脫硫脫硝除塵一體化工程節(jié)能減排案例分析

易　成　張曉文　姚　婭　李　密　吳　思

（1南華大學(xué)環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院湖南衡陽4210012浙江五豐冷食有限公司浙江杭州310018 3南華大學(xué)放射性三廢處理與處置重點(diǎn)實驗室湖南衡陽421001）

脫硫脫硝除塵一體化工程節(jié)能減排案例分析

易成1，2張曉文3姚婭1李密3吳思1

（1南華大學(xué)環(huán)境保護(hù)與安全工程學(xué)院湖南衡陽4210012浙江五豐冷食有限公司浙江杭州310018 3南華大學(xué)放射性三廢處理與處置重點(diǎn)實驗室湖南衡陽421001）

為響應(yīng)國家“煤電節(jié)能減排”的號召，杭州某橡膠企業(yè)自備燃煤電廠鍋爐機(jī)組環(huán)保設(shè)施進(jìn)行煙氣超低排放改造。在改造過程中，引進(jìn)了巴西先進(jìn)的“脫硫脫硝除塵一體化”技術(shù)，擬通過高效的脫硫脫硝設(shè)備進(jìn)行項目鍋爐煙氣處理改造，以期獲得高效節(jié)能環(huán)保的煙氣處理方案，然而實際項目改造后脫硝除塵效果并不是很理想，與現(xiàn)場原有鍋爐工況以及所引進(jìn)的巴西工藝使用條件等因數(shù)都存在著密切的關(guān)聯(lián)，本文就該橡膠企業(yè)引進(jìn)巴西煙氣一體化處理技術(shù)的工程進(jìn)行案例分析，并提出一些可行性改進(jìn)建議，以期完善該巴西一體化工藝，使其更加本土化，更加匹配于該企業(yè)的改造升級，從而取得更多的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。

燃煤電廠；煙氣處理；脫硫脫硝除塵一體化；節(jié)能減排

火力發(fā)電廠是煤炭消耗大戶，也是煙塵、SO2、NOx的排放大戶。近年來隨著霧霾天氣的不斷增多，國家對火電廠提出的環(huán)保要求越來越嚴(yán)格。為進(jìn)一步提升煤電高效清潔發(fā)展水平，國家發(fā)改委下發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》，要求燃煤發(fā)電機(jī)組污染物排放濃度基本達(dá)到燃?xì)廨啓C(jī)組排放限值，即煙塵、SO2、NOx排放質(zhì)量濃度分別小于5 mg/m3、35 mg/m3和50 mg/m3。為此，浙江某大型橡膠企業(yè)對其企業(yè)內(nèi)自備電廠的3臺機(jī)組環(huán)保設(shè)施進(jìn)行煙氣超低排放升級改造。

1　工程項目概況

我公司目前有75t/h循環(huán)流化床鍋爐3臺，鍋爐基礎(chǔ)參數(shù)主要是煙氣量有差別，其中兩臺煙氣量是170000m3/h，另外一臺是190000m3/h，其余參數(shù)類似如下：NOx初始濃度350 mg/Nm3、爐膛出口煙氣溫度＞850℃、煙氣含氧量5%～8%、NOx排放濃度100mg/Nm3，原先采用雙堿法加布袋除塵對煙氣進(jìn)行處理，應(yīng)國家及省市各級環(huán)保部門脫硫脫硝減排的要求，公司再次對鍋爐煙氣進(jìn)行了治理，現(xiàn)采用樂福特生物環(huán)保（亞洲）有限公司的鍋爐煙氣脫硫、脫硝和除塵一體化方案進(jìn)行改造。該方案的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，施工工期較短；缺點(diǎn)是副產(chǎn)物處理占地成本較大，產(chǎn)生的副產(chǎn)物硫銨和硝銨作為氮肥含量較難處理，單套系統(tǒng)成本較高，單套一體化設(shè)備只能處理單臺鍋爐。

