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燃煤电厂量世界第一中国如何治理烟气？

2018-04-10 17:28:39 网易新闻学院　点击量：评论 (0)

导语：中国雾霾的首要来源是燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物，单塔一体化脱硫除尘深度净化技术在一个塔中同时实现深度脱硫除尘，高效、能耗低

导语：中国雾霾的首要来源是燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物，单塔一体化脱硫除尘深度净化技术在一个塔中同时实现深度脱硫除尘，高效、能耗低、适应性强、工期短、操作简便且不额外增加占地。而且，它的脱硫和除尘效率都非常高，彻底消除了“石膏雨”问题。

转载自网易新闻学院(we_know_media)

出品| 网易新闻

作者| 天地流皓，浙江大学材料科学博士

每到供暖季，雾霾成为北方许多地区逃不开的话题。根据目前许多科学家的研究，“烧煤”中排放的二氧化硫和氮氧化物是中国雾霾的首要来源。

然而现阶段以及未来相当长的一段时期内，中国的能源结构仍然以煤炭为主，火电厂是燃煤的消耗大户，要缓解“十面霾伏”的状况，就不得不考虑电厂燃煤的脱硫处理问题。

今天我们要介绍的单塔一体化脱硫除尘深度净化技术(SPC-3D)正是这样一种技术。

(一)常规的改造方案为什么让电厂难以接受?

随着对环保的日益重视，目前中国几乎所有燃煤机组均配备了基本的脱硝脱硫除尘装置，煤炭燃烧后所产生的烟气会先后经过脱硝装置、静电式除尘器、吸收塔脱硫处理后再排放到大气中。

然而，烟气经过传统的处理装置后，污染物浓度仍远超过最新的超低排放标准，且目前大部分的脱硫装置还存在严重的“石膏雨”问题。为了达到超低排放标准，现在所有的燃煤机组的烟气处理装置几乎都需要进一步改造优化，其中关键的重点和难点在于改造脱硫和除尘工艺。

目前常规的改造方案是对原有静电除尘器进行多处改造，然后在吸收塔后增加庞大的湿式电除尘器来进一步除尘，而脱硫工艺则需要采用两套或类似两套吸收塔来实现，这种方案类似于面多加水，水多加面，无外乎是为了降低污染物的浓度增加吸收装置的数量。

而且，湿式电除尘器和增加新的吸收塔都存在占地面积大的问题，除硫处理改造难度也极大。所以整个常规技术改造的投资高，工期长，改造难度大，场地受限制，运行费用也高，大多电厂仍然很难承担这种常规技术改造带来的损失。

如果能够不对已有的静电除尘器进行多处改造，且不增加额外的湿式电除尘器和新的吸收塔，那么改造的投资将会大大降低，工期也可以大大缩短，那么，在单个吸收塔内做到同时深度脱硫除尘有可能么?

在2014年7月，中国开发出单塔一体化脱硫除尘深度净化技术(SPC-3D技术)，该技术在一个吸收塔内同时实现脱硫效率99%以上，除尘效率90%以上，满足了二氧化硫排放35mg/Nm3、烟尘5mg/Nm3的超低排放要求。

(上图为传统的燃煤电厂烟气治理装置;下图为欲达到超低排放标准的常规改造方案)

(二)单个吸收塔如何同时做到深度脱硫除尘?

运用SPC-3D改造的烟气处理装置如下图所示，只需改造已有的吸收塔即可实现超低排放，不需要对原有静电式除尘器进行改造，也不需要增加湿式电除尘器和新的吸收塔。

(采用SPC-3D技术的改造方案)

其主要是在原有吸收塔内加装旋汇耦合装置，改善原有喷淋层结构和喷嘴布置方式，并且用管束式除尘除雾装置代替了传统的除雾器。

SPC-3D的三大技术核心包括旋汇耦合高效脱硫除尘技术、高效节能喷淋技术和离心式管束式除尘技术，它们在吸收塔内从下至上分布。

(SPC-3D三大核心技术的核心部件)

尽管从科学角度来看，脱硫过程也就是SO2和石灰石浆液反应生成硫酸钙的过程，不过几个化学方程式而已，但是工程上想要用尽可能少的浆液去吸收尽可能多的SO2却不是一个简单的问题。

我们都知道，化学上两种物质想要反应完全首先要充分接触，物质的比表面积越大对反应促进作用就越强，这也是面粉粉尘为什么会爆炸的原因。

传统的吸收塔(空塔)直接将烟气通入塔中和喷淋的浆液接触，然后被吸收，烟气的分布十分不均匀，造成很大一部分浆液都浪费了，所以需要两个塔甚至更多才能达到脱硫目标。

而旋汇耦合高效脱硫除尘技术则是先对进入塔内的烟气进行一定的处理，即在引风机出口的烟气进入吸收塔后，首先经过由模块化湍流器构成的旋汇耦合装置。根据流体动力学原理，烟气会与浆液混合形成强大的可控湍流空间，使气(SO2)、液(浆液)、固(烟尘)三相充分接触，提高了气液固三相传质效率，完成了第一步的脱硫除尘。

而加装模块化湍流器相比空塔则实现了快速降温及流场均布，可以有效避免喷淋气流分布不均，喷淋层失效的问题。