随着风电、光伏等新能源装机规模持续扩张,新能源发电固有的间歇性、波动性特征日益凸显。在目前能源加速转型的新形势下,火电凭借天然的稳定性与可控可调性,正承担起更为繁重的电力调峰任务。
在深度调峰工况下,燃煤机组长期处于25%~50%BMCR(锅炉最大连续出力)区间,已成常态。然而,火电现存除尘除雾设备多以50%及以上负荷区间设计,难以有效适配机组低负荷运行状态。其原因主要包括以下方面:
(1)机械除尘效率下降:低负荷下烟气流量锐减,导致原有离心分离动力不足;
(2)气流分布紊乱:低负荷工况下流场不均,增加了除尘除雾难度;
(3)超细粉尘激增:低负荷燃料燃烧不充分,催生大量难以捕集的超细粉尘。
为解决上述低负荷烟气颗粒物净化难题,清新环境近期成功研发出新型“离心液膜”宽负荷除尘除雾技术。该技术通过对常规管束式除雾除尘装置进行低负荷适应性升级,使之有效适配20%~100%BMCR全工况区间,同步高效脱除粉尘与雾滴,在削减电厂环保改造成本的同时,全面助力煤电机组灵活化、清洁化升级。
1.技术原理:自适应液膜,全负荷高效拦截
新型“离心液膜”宽负荷除尘除雾技术,是基于清新环境传统管束式除雾除尘装置迭代升级的全新工艺。该技术承袭原有管束设备“机械离心分离+水膜捕集”的双重核心机理,创新性搭载“离心液膜”特殊结构,针对性强化低烟气流速工况下对微细颗粒物、浆液雾滴的拦截捕捉能力,实现机组20%~100%BMCR全负荷区间稳定高效运行。

“离心液膜”结构原理图
独特设计的“离心液膜”特殊结构,巧妙依托烟气自带雾滴的表面张力,在结构表面自发形成一层自适应液膜,全程无需额外喷淋补水。烟气穿行过程中,微细浆液雾滴、粉尘颗粒与液膜充分碰撞、吸附,实现高效拦截汇聚。富集污染物后的液膜,在自重作用下随液膜倾角返回吸收塔浆液池。该结构可全方位提升管束装置全负荷区间的雾滴脱除性能,协同管控烟气出口颗粒物排放,在机组超低负荷深度调峰工况下,治理增效优势尤为突出。

“离心液膜”结构对管除出口液滴的拦截
2.实验测试结果:阻力超低,排放稳定达标
目前,该技术已完成冷态实验研究。研究对多型号的“液膜拦截”新型管除技术技术与常规A型管除技术,在低负荷、中负荷、高负荷条件下,进行了全方位、多组次的烟气净化效率对比,测试结果见下表:

实验结果显示,“离心液膜”宽负荷除尘除雾装置在20%~100%BMCR负荷范围内,均能够高效实现颗粒物与雾滴的深度控制,在达到粉尘排放指标<5mg/Nm3的同时,阻力不超过400pa,展现出极佳的节能与净化双重效益。
3.核心技术特点
(1)离心加速,碰撞拦截(保障中高负荷系统有效性)
湿烟气除尘除雾的技术瓶颈,在于微细颗粒物与小粒径雾滴难以高效捕集。湿法脱硫工况下,烟气经多层浆液喷淋洗涤后,超细颗粒因惯性效应易随气流逃逸,常规装置难以拦截。本技术增设离心叶轮强制旋流导流,烟气流经叶片通道时切向流速可达塔内垂直流速三倍以上。高速离心作用大幅提升粉尘、雾滴之间的碰撞凝并效率,强化颗粒与筒壁、后端液膜的撞击捕捉概率,多重协同作用高效脱除烟气微细颗粒物与浆液雾滴。
(2)动态液膜,高效过滤拦截粉尘(保证中低负荷系统有效性)
“离心液膜”利用湿烟气中夹带的液滴,借助液体表面张力,在镂空叶片结构上自发形成致密的动态液膜。经过下方离心叶轮加速后的含尘含雾滴烟气穿过过滤叶轮时,细小颗粒物与液滴与结构上的液膜进行高速碰撞、凝并、过滤,实现高效捕集。构件表面液膜始终处于动态更新状态,聚集到一定厚度后,依靠自身自重的作用下沿坡面汇流,自流回落至脱硫吸收塔浆池中。
(3)预留通道,运行安全、防止堵塞(结构设计保障系统稳定工作)
针对湿式拦截过程中易发生的结垢粘连、堵塞等安全隐患,本设计通过特殊结构巧妙规避了运行风险。一方面,极端工况下烟气可自然绕过离心液膜,由结构间歇通过;另一方面,特定夹角的叶片设计更利于堆积液膜泄流。在冲洗状态下,结垢物可以更加轻松的随冲洗水流离开过滤叶轮,保障系统长期稳定运行。
(4)创新六角格栅,无死角冲洗
采用新型六角格栅设计,叶轮直接裸露于底部,彻底消除冲洗死角,大幅强化底层叶轮冲洗效果,显著提高冲洗效率。
4.应用场景
新型“离心液膜”宽负荷除尘除雾技术具备极强的工况适应性,广泛适用于以下场景:
ü深度调峰的石灰石-石膏湿法脱硫机组;
ü多炉一塔脱硫机组;
ü石膏雨治理;
ü镁法、钠法等浆液高可溶性固形物浓度工况,及其他对除雾性能有极高要求的场景。
“离心液膜”宽负荷除尘除雾技术的问世,标志着清新环境在火电烟气综合治理领域迈出了关键一步。该技术不仅具备极高的技术成熟度,更以其“低阻力、全负荷、防堵塞”的显著优势,为电厂大幅削减了环保改造成本与运行能耗。下一步,清新环境将加快推动该技术的工程化应用与规模化推广,让更多火电机组在深度调峰中实现“既调得下,又排得净”,为燃煤电厂的提质增效与绿色高质量发展注入强劲动能。
作者:清新大气 高小红、余志良