山东海化集团自备热电厂现有5台130t/h煤粉炉。由于煤的来源比较复杂，部分煤的硫分、灰分比较高，因此排放烟气中S02和烟尘浓度都比较高。锅炉原配备的是文丘里水膜除尘器系统，这种除尘器除尘效率较低，一般在90%～95%之间，耗水量大，容易出现烟气机械带水、风机积灰振动等现象。由于海化集团自备热电厂建在海边，燃烧高硫煤影响该地区旅游经济的发展和工农业生产，因此，厂方要求对原除尘系统进行改造。尽可能解决好除尘和脱硫2方面的问题，是我们的目标。
1、原除尘系统情况分析
从除尘系统运行情况来看，造成该系统不能正常运行的原因是多方面的。我们主要从原系统的设计、安装和管理3方面来探讨。
1.1设计不合理
(1)文丘里渐扩段存在积灰问题。烟气经过喉口高速流动与液滴混合后进入渐扩段，流速减小，动压转化为静压。在渐扩段壁面由于存在温差，产生烟气静止现象，烟尘容易发生沉降，原系统底部没有冲洗水，从而造成渐扩段底部有大量积灰，严重时厚度达30～50cm，致使渐扩段管径变小，压降增大，影响风机的正常工作负荷，造成锅炉引力不够。
三门峡富通新能源销售的生物质锅炉主要燃烧木屑颗粒机压制的生物质颗粒燃料，如下所示：
(2)水膜除尘器的干段长度不够。水膜除尘器分湿段和干段2部分；湿段的长度关系着烟气与洗涤液之间接触界面的大小、接触时间的长短以及水膜除尘器的除尘效率。干段主要是去除烟气中夹带的机械水。原水膜除尘器于段只有2m左右，除雾板过于靠近烟气出口，造成二次机械带水，使得烟气中夹带的机械水去除不彻底，在风机叶片背面出现积灰现象，引起风机异常振动，缩短了风机的寿命。同时，由于烟气含湿量大，随着烟温降低，烟气容易结露，从而使烟气中的颗粒物发生凝并现象，随烟气扩散产生的“灰雨”影响了厂区环境和职工的健康。
(3)排烟段积灰严重。烟气经过引风机后，进入排烟段。5号炉与烟囱的距离为50m，排烟段过长是设计的一个重大失误。运行结果表明：排烟段积灰严重，有时厚达70～80cm，经常需要工人清扫，既增加劳动负荷，又影响正常的生产。由于烟道过长，保温措施稍有不当，就会造成温度下降过大，引起烟气结露，加重了积灰，从而影响烟气的抬升高度。
1.2施工安装中的问题
(1)保温措施不力。烟气进口烟道和文丘里除尘器是用花岗岩材料砌成的，花岗岩之间用胶泥填充。烟气进口温度为170～180C。原系统在进口段并没有作保温处理，内外温差过大、散热过快使花岗岩之间出现裂缝，漏风严重。人为增加风量，则降低了烟气温度，导致负压降低而影响到风机的引风能力。
(2)测试点不全。原系统除在出口留有测孔外，其他部位没有预留测试点，这给系统调试带来很大困难。系统的除尘效率、阻力、烟温、风压等不能方便测定，导致管理上的盲目性。
(3)防腐力度不够。海化集团热电厂处在盐碱地上，空气含盐量高，雨水或露水附着在钢材表面，对钢材的腐蚀特别严重。同时，除尘用洗涤液是海水，水膜段的钢管和喷头腐蚀严重，经常出现漏液现象。因此，施工时必须作严格的防腐处理，以杜绝后患。
1.3运行管理不善
(1)监测仪表失灵。因原系统的流量表和压力表全部失灵，平时操作全依赖工人的经验，一旦发生管道堵塞或其他意外情况，操作管理人员一时察觉不出，将严重影响整个系统的安全运行。监控手段健全是系统正常运行的重要保证，因此，对仪器要做好保养和更换工作。
(2)积灰处理不及时。除雾板积灰是湿式除尘器普遍存在的问题，积灰清理不及时，直接影响风压和引风机负荷。另外，烟道内的积灰必须及时清理，否则将影响系统的阻力。厂区内的“灰雨”与排烟道积灰再次扬起随烟气排出有直接的关系。
总之，由于上述诸多原因，必须对原除尘系统进行技术改造。
2、除尘器技术改造方案的确定
2.1目标及要求
