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任维国1 储昊2
1.国家电投集团远达环保工程有限公司 重庆市 401122
2.南京常荣声学股份有限公司 江苏南京 210008
摘要：声波团聚将脱硫烟气中微米/亚微米颗粒碰撞后紧紧粘在一起形成新的更大粒径的颗粒，并应用多效声波团聚复合除尘装置进行了试验，取得了显著的效果。
关键词：湿法脱硫；声波团聚除尘装置
0 引言
我国300MW以上的火电机组90%采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫（WFGD）技术[1]。发电厂除尘主要依靠脱硫前端电除尘器或布袋除尘器对烟气中的粉尘进行脱除，但粉尘不能达到现有国家排放标准，需依靠脱硫系统对烟气进行二次除尘，从而满足5mg/Nm3的排放标准。
1 研究目的
此次研究针对目前湿法脱硫系统的脱硫提效和脱硫系统微米/亚微米颗粒（烟尘）排放问题,以盐城热电有限责任公司在建3#炉（130T/H）脱硫系统为对象，进行脱硫声波提效一体化技术的理论与试验研究。在声波离散-脱硫提效和声波团聚-协同除尘机理研究的基础上进行试验研究，以解决目前湿法脱硫技术中脱硫提效和微颗粒排放中存在的问题。
此次应用在盐城热电有限责任公司3#炉脱硫装置以及中试装置上进行了应用和验证，在出口烟尘浓度大于等于8mg/Nm3（标态，干基，6%O2）小于等于10mg/Nm3（标态，干基，6%O2）范围内进行该项试验，使吸收塔出口烟尘浓度＜4mg/Nm3（标态，干基，6%O2）。
2 除尘原理
WFGD系统在运行过程中，除雾器对小于15μm粒径的雾滴基本不能捕集，效率降低，导致大量细小雾滴逃逸是净烟气中粉尘增大的直接原因。经声波脱硫除尘装置团聚处理后，含石膏的浆液雾滴直径增大，进入除雾器后被除尘器捕着，从而减少净烟气粉尘排放。
盐城热电有限责任公司3#炉脱硫系统的设计参数如下：
（1）脱硫塔入口烟气SO2含量高（130TBMCR工况负荷下，SO2在3000mg/Nm3），塔内石膏液滴浓度大，入口粉尘35mg/Nm3；
（2）出口粉尘5mg/Nm3，出口SO2 35mg/Nm3。
3 粉尘脱除方法的选择
目前对于粉尘脱除通常为以下两种方法：
一是进行超低排放改造
烟尘超低排放的主流技术是采用增设高效除雾器或配套湿式电除尘器对烟气进行处理。增设高效除雾器可增加其捕捉能力，而湿式电除尘器就是电凝并通过增加细颗粒物的荷电能力，促进颗粒物以电泳方式到达飞灰颗粒表面，从而增加颗粒间的凝并效应。但由于电离电场中气体粒子的动量低，由电晕放电生成的离子浓度低，因而荷电几率低，降低了粉尘与离子碰撞凝并的几率。同时目前的荷电凝并实质上是传统电除尘器延伸改变，相当于在原有电除尘器上增加了额外的电除尘器，能耗大。
二是优化除雾器叶片设计及脱硫塔内流场
通过数值模拟，得到除雾器对不同直径液滴的处理能力，从而确定除雾器叶片的最佳设计参数；再通过优化脱硫塔内流场，可使塔内各喷淋层截面和除雾器截面的气流流速分布均匀，且大部分分布在除雾器的最佳工作流速附近，可使除雾器的工作效率达到最高。
针对烟气携带石膏浆液液滴能力强的现状，通过对塔内颗粒物进行预处理的手段，使石膏浆液液滴粒径增大，降低烟气对其的携带能力；同时对除雾器辅以有效的辅助措施，确保除雾器的除雾效果。通过两种措施的相辅相成，达到粉尘排放的目的。
4 声波团聚除尘的机理
颗粒物声波团聚的过程涉及到流体力学?声学?气溶胶动力学等多个领域?同向团聚机理被多数研究学者认为是声波团聚的主要机理，该机理认为，当对气溶胶施加一定强度的声场时，气体介质在声波的作用下发生震荡运动?粒径大小不同颗粒物的惯性不同，被声波挟带的程度不同，因此振动的幅度也不同?粒径很小的颗粒几乎能够完全跟随气体运动，而粒径很大的颗粒，在声波作用下振动幅度很小，几乎保持静止?这样，大颗粒和小颗粒就产生了相对运动，发生碰撞而团聚?对于微米级的颗粒而言，表面力(范德华力)远大于重力和流动中的剪切力?所以，碰撞后就紧紧粘在一起形成新的更大粒径的颗粒，声波团聚原理如图（1）?
图（1）声波团聚原理图
大颗粒粉尘可被后续除尘设备如除雾器有效脱除，提高二次除尘效率，有效消除脱硫净烟气中微米/亚微米颗粒，提高总除尘效率。
5 声波团聚复合除尘装置的实施应用
吸收塔声波装置第一层(最下层)为1台可调频声波装置和1台低频声波装置、第二层为1台低频声波装置，第三层、第四层每层各安装6台高频声波装置（高频声波安装在喷淋层与除雾器之间）
图（3）多效声波团聚复合除尘装置布置图
6 多效声波团聚复合除尘装置的工程应用效果
6.1 在盐城热电的试验效果
因测试时在未投入声波除尘装置前粉尘已经较低，已小于4mg/Nm3的目标值，除尘效果不是很明显，但除尘效率仍比较高。
6.2 通过试验平台进行试验
因受环保排放指标影响，且在停用大部分脱硫塔浆液循环泵后出口粉尘仍增加不明显，为了充分验证试验效果，南京常荣声学股份有限公司准备了一套脱硫试验平台，试验平台含烟气供给-加热设备、颗粒物产生系统、蒸汽发生设备、干蒸汽加湿器、声波发生与除雾器、循环冷凝设备等组成。
实验平台流程图如下：
实验平台外观图片如下：
通过将烟气温度、湿度、流速、粉尘含量调整到与盐城热电满负荷时脱硫烟气参数一致，再投入声波除尘装置及种子雾后对出口粉尘进行了测试，测试结果如下：
7 结论 在声波离散-脱硫提效试验时无效果，此文章不作阐述。在声波团聚-协同除尘试验中，在脱硫出口粉尘小于4mg/Nm3时粉尘降低不明显，但在脱硫出口粉尘位于8-10mg/Nm3时，在投入声波除尘装置后，脱硫出口粉尘可明显降低，除尘效果显著。
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