山東海化集團自備熱電廠現有5臺130t/h煤粉爐。由于煤的來源比較復雜，部分煤的硫分、灰分比較高，因此排放煙氣中S02和煙塵濃度都比較高。鍋爐原配備的是文丘里水膜除塵器系統，這種除塵器除塵效率較低，一般在90%～95%之間，耗水量大，容易出現煙氣機械帶水、風機積灰振動等現象。由于海化集團自備熱電廠建在海邊，燃燒高硫煤影響該地區旅游經濟的發展和工農業生產，因此，廠方要求對原除塵系統進行改造。盡可能解決好除塵和脫硫2方面的問題，是我們的目標。
1、原除塵系統情況分析
從除塵系統運行情況來看，造成該系統不能正常運行的原因是多方面的。我們主要從原系統的設計、安裝和管理3方面來探討。
1.1設計不合理
(1)文丘里漸擴段存在積灰問題。煙氣經過喉口高速流動與液滴混合后進入漸擴段，流速減小，動壓轉化為靜壓。在漸擴段壁面由于存在溫差，產生煙氣靜止現象，煙塵容易發生沉降，原系統底部沒有沖洗水，從而造成漸擴段底部有大量積灰，嚴重時厚度達30～50cm，致使漸擴段管徑變小，壓降增大，影響風機的正常工作負荷，造成鍋爐引力不夠。
三門峽富通新能源銷售的生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，如下所示：
(2)水膜除塵器的干段長度不夠。水膜除塵器分濕段和干段2部分；濕段的長度關系著煙氣與洗滌液之間接觸界面的大小、接觸時間的長短以及水膜除塵器的除塵效率。干段主要是去除煙氣中夾帶的機械水。原水膜除塵器于段只有2m左右，除霧板過于靠近煙氣出口，造成二次機械帶水，使得煙氣中夾帶的機械水去除不徹底，在風機葉片背面出現積灰現象，引起風機異常振動，縮短了風機的壽命。同時，由于煙氣含濕量大，隨著煙溫降低，煙氣容易結露，從而使煙氣中的顆粒物發生凝并現象，隨煙氣擴散產生的“灰雨”影響了廠區環境和職工的健康。
(3)排煙段積灰嚴重。煙氣經過引風機后，進入排煙段。5號爐與煙囪的距離為50m，排煙段過長是設計的一個重大失誤。運行結果表明：排煙段積灰嚴重，有時厚達70～80cm，經常需要工人清掃，既增加勞動負荷，又影響正常的生產。由于煙道過長，保溫措施稍有不當，就會造成溫度下降過大，引起煙氣結露，加重了積灰，從而影響煙氣的抬升高度。
1.2施工安裝中的問題
(1)保溫措施不力。煙氣進口煙道和文丘里除塵器是用花崗巖材料砌成的，花崗巖之間用膠泥填充。煙氣進口溫度為170～180C。原系統在進口段并沒有作保溫處理，內外溫差過大、散熱過快使花崗巖之間出現裂縫，漏風嚴重。人為增加風量，則降低了煙氣溫度，導致負壓降低而影響到風機的引風能力。
(2)測試點不全。原系統除在出口留有測孔外，其他部位沒有預留測試點，這給系統調試帶來很大困難。系統的除塵效率、阻力、煙溫、風壓等不能方便測定，導致管理上的盲目性。
(3)防腐力度不夠。海化集團熱電廠處在鹽堿地上，空氣含鹽量高，雨水或露水附著在鋼材表面，對鋼材的腐蝕特別嚴重。同時，除塵用洗滌液是海水，水膜段的鋼管和噴頭腐蝕嚴重，經常出現漏液現象。因此，施工時必須作嚴格的防腐處理，以杜絕后患。
1.3運行管理不善
(1)監測儀表失靈。因原系統的流量表和壓力表全部失靈，平時操作全依賴工人的經驗，一旦發生管道堵塞或其他意外情況，操作管理人員一時察覺不出，將嚴重影響整個系統的安全運行。監控手段健全是系統正常運行的重要保證，因此，對儀器要做好保養和更換工作。
(2)積灰處理不及時。除霧板積灰是濕式除塵器普遍存在的問題，積灰清理不及時，直接影響風壓和引風機負荷。另外，煙道內的積灰必須及時清理，否則將影響系統的阻力。廠區內的“灰雨”與排煙道積灰再次揚起隨煙氣排出有直接的關系。
總之，由于上述諸多原因，必須對原除塵系統進行技術改造。
2、除塵器技術改造方案的確定
2.1目標及要求
