托盘及管束式除雾（尘）技术在阿斯福特纺织（漳州）有限公司热电联产项目上的应用
摘要：阿斯福特纺织（漳州）有限公司2019年建设热电联产项目，一期规模为2×150t/h高温超高压循环流化床锅炉，同时配套建设石灰石-石膏湿法脱硫及深度除尘工艺的烟气治理系统。江苏亿金环保采用高性价比的深度除尘（托盘及管束式除雾（尘））技术，承建该项目石灰石-石膏湿法脱硫及深度除尘工程的设计、安装、调试及验收（EPC工程）。本文重点介绍增效托盘及管束式除雾（尘）技术在该项目上的设计及应用，并结合深度除尘机理总结出一些关键的设计数据。 关键词：托盘 管束式除雾（尘）器 液气比 液滴直径 颗粒物直径 0 引言
随着国家《GB13223-2011 火电厂大气污染物排放标准》及三部委《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的实施，燃煤锅炉的烟气治理工作进入新的阶段。全国大多省市执行了更严格的“50355”排放标准（NOx 50mg/Nm3，SO2 35mg/Nm3，颗粒物5mg/Nm3）。
对于颗粒物排放指标的控制，国内环保厂家常用的工艺有屋脊式机械除雾器、冷凝式除雾器、管束式除雾器及湿式电除尘4大类。屋脊式除雾器受其结构限制，其分离颗粒物的临界粒径一般为20~30um，而湿法脱硫喷淋层后的液滴粒径平均值一般＜1um，故无法达到颗粒物5mg/Nm3的排放指标，只能作为辅助的除尘手段。冷凝式除雾器和湿式电除尘器虽然除尘性能优越，但占地面积、投资费用及运行费用都较大，工程周期长。管束式除雾器根据颗粒物在全流程中的特性变化，采用对应的结构设计，完全满足颗粒物小于5mg/Nm3的排放，投资及运行费用低，具有很高的性价比。
本文着重说明，采用管束式除雾器去除颗粒物的工艺路线上，根据颗粒物直径及特性从前至后产生的变化，设计增效托盘及管束式除雾（尘）器的结构及匹配液气比、喷嘴液滴直径等重要参数，通过分析研究为烟气治理颗粒物超低排放项目提供性价比更高、运行更稳定的深度除尘工艺。
1 项目概况
阿斯福特纺织（漳州）有限公司热电联产项目新建2×150t/h高温超高压循环流化床锅炉，配套的石灰石-石膏湿法烟气脱硫除尘工程及全部附属设备。本项目按“50355”排放标准选
定烟气治理的工艺路线：SNCR+SCR联合脱硝+干式静电除尘器+石灰石石膏法脱硫+托盘及管束式除雾（尘）器。
脱硫塔入口烟气基础参数
烟气量(Nm3/h) | 烟气温度(℃) | SO2浓度(mg/Nm3) | 颗粒物浓度(mg/Nm3) |
可用性评估161400 | 150 | 2805 | 20 |
| | | |
2 除尘工艺
本项目采用石灰石——石膏湿法脱硫系统+管束式旋流除雾除尘器工艺。颗粒物去除采用原烟气中的颗粒物预处理、湿法脱硫喷淋层除尘和管束式旋流除雾除尘的协同工艺。
（1）原烟气中的颗粒物预处理
采用干式除尘器的情况下，其出口烟气（即脱硫塔入口原烟气）的颗粒物浓度小于20mg/Nm3，颗粒物的平均粒径3.02um【1】，其粒径分布如下：
颗粒物粒径（um） | 0.03~1 | 1~7 | ≥7 |
质量占比（%） | 14 | 80铝蜂窝芯 | 爬墙式6 |
| 瓶花木 | | |
常规的石灰（石）-石膏湿法脱硫工艺中，浆液喷淋对颗粒物的去除效率随颗粒物粒径的减小而减小。浆液喷淋对粒径大于10um的颗粒物捕集能力较强，可达70%以上泵【2】；但对于粒径小于10um的颗粒物，浆液喷淋的吸收能力较差。由上表可知，除尘器出口的颗粒物，粒径小于7um的占总量的94%，该部分颗粒物很难在浆液喷淋段被液滴捕集。为减轻系统后续除雾设备的压力，设计托盘结构进行颗粒物预处理。
托盘设置在浆液喷淋区和脱硫塔进口烟道之间，上部的喷淋浆液经过托盘流入下部浆液池，在托盘上方会形成约20~40mm厚的液膜。烟气自下而上流经托盘时，烟气中的颗粒物与液膜充分接触并向液膜扩散，从而被液膜捕集。
托盘采用双相合金SAF2205材质，保证弱酸性工况下的防腐性能。综合考虑捕集效率和系统阻力，托盘的开孔率一般在32%~36%（开孔总面积占塔截面积比值），孔径35mm，孔中心距50mm，板材厚度3mm并采用折弯及加强肋保证整体强度。如下图
