径流式湿式电除尘技术、脱硫一塔双区技术及板式催化剂和蜂窝催化剂混装技术在电厂环保减排方面的应用

径流式湿式电除尘技术、脱硫一塔双区技术及板式催化剂和蜂窝催化剂混装技术在电厂环保减排方面的应用

卢健

（河北大唐国际唐山热电有限责任公司河北唐山063029）

摘要：近年来，节能环保理念在生产和生活中逐渐深入，为了响应国家超低排放的号召，燃煤电厂应加大技术研究力度，提高节能减排效果。本文就径流式湿式电除尘技术、脱硫一塔双区技术及板式催化剂和蜂窝催化剂混装技术在电厂环保减排中的应用进行相关分析。

关键词：径流式湿式电除尘技术；脱硫一塔双区技术；蜂窝催化剂混装技术

一、工程介绍

河北大唐国际唐山热电有限责任公司位于唐山市区东部大城山附近，属唐山市区域热电厂。电厂厂区南面紧临河西路，隔路为大城山。厂区西、北、东三面均为陡河所环绕，东南面隔河为滨河路。目前在河西路与大城山之间分布着冶金锯片厂及部分居民点。唐山市周围公路运输条件十分方便，从唐山北侧通过的京（北京）-沈（沈阳）高速公路和津（天津）-唐（唐山）高速公路已投入运营。电厂的出入口分别与市区道路河西路、滨河路相接。河西路与滨河路均为沥青混凝土路面，路面宽为12m，公路运输十分方便。电厂目前燃煤采用铁路运输进厂，电厂铁路专用线从东编街车站接轨。

唐山热电有限责任公司装机容量为两台300MW亚临界机组，编号为1号机（炉）、2号机（炉），锅炉最大连续出力为1025t/h。每台炉设置一套选择性催化还原法（SCR）脱硝装置、两台电袋除复合式尘器和一套FGD装置。除尘器出口的烟尘浓度约为20mg/Nm3，FGD出口粉尘浓度约为15mg/Nm3，氮氧化物排放浓为＜100mg/Nm3,二氧化硫排放浓度＜35mg/Nm3。

为落实《国务院办公厅关于印发能源发展战略行动计划（2014—2020年）的通知》（国办发〔2014〕31号）要求，加快推动能源生产和消费革命，进一步提升煤电高效清洁发展水平，国家发改委下发《煤电节能减排升级与改造行动计划》（2014—2020年）。根据文件精神，至2020年，东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组改造后污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值：即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。为满足国家和地方环保法规要求，改善本地区的大气环境质量，确保电力与环境的可持续协调发展，推进电厂未来发展，建设绿色环保型电厂，唐山热电有限责任公司决定对1、2号机组环保设施进行改造。

二、主要技术创新点

1、湿式电除尘技术

湿式电除尘器电场由阴极线和阳极板所组成，电场内阴极线放电使气体电离，在阳极板间形成电离电场，当烟气流经电场时，烟气中的小颗粒及气溶胶荷电后，在电场力作用下向阳极板作趋极运动并吸附在阳极板板面上，烟气中呈液态和固态的物质全部通过吸附加以脱除，除尘后的洁净烟气通过除尘器出口烟道连接至烟囱排放。

电场上部配置有喷淋系统，喷淋系统形成的超细喷雾在阳极板板面上形成水膜，在重力作用下吸附在阳极板上的污染物随水膜流下，通过冲洗可保证极板的洁净。

湿式静电除尘装置处理的是脱硫后的湿烟气，一般布置在除尘脱硫系统的尾部或后部。其与干式电除尘器的不同点在于：

（1）湿式静电除尘装置在饱和湿烟气条件下工作，尘雾粒子荷电性能好，电晕电流大，脱硫微细颗粒物和除雾效率高；

（2）湿式静电除尘装置借助水力清灰，没有阴阳极振打装置，不会产生二次飞扬，确保出口粉尘达标；

（3）湿式静电除尘装置对于微细颗粒以及SO3，NH3等气溶胶有很好的去除效果；

（4）湿式静电除尘装置采用更高的设计烟气流速，体积更小。

传统静电除尘器对高比电阻和微细粒子脱除率不高；湿式静电除尘装置处理的是饱和湿烟气，尘粒荷电性能好，电晕电流大，对湿烟气中的粉尘的比电阻没有要求，特别适用于脱除湿烟气中的微细粒子及气溶胶。湿式静电除尘装置的运行效率可达到99%以上，烟羽林格曼黑度等级可小于1，烟囱进口粉尘浓度可满足最新标准中最严格要求。