考慮到目前國家的環保要求以及改造工程的具體情況，我們提出海化集團自備熱電廠煙氣除塵脫硫改造工程的主要目標是：
(1)所有鍋爐煙氣除塵效率提高到97%以上，煙塵濃度符合國家相應排放標準。
(2)在系統通過調試達到正常運行條件、脫硫系統配備齊全時，要求整個系統的脫硫效率達到70%以上。
(3)消除尾部煙氣的機械帶水，風機無積灰，解決風機因積灰而產生異常振動的問題。
(4)利用原有塔體基礎、副筒和風機等設施，降低系統改造的投資費用。
(5)盡可能利用海化集團現有的廢堿資源，以廢治廢，降低運行費用。
(6)重點考慮系統防腐問題，確保塔使用壽命不低于6年。
2.2方案的確定
2.2.1除塵器類型選定
方案要求只改造除塵器主體結構類型，其他設施應盡量保留。由于水膜除塵器存在缺陷，必須對其全面改造。考慮到目前濕式脫硫是最成熟的脫硫工藝，況且海化集團擁有豐富的廢堿資源，以廢堿液作脫硫劑已獲成功，為選型提供了依據，因此我們決定選擇濕式除塵器。考慮到原水膜除塵器的空塔氣速、全塔壓降、塔高、液氣比等方面的綜合因素，我們選擇旋流板塔作為主體設備脫硫除塵器。因為旋流板塔的空塔氣速為2.5~ 3.5m/s，屬于高速塔，根據計算，塔徑與原水膜除塵器基礎相吻合，原基礎完全不需要改造，可以節省大量的基建費用。同時，中試結果表明，旋流板塔如果用3塊內向型板進行除塵脫硫，2塊外向型板進行除霧，總壓降為900Pa左右，不影響原引風機的負荷，并且，旋流板塔間距可以調節，能保證除塵器干段的長度，防止機械帶水；另外，在液氣比為1的情況下，該裝置的脫硫能力達75 010以上，只要除塵脫硫水系統部分配備完善，向水系統中加入廢堿液，該裝置就能同時進行煙氣的除塵和脫硫。所以該裝置具有潛在的脫硫能力，符合方案提出的目標。
2.2.2除塵系統工藝配置
由于塔體進口段的煙溫在140～170℃之間，若進口段不降溫，就無法對塔體內部進行襯膠或涂抹樹脂等防腐措施，同時旋流板葉片兩面的溫差過大易使葉片開裂，加快葉片鋼板的腐蝕而縮短旋流板的使用壽命，所以，我們在文丘里除塵器拆除后，設計了一個噴淋裝置，主要起降低煙溫和防止煙道積灰的作用，控制塔體進口段煙溫在70～90℃。為了防止塔體內出現瞬時高溫，在塔體進口段設置一個溫控系統，利用熱電偶傳感器監測塔體進口段煙溫，以便在煙溫過高時改變進口段的噴淋水量，控制該處煙溫在要求范圍之內。
為了控制尾部煙道內的煙溫，消除原除塵系統存在的缺陷，我們對整個系統特別是在管路的接口和測孔處進行保溫處理。同時在煙道進口和每層塔板都預留了測孔，為獲取系統調試和正常運行參數提供方便。
為了防止系統因循環液的pH值過高或過低而產生亞硫酸鈣或硫酸鈣垢，設置了一套自動加廢堿液的控制系統，利用pH值傳感器自動監測供液池內吸收液的pH值。正常pH值應為7~9。當pH值超過此范圍時，廢堿液貯槽停止往調節池加液；當pH值低于此范圍時，廢堿液貯槽自動啟動開始加液。
由于塔基、副筒、引風機、排煙道和煙囪仍使用原有部分，大大降低了工程造價。改造后系統的工藝流程如圖1。
3、改造后除塵系統的運行情況改造后的除塵系統于1999年5月正式運行。1999年8月我們與當地環保部門一起對系統進行了測試。
4、結語
(1)改造后的除塵系統運行情況良好，系統阻力低，排放煙塵質量濃度為252mg/m3，林格曼黑度小于1，均達到國家二級排放標準。除塵效率達98.88%，超過了廠方提出的97%要求。
(2)用旋流板塔作除塵器和除霧器，基本解決了原系統存在的因機械帶水、風機積灰而產生異常振動和廠區出現的“灰雨”問題，同時保持了塔的主體不變。塔體進口段使用噴淋裝置，起到了對煙氣的冷凝降溫作用和對進口段底部的清灰作用。
(3)當利用廢堿液作為循環液時，該裝置能實現除塵脫硫一體化的目標，在液氣比為1的情況下，脫硫效率可達到75%。
