水可以作为吸收塔补水,充分利用,且无废水排出;⑤安装方便,湿式除尘器采用的是仿蜂窝结构,安装时只需要在脱硫塔上增加一个圆形变径,而运行通过正六边形的导电玻璃钢管组,在最大程度上达到除尘的效果。
  3 一体化布置的结构形式
  原烟气由吸收塔下部进入,经脱硫塔充分洗涤降温后,自下而上进入湿式电除尘器。湿式电除尘器入口设有均布装置,将饱和湿烟气均匀导入高压电场,并经高压电场深度净化后,烟气沿湿法电除尘器上部烟道排入烟囱。
  ①壳体:脱硫塔和湿式电除尘器壳体均采用碳钢衬玻璃鳞片,此壳体内衬即具有良好的耐腐蚀、阻燃性能,不会脱落,影响正常运行,又具有较高的强度、刚度,可保证设备长时间、稳定运行。同时在壳体内部还设有喷淋装置包括气流导流板、整流板和阴极系统等;②阳极:湿式电除尘器的阳极是对边为350mm的正六边形管,高度为4.5m。通常情况下技术人员会选择高性能的导电玻璃钢材料作为阳极的生产材料,因为这类材料具有轻质高强、导电性能优异等特点。同时还具有耐化学腐蚀、耐温高、易制作、不变形,阻燃性能好,使用寿命长等特点;③绝缘子室:绝缘子室采用清扫风+绝缘碍子形式,使绝缘性更好,故障率更低;④阴极系统:阴极系统由上部框架、下部框架、阴极线、吊杆等组成。阴极线拟采用高效芒刺极线,可保证在湿式电除尘器以较高的流速经过阴极系统时,不仅具有高效的除尘、除雾效率,还能保证不会产生反电晕现象。
  4 一体化布置在本电厂中的运用   4.1 工程概况及改造方案
  4.1.1 工程概况
  作者所在的电厂在2×220循环流化床燃煤机组项目中,原烟气配套除尘设备为干电除尘+布袋除尘器,采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺,在考虑了场地限制、除尘效率稳定性和投资费等多方面的因素后,最终采用了脱硫塔上部加立式湿法电除尘一体化方案进行改造。
  4.1.2 湿式电除尘入口烟气参数
  湿式电除尘入口烟气参数,见表1。
  4.1.3 改造技术方案的主要内容
  加高脱硫塔筒壁,在其上部设置立式湿电除尘器。在塔筒内设置有阴极系统、阳极系统、烟气均布系统、电气系统等。增设除尘器外围辅助系统,主要有电场顶部的喷淋系统和绝缘子箱热风吹扫系统。
  4.2 湿电除尘器主要技术参数
  湿电除尘器主要技术参数,见表2。
  4.3 改造效果
  2017年10月实施脱硫塔及湿电一体化技术改造,并顺利投入运行,2018年3月,经测试结果表明,在锅炉负荷为2×220t/h时,湿式电除器出口烟尘浓度仅为3.0mg/N m3,本体压力降为220Pa,除尘效率达到85%,效果极为显著,该项目是脱硫塔及湿式电除尘一体化技术成功应用的一个案例。
  5 结论
  通过湿法脱硫及湿式电除尘一体化技术的运用,既解决了超低排放项目改造过程中场地狭小的问题,又使得湿式电除尘的冲洗水和废水可以为脱硫塔综合利用。同时,对于PM2.5、SO2、SO3气溶胶和固态重金属颗粒物等都具有良好的收集效果,相比其他除塵结构脱硫塔一体式结构的设计方案,由于它本身设备体积小、造价低等优点更受人们的喜爱和支持。改造后烟尘排放浓度仅为3.00 mg/Nm3,效果显著。可为其他电厂提供超低排放改造提供借鉴。
  参考文献:
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  [3]许怀鹏,张永福,李如飞.湿法脱硫系统超低排放改造后化学工艺参数的优化[J].冶金动力,2019(03):59-60+64.
论文来源:《中国化工贸易·上旬刊》 2019年4期
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