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湿式氨法烟气脱硫技术具有脱硫效率高、无二次污染以及脱硫副产物可资源化利用等优点,但是在脱硫过程中会产生大量气溶胶微粒,尤其是含有大量动力学直径小于2.5μm的细颗粒物(PM2.5),这不仅影响设备的正常运行,而且对大气环境和人类身体健康造成严重的影响,已成为困扰氨法脱硫技术发展的瓶颈,控制气溶胶排放是迫切需要解决的关键问题。
本文针对某热电厂#3~#4脱硫塔在氨法脱硫后颗粒物浓度过高,开展了#3~#4脱硫塔现有工况下气溶胶的排放特性、改造工况下抑制气溶胶排放的效果以及气溶胶排放控制优化模拟实验。结果表明,氨法烟气脱硫中形成的气溶胶微粒,从数浓度角度,主要属亚微米级微粒,但从质量浓度角度,以微米级及大于10微米的颗粒物为主;同时,氨法脱硫后,颗粒的形态发生显著变化,由原来大多呈颗粒状物质变为表面光滑、多呈规则的晶体结构,且主要物相组分为(NH4)2SO4。采用塔入口烟道气喷淋降温、塔顶加装除沫丝网、喷淋脱硫区上方设置填料洗涤层,可分别使脱硫净烟气中气溶胶(颗粒物)质量浓度降低15~30%、20%、20~50%;应用水汽相变可使脱硫净烟气中气溶胶质量浓度降低约30~50%以上。塔内加装填料或筛板,在达到同样脱硫效率前提下,气溶胶排放浓度可低于相应的喷淋空塔。氨法脱硫过程中气溶胶排放量随脱硫液pH值、烟气及脱硫液温度、烟气中SO2浓度、脱硫液浓度、空塔气速、液气比的增大而增加;在不影响脱硫效率及系统正常运行的前提下,可通过优化操作条件减少气溶胶排放量。
在模拟实验基础上,对某热电厂#3、#4塔进行了技术改造;结果表明,氨法脱硫装置中形成的气溶胶微粒比模拟实验中更为细小,数浓度峰值粒径由0.3~0.7μm降至0.05~0.1μm,说明实际工业装置中气态NH3与烟气中SO2、H2O间的气相反应更占主导地位。将水汽相变与脱硫塔入口烟道气喷淋降温、加装除沫丝网、设置填料洗涤层等措施有机结合,利用烟道气喷淋降温减少气溶胶的生成,填料洗涤捕集较大的气溶胶微粒及脱硫液雾滴,水汽相变促进细小微粒脱除,除沫丝网脱除凝结长大的微粒,可以实现氨法脱硫气溶胶的有效脱除。其中单独采用填料喷水洗涤、进口烟道气喷水降温、丝网冲洗、水汽相变的效果分别约为20~30%、15~20%、10~15%、30~50%;各改造措施的总体效果约为60~70%;经总体改造后,大多数情况下,塔出口气溶胶排放浓度可降至150mg/Nm3以下。