摘要：本文介绍了管束除雾除尘技术的基本原理及在4×660MW机组的某电厂脱硫系统改造当中的应用，为燃用高灰份、高硫份褐煤的燃煤发电机组脱硫后深度除雾及除尘提供了新的高效技术参考。
关键词：超低排放；烟气处理；管束除雾除尘技术
1 项目简介
该电厂建设规模为4×660MW直接空冷超临界机组，同步建设烟气脱硫、脱硝设施。现有环保设施采用：低氮燃烧器+SCR+干式静电除尘器+FGD，其中：除尘器采用2台双室5电场干式卧式静电除尘器，保证除尘效率≥99.92%；脱硫装置采用一炉一塔石灰石-石膏湿法脱硫方案，五层喷淋，两级除雾，吸收塔供浆采用双回路，不设脱硫GGH和脱硫旁路烟道，不设增压风机，脱硫保证效率≥95%。
3号机组于2015年1月份，燃用煤种为褐煤，脱硫系统原设计由国核电力规划设计研究院负责，采用石灰石-石膏湿法工艺，按一炉一塔设计。为满足环保部下发的大气污染物特别排放限制和神华集团关于所辖电厂烟气排放要求，同时尽量降低烟囱出口烟尘浓度和雾滴含量，该机组通过采用管束除雾除尘技术，实现大气污染物管束除雾除尘器，保证烟气粉尘低于5mg/Nm3，烟气雾滴含量小于30mg/Nm3，减少石膏雨的排放。
2 管束除雾除尘技术的工作原理
管束式除尘装置的使用环境的特点是雾滴量大，雾滴粒径分布范围广，由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成。细小液滴与颗粒的凝聚大量的细小液滴与颗粒在高速运动条件下碰撞几率大幅增加，易于凝聚、聚集成为大颗粒，从而实现从气相的分离。离心分离下的液滴脱除经过加速器加速后的气流高速旋转向上运动，气流中的细小雾滴、尘颗粒在离心力作用下与气体分离，向筒体表面方向运动。而高速旋转运动的气流破事被截留的液滴在筒体壁面形成一个旋转运动的液膜层。从气体分离的细小雾滴与微尘颗粒从烟气中的脱除。
3 改造前后的相关的运行参数要求
3.1 改造前的运行保证值
（1）脱硫系统出口烟尘浓度小于30mg/Nm3。
（2）脱硫系统出口雾滴含量小于75mg/Nm3。
3.2 改造运行保证值
经过本次改造后，锅炉为BMCR工况，燃煤为脱硫改造设计煤种，FGD装置SO2脱除率不低于98.25%。FGD出口（烟囱入口处）SO2浓度小于35mg/Nm3（干基，6％O2），含尘浓度小于5 mg/Nm3，除雾器出口烟气中液滴（直径≥20m）含量低于20mg/Nm3（干基，标态）。
4 改造前机组脱硫运行情况
该电厂3号机组脱硫系统管束除雾除尘器改造项目期间，1、2号机组运行正常，这样可以明显比较改造前后的效果。
该电厂3号机组脱硫系统与主机同步投运于2015年1月份，由国核电力规划设计研究院负责，脱硫装置采用一炉一塔石灰石-石膏湿法脱硫方案，吸收塔采用五层喷淋式喷淋塔，两级除雾，脱硫保证效率≥95%，实现烟囱出口含尘量、雾滴含量达标。运行中cems在线检测系统数据显示，烟囱出口粉尘含量在15mg/Nm3左右。虽然数值在环保标准的要求范围之内，但是在面对环保部新下发的大气污染物特别排放限制、“超低排放”等要求下，该电厂选择了对脱硫系统后烟气进行继续深度处理，对吸收塔进行了管束式除雾除尘技术的改造。
5 管束式除雾除尘器的运行方式
管束式除雾除尘器安装于第五层喷淋层顶部，原除雾器下方，其材质为改性高分子材料，启燃温度为120℃。
管束式除雾除尘器冲洗水系统在原有的两级屋脊式除雾器冲洗水系统上进行改造，将原有的48路冲洗水系统改为现在15路。冲洗过程中，按照系统设定依次对除雾器进行冲洗，防止石膏沉积在内筒。
该电厂3号机组吸收塔冲洗水电动阀只有一层，按照相对均衡的用水负荷分为15个分区，每个分区1个冲洗阀，冲洗按照分区顺序进行。除尘器冲洗电动阀开启、运行、关闭程序：
除尘器冲洗水至本系统入口电动门打开，开启干湿界面冲洗水开到位后，延时120s（可调），关干湿界面冲洗水，同时开启除尘器冲洗第一分区的入口电动门；
除尘器冲洗第一分区的入口电动门开到位后，延时120s（可调）；关除尘器冲洗第一分区的入口电动门，同时开除尘器冲洗第二分区的入口电动门；除尘器冲洗第二分区的入口电动门开到位后，延时120s（可调）；关除尘器冲洗第二分区的入口电动门，同时开除尘器冲洗第三分区的入口电动门；以此类推，直到除尘器冲洗最后一个分区的入口电动门开到位后，延时120s（可调）；关除尘器冲洗最后一个分区的入口电动门，同时关闭至本系统的管束冲洗总门；到此，除尘器的一个冲洗过程完成。延时四个小时后重新从第一部开始循环。
6 项目改造完成后调试阶段数据分析
该电厂3号机组管束除雾除尘器改造调试工作由改造项目部完成。调试工作的主要目标是使管束式除雾除尘器运行工况达到最佳状态，同时实现持续检测烟囱出口粉尘的含量。此次改造为保证烟气浓度准确性，购置了西克麦哈克在线检测设备，粉尘采用直接全抽取高温加热法，以实现持续不间断的监控。
2016年12月份，神华国能山东建设集团检测中心对该电厂开展了管束除雾除尘器改造后的性能试验，分别在660MW、500MW、330MW负荷下，对烟气的烟尘、雾滴含量分别开展了检查，数据显示，该电厂管束式除雾除尘器性能稳定，除雾除尘效果明显。
7 项目投运后的数据分析
该电厂3号机组管束除雾除尘器改造投运后，整体各项参数优良，试运行期间，粉尘浓度仅为3mg/Nm3左右。
（1）烟囱出口粉尘浓度数据如表1所示（仅摘录部分内容）
（以上数值来自于《3号机组管束除雾除尘器改造项目评估监测报告》，2017年3月）
（2）烟囱出口雾滴测试。经神华国能山东建设集团检测中心对烟囱出口雾滴浓度测试，满负荷工况下，雾滴含量为7.64mg/Nm3（标态、干态、6%O2）。
（3）管束式除雾除尘器阻力测试。660MW、500MW、330MW工况下，FGD运行压降分别为1137Pa、973 Pa、626Pa。
（4）系统水耗。统计改造脱硫系统改造前后耗水量，无明显变化，不影响整体水耗。
8 结束语
管束式除雾除尘技术初期投资成本低、系统改造工作量小、施工周期短、基本不产生后续运行费用，但是该技术是一个新兴技术，运行时间段，目前运行时间最长的大唐云冈热电厂仅仅运行30个月，故其长时间运行的除雾除尘效率以及系统结垢问题有待验证。
参考文献：
[1]3号机组管束除雾除尘器改造项目评估监测报告（新疆维吾尔自治区环境监测总站 2017年3月）
[2]管束式除雾除尘器使用说明书
[3]火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2011）
[4]3机组脱硫性能试验报告（神华国能山东建设集团有限公司检测中心 2016年12月）
论文作者:张钦河
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
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