摘要：近年来，气污染越来越严重，尤其是在城市中，这对人们的健康和日常的生活来说是有较大威胁的。我国大气环境不断恶化，如雾霾等恶劣天气状况频频出现，已严重影响到人类的居住环境健康安全。而火力发电厂由于大量的使用煤炭成为大气污染的最主要来源，因而环保部门对其烟气排放的要求越来越严格，尤其是近几年颁布的“超洁净排放”标准，这对传统火电厂提出了烟气排放系统“超洁净”改造升级的要求，本文主要阐述了我国现普遍采用的湿法脱硫系统的烟气治理现状以及实现“超洁净排放”的改造措施。
关键词：湿法脱硫系统；除尘；超洁净排放
我国城市的大气环境污染问题较为突出，严重的影响了城市的大气环境的质量，同时也对人们的日常生活和身体健康造成不同程度的影响。改造我国煤炭发电厂是使用煤炭资源最多的地方，同时也是二氧化硫、氮氧化物、烟尘等空气污染物排放最多的地方。近年来，我国大气环境不断恶化，如雾霾等恶劣天气状况频频出现，已严重影响到人类的居住环境健康安全。而火力发电厂由于大量的使用煤炭成为大气污染的最主要来源，因而环保部门对其烟气排放的要求越来越严格。为了减轻环境污染的现状，加强节能减排的改造，国家发改委联合相关环保部门共同联合下发了关于《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020 年）》的文件，其中明确提出，要求我国现有的燃煤火力发电厂的空气排放污染物的总浓度必须达到燃气汽轮发电厂的烟气排放标准，即烟尘＜5 mg/m3、二氧化硫＜35 mg/m3、NOx＜50 mg/m3。早在 2013 年 12 月底，浙江省就提出有关《大气污染物防治行动计划（2013-2017 年）》的相关文件，其中明确提出，现有使用的 60 万千瓦以上的火力发电机组必须在2017 年前完成电厂的烟气污染物清洁排放的技术的改造，并且最终排放值达到燃机发电机组的污染物排放标准。据初步测算，“超洁净改造”每度电增加运行成本仅在 0.005～0.01 元左右，而其带来的社会效益、环保效益和经济效益确是无价的。脱硫技术的选择对于烟气的处理效果具有重要影响，目前，世界各国的火力发电厂烟气脱硫主要采用的是湿法烟气脱硫技术，大约占 85%左右，其中，石灰石 - 石膏法大约在 36.7%，采用其他湿法技术的大约占48.3%，以湿法脱硫技术为主的国家主要有日本（98%）、美国（92%）和德国（90%）等。因而，对湿法脱硫技术对除尘的影响进行相关性的研究对于实现电厂烟气“超洁净排放”具有重要意义，本文主要分析探讨了现有传统的火力发电厂面临的除尘问题以及提出相关指导性建议，以期为后期相关环保工程提供参考。
1 湿法脱硫除尘系统
现状目前，我国的燃煤火力电厂的烟气治理主要使用的典型工艺就是先脱硝，再电除尘，最终湿法脱硫，清洁尾气烟囱排放。脱硝的过程主要是去除 NOx，然后电除尘的阶段主要负责大气的烟尘颗粒物的筛滤及捕捉，最终的湿法脱硫的阶段主要是用来去除 SOx 污染物。然而，由于脱硝阶段的催化剂原因，会发生SO2污染物氧化为 SO3的反应，从而使得整个湿法脱硫排放尾部的烟气 SO3明显变多。并且脱硝还原剂氨气在使用中会有部门侧漏逃逸的现象。现行传统的脱硫脱硝除尘工艺中，三氧化硫以及泄露的氨气并不能够得到合理的控制和去除。在湿法脱硫阶段，对于控制排放尾气的污染状况，会产生两方面作用，首先脱硫阶段可以通过喷淋除雾系统的洗涤作用除去部门大颗粒的颗粒污染物，另一方面，也会有部分浆液会随着雾化不完全形成夹带，并且导致脱硫的产物再次析出，最终导致 PM2.5空气污染。脱硫系统并不能有效的去除三氧化硫空气污染，吸收塔的设计的除雾及喷淋系统其对污染物的去除效果非常有限。大量 SO3污染物的存在，最终通过烟囱排放，部分处于酸露点以下的 SO3尾气，会直接在烟囱内冷凝，最终导致烟囱的腐蚀。由于现使用的湿法脱硫脱硝除尘系统的治理汞、SO3以及 PM2.5的能力非常有限，从而会造成烟囱排放风向地下游区域会经常出现石膏雨、酸雨等恶劣天气现象。
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2 湿法脱硫除尘系统提效措施
