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燃煤電廠量世界第一中國如何治理煙氣？

2018-04-10 17:28:39 網易新聞學院　點擊量：評論 (0)

導語：中國霧霾的首要來源是燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物，單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術在一個塔中同時實現深度脫硫除塵，高效、能耗低

導語：中國霧霾的首要來源是燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物，單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術在一個塔中同時實現深度脫硫除塵，高效、能耗低、適應性強、工期短、操作簡便且不額外增加占地。而且，它的脫硫和除塵效率都非常高，徹底消除了“石膏雨”問題。

轉載自網易新聞學院(we_know_media)

出品| 網易新聞

作者| 天地流皓，浙江大學材料科學博士

每到供暖季，霧霾成為北方許多地區逃不開的話題。根據目前許多科學家的研究，“燒煤”中排放的二氧化硫和氮氧化物是中國霧霾的首要來源。

然而現階段以及未來相當長的一段時期內，中國的能源結構仍然以煤炭為主，火電廠是燃煤的消耗大戶，要緩解“十面霾伏”的狀況，就不得不考慮電廠燃煤的脫硫處理問題。

今天我們要介紹的單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(SPC-3D)正是這樣一種技術。

(一)常規的改造方案為什么讓電廠難以接受?

隨著對環保的日益重視，目前中國幾乎所有燃煤機組均配備了基本的脫硝脫硫除塵裝置，煤炭燃燒后所產生的煙氣會先后經過脫硝裝置、靜電式除塵器、吸收塔脫硫處理后再排放到大氣中。

然而，煙氣經過傳統的處理裝置后，污染物濃度仍遠超過最新的超低排放標準，且目前大部分的脫硫裝置還存在嚴重的“石膏雨”問題。為了達到超低排放標準，現在所有的燃煤機組的煙氣處理裝置幾乎都需要進一步改造優化，其中關鍵的重點和難點在于改造脫硫和除塵工藝。

目前常規的改造方案是對原有靜電除塵器進行多處改造，然后在吸收塔后增加龐大的濕式電除塵器來進一步除塵，而脫硫工藝則需要采用兩套或類似兩套吸收塔來實現，這種方案類似于面多加水，水多加面，無外乎是為了降低污染物的濃度增加吸收裝置的數量。

而且，濕式電除塵器和增加新的吸收塔都存在占地面積大的問題，除硫處理改造難度也極大。所以整個常規技術改造的投資高，工期長，改造難度大，場地受限制，運行費用也高，大多電廠仍然很難承擔這種常規技術改造帶來的損失。

如果能夠不對已有的靜電除塵器進行多處改造，且不增加額外的濕式電除塵器和新的吸收塔，那么改造的投資將會大大降低，工期也可以大大縮短，那么，在單個吸收塔內做到同時深度脫硫除塵有可能么?

在2014年7月，中國開發出單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術(SPC-3D技術)，該技術在一個吸收塔內同時實現脫硫效率99%以上，除塵效率90%以上，滿足了二氧化硫排放35mg/Nm3、煙塵5mg/Nm3的超低排放要求。

(上圖為傳統的燃煤電廠煙氣治理裝置;下圖為欲達到超低排放標準的常規改造方案)

(二)單個吸收塔如何同時做到深度脫硫除塵?

運用SPC-3D改造的煙氣處理裝置如下圖所示，只需改造已有的吸收塔即可實現超低排放，不需要對原有靜電式除塵器進行改造，也不需要增加濕式電除塵器和新的吸收塔。

(采用SPC-3D技術的改造方案)

其主要是在原有吸收塔內加裝旋匯耦合裝置，改善原有噴淋層結構和噴嘴布置方式，并且用管束式除塵除霧裝置代替了傳統的除霧器。

SPC-3D的三大技術核心包括旋匯耦合高效脫硫除塵技術、高效節能噴淋技術和離心式管束式除塵技術，它們在吸收塔內從下至上分布。

(SPC-3D三大核心技術的核心部件)

盡管從科學角度來看，脫硫過程也就是SO2和石灰石漿液反應生成硫酸鈣的過程，不過幾個化學方程式而已，但是工程上想要用盡可能少的漿液去吸收盡可能多的SO2卻不是一個簡單的問題。

我們都知道，化學上兩種物質想要反應完全首先要充分接觸，物質的比表面積越大對反應促進作用就越強，這也是面粉粉塵為什么會爆炸的原因。

傳統的吸收塔(空塔)直接將煙氣通入塔中和噴淋的漿液接觸，然后被吸收，煙氣的分布十分不均勻，造成很大一部分漿液都浪費了，所以需要兩個塔甚至更多才能達到脫硫目標。

而旋匯耦合高效脫硫除塵技術則是先對進入塔內的煙氣進行一定的處理，即在引風機出口的煙氣進入吸收塔后，首先經過由模塊化湍流器構成的旋匯耦合裝置。根據流體動力學原理，煙氣會與漿液混合形成強大的可控湍流空間，使氣(SO2)、液(漿液)、固(煙塵)三相充分接觸，提高了氣液固三相傳質效率，完成了第一步的脫硫除塵。

而加裝模塊化湍流器相比空塔則實現了快速降溫及流場均布，可以有效避免噴淋氣流分布不均，噴淋層失效的問題。