此項目主要是在布袋除塵后端設(shè)置噴淋塔，采用水噴淋+氨水中和的技術(shù)，將鍋爐煙氣脫硫、脫硝和除塵結(jié)合在一套系統(tǒng)內(nèi)。通過CEMS（在線自動監(jiān)測采樣數(shù)據(jù)反饋系統(tǒng)）實現(xiàn)智能化自動處理，可同時監(jiān)視和控制裝置內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行。依據(jù)《杭州市人民政府辦公廳關(guān)于印發(fā)杭州市“無燃煤區(qū)”建設(shè)實施方案的通知》（杭政辦函〔2013〕75號），使燃煤鍋爐排放的煙氣氮氧化物的去除率不低于85%，脫硫效率不低于98%，除塵效率達(dá)80%~90%，執(zhí)行天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組的排放標(biāo)準(zhǔn)即SO2排放低于35mg/m3，NOx排放低于50mg/m3，粉塵顆粒物排放低于5mg/m3

2　脫硫脫硝除塵一體化系統(tǒng)試運(yùn)行結(jié)果

2.1煙氣檢測方法

脫硫脫硝除塵一體化系統(tǒng)工程主體部分安裝調(diào)試結(jié)束后，由第三方專業(yè)環(huán)保煙氣檢測公司進(jìn)行相關(guān)煙氣排放檢測，檢測分析中氮氧化物測定的數(shù)值有三種，分別為直讀值、當(dāng)前值、折算值。依據(jù)國家的檢測標(biāo)準(zhǔn)，測定氮氧化物的排放值只需測定一氧化氮的含量（此為直讀值），再乘以默認(rèn)系數(shù)1.53即可算出氮氧化合物的當(dāng)前值。根據(jù)公式：折算值=15/（21-氧含量）*當(dāng)前值，可計算出折算值，此折算值為向環(huán)保局上報的數(shù)據(jù)，排放限值全部為折算值。CEMS等儀器讀數(shù)均為直讀值。

2.2煙氣檢測結(jié)果及分析

采用上述2.1所述的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法進(jìn)行煙氣排放檢測，經(jīng)多次檢測，其中主要污染物SO2、NOx和粉塵顆粒物的具體檢測結(jié)果如表1。

表1　脫硫脫硝除塵一體化系統(tǒng)試運(yùn)行煙氣檢測結(jié)果

以上獲得的檢測數(shù)據(jù)僅代表瞬時數(shù)據(jù)，但浮動區(qū)間穩(wěn)定，具有代表性。

2.3通過上述檢測報告得出結(jié)論

2.3.1該一體化脫硫脫硝除塵設(shè)備的脫硫效果顯著，已達(dá)到工程合同所規(guī)定的“脫硫處理效率98%以上”，脫硫效果明顯，設(shè)備運(yùn)行比較穩(wěn)定，排放值也達(dá)到了天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)；該一體化設(shè)備的脫硝效率遠(yuǎn)未達(dá)到合同中規(guī)定的“脫硝處理效率85%以上”，處理效率僅為10%～20%，排放值也遠(yuǎn)高于天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)（為6倍左右）；該一體化設(shè)備的除塵效率未達(dá)到合同中規(guī)定的“除塵處理效率為80%～90%”，實際運(yùn)行處理效率僅為50%左右，排放值未達(dá)到天然氣燃?xì)廨啓C(jī)組氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3.2脫硝及除塵效率不理想原因（1）爐內(nèi)溫度過低：低溫脫硝為世界性難題，據(jù)現(xiàn)場勘查確認(rèn)，此項目主塔內(nèi)的環(huán)境溫度（溶液水溫）大約為45℃～90℃，導(dǎo)致整體脫硝的反應(yīng)效率比較低，且溶液中氮氧化物的溶解度以及含氧量不足，從而不能達(dá)到有效反應(yīng)的良好條件；（2）爐內(nèi)氮氧化物組分比例的影響：依據(jù)現(xiàn)場鍋爐工況，其中1號爐、2號爐為無錫華光鍋爐廠生產(chǎn)的75噸循環(huán)硫化床鍋爐，屬老式鍋爐，而3號鍋爐屬于技術(shù)改造的鍋爐。1號爐的初始（即入口）值較3號爐偏高，較其他企業(yè)同級鍋爐的數(shù)據(jù)亦偏高，加之本項目氮氧化物中一氧化氮與二氧化氮的含量比例為9：1（其他企業(yè)同級鍋爐比例為7：3），導(dǎo)致最終排放的氮氧化物折算值偏高；（3）無強(qiáng)催化強(qiáng)氧化裝置：在低溫狀態(tài)下（環(huán)境溫度小于145℃）氮氧化物在主塔中的溶解性不夠，并且沒有相應(yīng)的強(qiáng)催化強(qiáng)氧化裝置或試劑，導(dǎo)致大部分的一氧化氮在系統(tǒng)中無法發(fā)生反應(yīng)，大部分沒有去除就直接排放；（4）系統(tǒng)調(diào)試未達(dá)到最佳：整個系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的時間不夠，乙方單位技術(shù)負(fù)責(zé)人未將系統(tǒng)調(diào)節(jié)到最佳工況，處理效率仍有提升的空間；（5）噴淋裝置過少：主塔上噴淋裝置不夠，應(yīng)增強(qiáng)噴淋效果，加大霧化區(qū)域用以達(dá)到更好的除塵效果。