2.1 后置湿式电除尘
目前，在我国的烟气治理传统典型工艺流程中，在湿法脱硫之后并没有对最终脱硫系统所产生细小的悬浮空气颗粒污染物进行严格的控制，而是直接走尾部的烟囱直接排出，完全处于一种未经任何封闭处理，完全自由开放情况。因而，我们在脱硫系统之后，再增加一道湿式电除尘的阶段，将其作为最后一道环保技术把关。
湿式电除尘的工作原理与干式电除尘器的原理相似，湿式电除尘在工作时，主要是水雾使粉尘凝并，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，水膜使极板清灰，保持极板洁净。同时由于烟气温度降低及含湿量增高，粉尘比电阻大幅度下降，因此湿式电除尘器的工作状态非常稳定。由于湿式电除尘器采用水流冲洗，没有振打装置，不会产生二次扬尘。根据国外相关文献，湿式电除尘器对酸雾、有毒重金属以及 PM10，尤其是 PM2.5的微细粉尘有良好的脱除效果。所以，可以使用湿式电除尘器来控制电厂 SO3酸雾，同时还具有联合脱除多种污染物的功能。湿式电除尘器能够解决湿法脱硫带来的石膏雨、蓝烟问题，缓解下游烟道、烟囱的腐蚀，节约防腐成本。其性能稳定可靠、效率高，可有效收集微细颗粒物、重金属、有机污染物等，烟尘排放可达 5mg/m3以下，实现超低排放，彻底解决烟囱排放问题，达到“一劳永逸”的效果。
2.2 除雾及喷淋系统的改进
2.2.1 除雾系统的改进
加强除雾系统的级数，通过管式与屋脊式二级混合联用或进行三级甚至多级叠加运用的方式，来改善除雾系统的除雾效果。管式除雾器能够快速筛滤粒径在 500μm 左右的雾滴，置于除雾系统的最前端，一方面可以将大粒径颗粒除去，缓解后续下级除雾器的负担，另外一方面可以起到均衡系统气流流速的作用，确保后续精密除尘系统的工况稳定运行，从而提高整体的除雾效率。对于多级除雾系统，如三级除雾系统，也可类似于上述二级联用除雾系统进行运作，对各级各阶段的除雾器进行主要去除对象进行区分，达到首先对系统中的粗大颗粒依次去除，再到最终的精细小微颗粒的去除，从而提高最终除尘效果。根据相关调查显示，通过增加除雾器级数的方式，能够使最终的雾滴浓度达到 50mg/m3以下。其次，也有相关研究学者通过改进除雾器在脱硫吸收塔内的布置方式，使得吸收塔内的雾滴能够无死角的经过除雾器，同时，也有研究发现，适当增加除雾器与上层烟气出口以及下层喷淋层的距离，可以在一定程度上提高除雾的效率。
2.2.2 喷淋系统的改进
湿法脱硫的除尘效率和吸收塔内的喷淋系统也有很大的关联，喷淋系统主要是用来截留并捕捉吸收塔内的烟尘，因而，提高吸收塔内的喷淋效果可以很大程度上降低上层烟气出口处的烟尘浓度。目前，最常用的两种解决方案就是增加喷淋系统喷嘴和改进喷嘴结构。增加喷嘴主要是通过增加喷淋系统的喷淋点位来提高系统的喷淋密度，从而提高了系统烟尘被浆液捕捉的几率，最终改善系统的除尘效率；改善喷嘴结构主要是采用了覆盖面比较广的喷嘴头，提高每个喷嘴与烟尘的接触面，从而提高系统的除尘效率，但是一般价格都比较昂贵。同时，我们也可以考虑在系统的喷淋层底部通过设置聚气环、合金托盘等措施，来增加气液接触的概率，以缓解吸收塔内烟气不经喷淋层直接贴壁逃逸的现象，从而提高湿法脱硫系统除尘效率。
3 结语
要实现燃煤电厂“超洁净排放”的宏伟目标，必须进行传统湿法脱硫系统的升级改造。一方面，通过改善吸收塔内的除雾喷淋系统，提高吸收塔除尘洗涤作用，另一方面在吸收塔后增设湿式电除尘器，将其作为电厂烟气排放的最后一道环保技术把关，从而得以最终实现环保超洁净排放，全面解决烟尘、石膏雨、PM2.5、汞、SO3、二恶英、多种重金属、及多环芳烃等多种大气污染物严重问题，最终为治理我国大气空气雾霾等污染问题做出突出有价值的贡献。
论文作者:苏为晃
论文发表刊物:《基层建设》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/11
标签：湿法论文; 系统论文; 烟气论文; 污染物论文; 喷淋论文; 电除尘器论文; 烟尘论文; 《基层建设》2017年第24期论文;