考虑到目前国家的环保要求以及改造工程的具体情况，我们提出海化集团自备热电厂烟气除尘脱硫改造工程的主要目标是：
(1)所有锅炉烟气除尘效率提高到97%以上，烟尘浓度符合国家相应排放标准。
(2)在系统通过调试达到正常运行条件、脱硫系统配备齐全时，要求整个系统的脱硫效率达到70%以上。
(3)消除尾部烟气的机械带水，风机无积灰，解决风机因积灰而产生异常振动的问题。
(4)利用原有塔体基础、副筒和风机等设施，降低系统改造的投资费用。
(5)尽可能利用海化集团现有的废碱资源，以废治废，降低运行费用。
(6)重点考虑系统防腐问题，确保塔使用寿命不低于6年。
2.2方案的确定
2.2.1除尘器类型选定
方案要求只改造除尘器主体结构类型，其他设施应尽量保留。由于水膜除尘器存在缺陷，必须对其全面改造。考虑到目前湿式脱硫是最成熟的脱硫工艺，况且海化集团拥有丰富的废碱资源，以废碱液作脱硫剂已获成功，为选型提供了依据，因此我们决定选择湿式除尘器。考虑到原水膜除尘器的空塔气速、全塔压降、塔高、液气比等方面的综合因素，我们选择旋流板塔作为主体设备脱硫除尘器。因为旋流板塔的空塔气速为2.5~ 3.5m/s，属于高速塔，根据计算，塔径与原水膜除尘器基础相吻合，原基础完全不需要改造，可以节省大量的基建费用。同时，中试结果表明，旋流板塔如果用3块内向型板进行除尘脱硫，2块外向型板进行除雾，总压降为900Pa左右，不影响原引风机的负荷，并且，旋流板塔间距可以调节，能保证除尘器干段的长度，防止机械带水；另外，在液气比为1的情况下，该装置的脱硫能力达75 010以上，只要除尘脱硫水系统部分配备完善，向水系统中加入废碱液，该装置就能同时进行烟气的除尘和脱硫。所以该装置具有潜在的脱硫能力，符合方案提出的目标。
2.2.2除尘系统工艺配置
由于塔体进口段的烟温在140～170℃之间，若进口段不降温，就无法对塔体内部进行衬胶或涂抹树脂等防腐措施，同时旋流板叶片两面的温差过大易使叶片开裂，加快叶片钢板的腐蚀而缩短旋流板的使用寿命，所以，我们在文丘里除尘器拆除后，设计了一个喷淋装置，主要起降低烟温和防止烟道积灰的作用，控制塔体进口段烟温在70～90℃。为了防止塔体内出现瞬时高温，在塔体进口段设置一个温控系统，利用热电偶传感器监测塔体进口段烟温，以便在烟温过高时改变进口段的喷淋水量，控制该处烟温在要求范围之内。
为了控制尾部烟道内的烟温，消除原除尘系统存在的缺陷，我们对整个系统特别是在管路的接口和测孔处进行保温处理。同时在烟道进口和每层塔板都预留了测孔，为获取系统调试和正常运行参数提供方便。
为了防止系统因循环液的pH值过高或过低而产生亚硫酸钙或硫酸钙垢，设置了一套自动加废碱液的控制系统，利用pH值传感器自动监测供液池内吸收液的pH值。正常pH值应为7~9。当pH值超过此范围时，废碱液贮槽停止往调节池加液；当pH值低于此范围时，废碱液贮槽自动启动开始加液。
由于塔基、副筒、引风机、排烟道和烟囱仍使用原有部分，大大降低了工程造价。改造后系统的工艺流程如图1。
3、改造后除尘系统的运行情况改造后的除尘系统于1999年5月正式运行。1999年8月我们与当地环保部门一起对系统进行了测试。
4、结语
(1)改造后的除尘系统运行情况良好，系统阻力低，排放烟尘质量浓度为252mg/m3，林格曼黑度小于1，均达到国家二级排放标准。除尘效率达98.88%，超过了厂方提出的97%要求。
(2)用旋流板塔作除尘器和除雾器，基本解决了原系统存在的因机械带水、风机积灰而产生异常振动和厂区出现的“灰雨”问题，同时保持了塔的主体不变。塔体进口段使用喷淋装置，起到了对烟气的冷凝降温作用和对进口段底部的清灰作用。
(3)当利用废碱液作为循环液时，该装置能实现除尘脱硫一体化的目标，在液气比为1的情况下，脱硫效率可达到75%。