3　項目改進(jìn)建議

3.1爐內(nèi)溫度過低問題

1號爐爐膛出口溫度偏低，根據(jù)爐內(nèi)脫硝效率對溫度的要求，要確保其爐膛出口溫度控制合理得當(dāng)，而從目前控制手段來看，1號、2號爐由于爐型本身結(jié)構(gòu)問題，其爐膛內(nèi)的煙氣溫度難以達(dá)到800℃以上，建議從控制蒸發(fā)量的角度來著手處理，將蒸發(fā)量控制在65t/h以上，以降低鍋爐煙氣含氧量，盡量控制在6.0%以內(nèi)，同時在運(yùn)行中盡量保持運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定，確保鍋爐能夠調(diào)整到最佳工況。

3.2爐內(nèi)氮氧化物組分問題

進(jìn)一步測定項目排放煙氣中NO在NOx中的比例，若確認(rèn)該項目工程中的煙氣中排放的NO含量確實較其他企業(yè)鍋爐的排放值更高，則應(yīng)當(dāng)及時與環(huán)保部門協(xié)商換算系數(shù)適當(dāng)變動的可能性，從而確定符合該項目的煙氣排放折算值。

3.3無強(qiáng)催化強(qiáng)氧化裝置的問題

考慮在進(jìn)口風(fēng)管擋板門位置加裝溶液加料裝置，通過采用特殊氧化劑；也可考慮在氨法脫硫基礎(chǔ)上，在煙氣中加入臭氧，使NOX氧化，再被氨化溶液吸收。

3.4爐內(nèi)初始產(chǎn)生的氮氧化物含量偏高問題

1號、2號爐平常運(yùn)行床溫偏高（950℃以上），由于床溫控制過高，將引起煙氣當(dāng)中的氮氧化物含量大大升高，最高升至400mg/m3以上，根據(jù)目前爐內(nèi)脫硫效率，其原始排放值控制在350mg/m3以內(nèi)，建議在鍋爐內(nèi)進(jìn)行風(fēng)量分級調(diào)整控制，從而降低鍋爐出口煙氣含氧量，盡量降低鍋爐床溫在900℃以內(nèi)運(yùn)行。

綜上所述，參照國內(nèi)外脫硫脫硝除塵項目經(jīng)驗及專家的預(yù)估判斷，認(rèn)為該脫硫脫硝除塵一體化項目在脫硝及除塵效率方面仍有一定的提升空間。積極分析探討效率低下的原因，嘗試多種調(diào)試解決方案，確保該改造項目能夠達(dá)到預(yù)期的效果，從而完成市政府下達(dá)環(huán)保節(jié)能減排的要求。

［1］康新園.燃煤煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)研究進(jìn)展［J］.潔凈煤技術(shù)，2014，06：115-118.

［2］呂雷.煙氣脫硫脫硝一體化工藝設(shè)計與研究［D］.長春工業(yè)大學(xué)，2012.

［3］李祥苓.脫硫、脫硝、除塵及煙塔合——體化技術(shù)初探［J］.華電技術(shù)，2010，04：70-73+77+81.

易成（1988－），男，，湖南衡陽人，環(huán)境工程本科畢業(yè)，南華大學(xué)在職研究生，助理工程師，研究方向：脫硫脫硝。