2、石灰石湿法一塔双区技术

双区是对石灰石-石膏湿法脱硫过程中吸收区和氧化区的统称。吸收区完成对烟气中SO2的吸收，生成CaSO3或Ca（HSO3）2，而氧化区中则通过对SO32-或HSO3-的氧化并最终结晶，生成CaSO4˙2H2O（石膏）。采用双区是由于吸收和氧化过程所需的不同浆液酸碱性而决定的。吸收区中需要浆液与SO2、HCl等酸性气体充分反应，因此浆液pH值应较高（7-8）。氧化区中发生的氧化结晶反应需要较强的酸性环境，浆液pH值应较低（4-5）。由于不同的pH值要求，在早期脱硫装置中这两个区域是独立的，脱硫装置的显著特点是采用“1塔+1罐”的方式，吸收区（塔）排出的浆液再进入氧化区（罐）反应，最终生成石膏外排。吸收区和氧化区应分别有浆液调碱性和调酸性的环节，调碱一般通过吸收剂（如石灰、氨水等）的加入实现，而调酸则通过对烟气的单独洗涤或加入酸性物质实现，一塔双区借鉴单塔单区的基础上，对吸收塔浆池部分进行重大变革，成功实现在单塔浆池中维持上下2种不同pH值环境的区域，分别满足氧化和吸收所需，即实现“单塔双区”。

3、板式催化剂和蜂窝催化剂混装技术

平板式催化剂最大的优点是不容易堵灰。由于SCR一般安装在空预器之前,如果催化剂间隙过小,就会造成飞灰堵塞、磨损加重,系统阻力增大。蜂巢式催化剂堵灰情况要比平板式催化剂少重些,解决的办法是加大催化剂单元格长度。其长度越大,催化剂比表面积越小,需要的催化剂量就越多。结合我厂实际情况使用2+1方式即2层蜂窝催化剂一层平板式，节省催化剂用量减少系统阻力和降低催化剂堵塞现象。

三、成果详细内容

1、径流式湿式除尘器整体结构全部采用2205双相不锈钢合金材质，它具有：高强度，良好的冲击韧性，以及良好的抵抗氯离子和硫化物的应力腐蚀能力。径流式湿式除尘器阳极板的通孔率达到98%以上，其几乎全通透的结构大大降低了烟气运行阻力（≤150Pa）。和普通的阳极板相比，相同的体积下径流式湿式除尘器阳极板具有较大的集尘面积，相当于普通阳极板的50倍，由除尘效率的公式可以看出，集尘面积越大，除尘效率越高。

径流式湿式除尘器采用多孔结构的阳极板形成立体空间，孔与孔之间可以形成立体方向的场强，使局部场强增加。不仅对粉尘有一定的物理拦截作用，而且改变了粉尘的受力情况，当粉尘通过前部电场时，粉尘受到的引风力与电场力方向相同，即合力大小等于电场力与引风力之和，与电场力方向相同，增大了粉尘的驱进速度，使除尘效率增加。

2、石灰石湿法一塔双区吸收塔浆池被分成两部分，通过两者的相互配合浆液区pH值可维持在4.9-5.5，而下部吸收区pH可维持在5.1-6.3，上部氧化区pH4.9-5.5-生成高纯石膏下部吸收区pH5.1-6.3高效脱除SO2，根据pH值计算原理可知较小的差值也代表浆液的酸碱性有明显差别，如下表所示，其吸收能力最大可有6倍的提升。

3、板式催化剂和蜂窝催化剂混装技术：为进一步提高脱硝系统的可靠性和极端工况的适用性、减缓空预器冷端堵塞和腐蚀，经现场勘察和反复计算后设计加装一层平板式催化剂方案，原有脱硝系统催化剂层按2+1设计，在预留层装满板式催化剂后SCR入口氮氧化物浓度为400mg/Nm3时出口氮氧化物排放浓度不大于50mg/Nm3，满足国家超低排放标准，但板式催化剂与蜂窝催化剂混装国内没有成熟先例，经工作组多次现场模拟烟气气流分布合理布置导流板，实现脱硝系统一次启动成功并稳定运行，脱硝效率、出口NOx浓度、SO2/SO3转化率等主要指标均满足实际运行要求，出口NOx浓度优于国家最新环保排放标准。用实际数据论证了平板式催化剂和蜂窝式催化剂混装实用性和优越性。

参考文献

[1]郭力强,冯淼.通过清洁生产促进燃煤电厂的节能减排[J].山西电力.2008(06).

[2]李苇林,李娜.湿式静电除尘器内部流场优化研究[J].华电技术.2015(11).