（2）湿法脱硫喷淋除尘
脱硫塔内喷淋除尘的原理和水浴除尘器类似，喷淋层喷嘴喷出的一定压力的液滴在互相碰撞过程中，雾化成比表面积较大的小液滴，在与含尘烟气逆向接触时，颗粒物被液滴捕集。其中液滴的粒径、喷淋浆液量（由液气比决定）对颗粒物的捕集效率起决定性作用。
a、液滴的粒径
液滴的粒径由喷嘴型式、喷嘴压力及液滴的碰撞强度决定。理论上来说，对于相同的喷淋总量，液滴粒径越小，比表面积越大，对颗粒物的捕集效果越好。但液滴粒径小于900um时，液滴易被烟气携带进入后端除雾器，造成颗粒物超标。本项目喷嘴选用单向双头中空心锥型，材质碳化硅，喷嘴入口压力0.6bar，喷嘴出口液滴粒径2000um。
b、喷淋浆液量
喷淋浆液量（m3/h）=液气比（L/Nm3）*10-3*塔出口烟气量（Nm3）；
由上式可知，喷淋浆液量与液气比成正比，喷淋浆液量越大，脱硫塔单位截面上的浆液密
度越大，液滴数目越多，液滴表面积越大，与烟气中颗粒物的接触机率越高，捕集效率越高。清华大学对某实际工程的颗粒物浓度分布的测试结果[1]表明，脱硫塔进口颗粒物浓度为20mg/Nm3、液气比10.35L/Nm3，脱硫塔喷淋层出口颗粒物浓度为12.51mg/Nm3，喷淋层的除尘效率为37.45%；若将液气比提高至17.55L/Nm3，脱硫塔喷淋层出口颗粒物浓度为5.59mg/Nm3，喷淋层的除尘效率达到72.05%，可见喷淋浆液量的增加对颗粒物的捕集率有显著影响。本项目设计烟气量161400Nm3/h，喷淋总量4000m3/h（4台循环泵，每台流量1000m3/h），最大液气比22.5L/Nm3，燃用低硫煤种时，循环泵运行三台，实际运行液气比亦可达到16.9L/Nm3。
（3）管束式旋流除雾除尘器
原烟气中颗粒物在塔内经浆液雾化喷淋时，对颗粒物虽有较高的去除作用，但石膏浆液雾化产生的极细液滴中含有大量的难溶固体及溶解盐，须经后续除雾器处理后方可排放，否则也会出现颗粒物超标和石膏雨现象。
喷淋层出口颗粒物的平均粒径＜1um，而常规的屋脊式除雾器对液滴的临界分离粒径一般在20~30um，所以通过多层屋脊式除雾器去除烟气中的液滴颗粒物是无法实现的。湿式电
除尘器和冷凝式除雾器由于投资费用和运行费用过高，业主单位难以承受。经过综合评估，本项目采用管束式除雾器，保证出口烟气中颗粒物浓度≤5mg/Nm3。
管束式除雾器内部设置四级旋流子分离器，内部烟气流速要求5~6m/s。烟气通过旋流子分离器，产生高速离心运动，在离心力的作用下，液滴向筒体壁面运动，在运行过程中相互碰撞、凝聚成较大的液滴，最终液滴被抛向筒体内壁表面，与壁面附着的液膜层接触，然后利用内部的冲洗喷嘴冲洗，实现雾滴的脱除。
本项目采用的管束式除雾器采用单管内径430mm，塔截面共设计76根单管组成管束，实际管内烟气流速约5.7m/s。
随着液滴的去除，烟气携水量下降，烟气中的超细颗粒物较难被液滴捕集，故在二、三级旋流子分离器之间设置造雾装置，增加超细颗粒物的湿度，使液滴粒径增大，提高脱除效率。本项目造雾水采用独立水管，颗粒物浓度略有超标或波动时开启。
3结语
（1）本项目投入运行后，颗粒物排放指标稳定保持在3~4.8mg/Nm3，满足国家超低排放
中颗粒物小于5mg/Nm3的排放指标。
地理位置服务（2）采用管束式除雾器作为颗粒物捕集的工艺中，虽然管束式除雾器作为终端的收尘手段，但托盘结构及喷淋浆液也是全过程收尘的重要协同者。特别是在燃用硫份低于设计值的煤种时，实际的喷淋量小于设计喷淋量，喷淋层的协同除尘能力下降，若要保证最终的颗粒物排放指标，设计时需考虑低液气比时的整体除尘能力。
（3）在管束式除雾器设计时，还需考虑锅炉吹灰期间，烟气含尘浓度瞬时增大的情况，需在运行时合理控制吹灰压力及吹灰时间，保证整个系统的运行匹配。
参考文献
[1]王珲，宋蔷，姚强，等。电厂湿法脱硫系统对烟气中细颗粒物脱除作用的实验研究[J].中国电机工程学报，2008，28（5）：1-7
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议