濕法脫硫協(xié)同除塵機(jī)理及超低排放技術(shù)路線選擇

北極星環(huán)保網(wǎng)訊:隨著國(guó)家三部委《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的實(shí)施，燃煤電廠煙氣治理設(shè)備超低排放改造工作突飛猛進(jìn)，成績(jī)顯著。在實(shí)施濕法脫硫(WFGD)超低排放方面，各環(huán)保公司紛紛開發(fā)了脫硫噴淋塔技術(shù)改造提效升級(jí)的多種新工藝，如單塔雙循環(huán)技術(shù)、雙托盤技術(shù)、單塔雙區(qū)(三區(qū))技術(shù)、旋匯耦合技術(shù)等，特別在脫硫塔核心部件噴淋系統(tǒng)上，采用增強(qiáng)型的噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)(如增加噴淋層、提高覆蓋率、提高液氣比等)。脫硫效率從以前平均在95%左右提高到99%甚至更高。特別引人關(guān)注的是，在超低排放脫硫系統(tǒng)脫硫效率大幅提高的同時(shí)，其協(xié)同除塵效果也顯著提高，一批改造后脫硫系統(tǒng)的協(xié)同除塵效率(凈效率，已包含脫硫系統(tǒng)逃逸漿液滴的含固量)達(dá)到了70%，甚至有更高的報(bào)道。

面對(duì)這樣的事實(shí)，與之相關(guān)的問題亟需得到解答與澄清：

(1)超低排放濕法脫硫協(xié)同除塵的核心機(jī)理是什么?

(2)濕法脫硫協(xié)同除塵技術(shù)是否有局限性?應(yīng)用中應(yīng)注意哪些問題?

(3)超低排放技術(shù)路線選擇中如何把握好濕法脫硫協(xié)同除塵與濕式電除塵器的關(guān)系?

本文旨在追根溯源，一方面回顧總結(jié)過去在這方面的研究;一方面從機(jī)理出發(fā)，研究噴淋系統(tǒng)(及除霧器)對(duì)顆粒物脫除的作用。并采用理論模型計(jì)算與實(shí)際工程案例比較的方法，論證濕法脫硫噴淋系統(tǒng)是協(xié)同除塵的主要貢獻(xiàn)部件，同時(shí)分析濕法脫硫協(xié)同除塵的局限性及與濕式電除塵器的關(guān)系，為超低排放技術(shù)路線選擇提供有益的參考意見。

濕法脫硫協(xié)同除塵的研究簡(jiǎn)要回顧

清華大學(xué)熱能系對(duì)脫硫塔除塵機(jī)理的研究較多，脫硫塔內(nèi)單液滴捕集飛灰顆粒物的相關(guān)研究，主要建立了綜合考慮慣性、攔截、布朗擴(kuò)散、熱泳和擴(kuò)散泳作用的單液滴捕集顆粒物模型并進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，分析了溫度、液滴直徑和顆粒粒徑對(duì)單液滴捕集過程及效率的影響規(guī)律。清華大學(xué)王暉等通過測(cè)試執(zhí)行GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)WFGD進(jìn)出口顆粒物的分級(jí)濃度的研究表明，WFGD可有效捕集大顆粒，但對(duì)PM2.5的捕集效率較低，且分級(jí)脫除效率隨粒徑減小而明顯下降。華電電力科學(xué)研究院魏宏鴿等于2011～2013年對(duì)39臺(tái)鍋爐(機(jī)組容量為25～1000MW)的執(zhí)行GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)WFGD開展了除塵效率測(cè)試試驗(yàn)，結(jié)果顯示，不同試驗(yàn)機(jī)組WFGD的協(xié)同除塵效率為18～68%，平均協(xié)同除塵效率為49%。國(guó)電環(huán)保研究院王東歌等通過對(duì)我國(guó)4座電廠5臺(tái)不同容量的執(zhí)行GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)WFGD進(jìn)出口煙氣總顆粒物濃度進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果表明，WFGD對(duì)煙氣中總顆粒物的去除效率介于46.00%～61.70%之間，平均達(dá)到55.50%。夏立偉等對(duì)某電廠超低排放改造前的WFGD進(jìn)行了協(xié)同除塵效果測(cè)試，結(jié)果顯示，WFGD協(xié)同除塵效率為53%。

上述研究結(jié)果一致表明：WFGD具備協(xié)同除塵能力;執(zhí)行GB13223-2011標(biāo)準(zhǔn)WFGD平均協(xié)同除塵效率大致在50%左右;濕法脫硫協(xié)同除塵的主要機(jī)理是噴淋液滴對(duì)顆粒物的捕獲機(jī)理。這種認(rèn)識(shí)在WFGD實(shí)施超低排放之前是行業(yè)內(nèi)比較公認(rèn)的。

濕法脫硫噴淋液滴協(xié)同除塵機(jī)理

1、濕法脫硫噴淋液滴捕集顆粒物的機(jī)理與模型

噴淋塔除塵機(jī)理與濕法除塵設(shè)備中重力噴霧洗滌器相似。一定粒徑(范圍)的噴淋液滴自噴嘴噴出，與自下而上的含塵煙氣逆流接觸，粉塵顆粒被液(霧)滴捕集，捕集機(jī)理主要有重力、慣性碰撞、截留、布朗擴(kuò)散、靜電沉降、凝聚和沉降等。煙氣中塵粒細(xì)微而又無外界電場(chǎng)的作用，可忽略重力和靜電沉降，主要依靠慣性碰撞、截留和布朗擴(kuò)散3種機(jī)理。前人的研究結(jié)果表明，Devenport提出的孤立液滴慣性碰撞效率模型、馬大廣的攔截效率模型、嵆敬文的布郎擴(kuò)散捕集效率模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，因此我們根據(jù)上述相關(guān)模型計(jì)算單個(gè)液滴的綜合顆粒分級(jí)捕集效率，然后結(jié)合實(shí)際工程參數(shù)參考岳煥玲提出的液滴群和多層噴淋層中不同粒徑液滴的顆粒分級(jí)捕集效率模型進(jìn)行了的計(jì)算，相關(guān)計(jì)算模型見表1所示。

表1 濕法脫硫裝置噴淋液滴顆粒物捕集效率計(jì)算模型