300MW循環(huán)硫化床機(jī)組粉塵濃度超低排放改造探討

摘要：根據(jù)國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020年）》及《關(guān)中地區(qū)燃煤火電機(jī)組超低排放改造實(shí)施方案》文件相關(guān)要求西部地區(qū)也實(shí)現(xiàn)超低排放，現(xiàn)役30萬KW及以上燃煤發(fā)電機(jī)組改造后污染物排放濃度基本達(dá)到排放限值：即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。這一環(huán)保目標(biāo)提出后，目前國內(nèi)大多數(shù)燃煤發(fā)電機(jī)組都不能滿足排放限值，需要進(jìn)行超低排放改造，但根據(jù)各電廠實(shí)際情況，改造技術(shù)路線趨于不同，以某300MW循環(huán)硫化床機(jī)組為例，探討粉塵濃度超低排放改造。

關(guān)鍵詞：超低排放；粉塵濃度；電袋復(fù)合除塵器；管式+屋脊式除霧器

中圖分類號：TD713 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0引 言

某火電廠采用2×300MW直接空冷凝汽式機(jī)組，配2×1058t/h亞臨界、一次中間再熱循環(huán)流化床鍋爐，1號機(jī)組于2015年7月投產(chǎn)，2號機(jī)組于2015年8月投產(chǎn)。每臺爐設(shè)置一套選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝裝置、兩臺電袋復(fù)合除塵器和一套FGD裝置。實(shí)測電袋除塵器出口排放濃度為22.6mg/Nm3（投產(chǎn)時間短，設(shè)計(jì)值50mg/Nm3）。FGD出口粉塵濃度約為22.6mg/Nm3，氮氧化物排放濃度約為50mg/Nm3，二氧化硫排放濃度為35mg/Nm3。按當(dāng)時國家2011年前的排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)煙塵排放濃度值<50mg/Nm3，該公司除塵器自投運(yùn)以來均可達(dá)標(biāo)排放并優(yōu)于設(shè)計(jì)值。

2014年9月國家三部委下發(fā)2093號文件，鼓勵西部地區(qū)實(shí)現(xiàn)超低排放，2015年環(huán)保部再次下發(fā)文件針對超低排放進(jìn)行“提速、擴(kuò)圍”，超低排放輻射至全國范圍，根據(jù)國家《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計(jì)劃（2014-2020年）》及《關(guān)中地區(qū)燃煤火電機(jī)組超低排放改造實(shí)施方案》文件相關(guān)要求西部地區(qū)也實(shí)現(xiàn)超低排放，即在基準(zhǔn)氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3，因此，為滿足國家和地方環(huán)保法規(guī)要求，改善本地區(qū)的大氣環(huán)境質(zhì)量，確保電力和環(huán)境的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展，建設(shè)綠色環(huán)保型電廠，該公司對現(xiàn)役兩臺機(jī)組進(jìn)行提效改造以滿足超低排放要求，其中，煙塵排放提效目標(biāo)確定為≤10mg/Nm3。

該公司經(jīng)過前期嚴(yán)謹(jǐn)考察、論證，分別就電袋復(fù)合除塵器、濕法脫硫改造技術(shù)路線進(jìn)行論證，根據(jù)實(shí)際情況，選用了電袋除塵器增加一組布袋+濕法脫硫協(xié)同處理技術(shù)方案，改造工程同時包括新增一層管式除霧器、更換下兩層噴淋層的噴嘴為雙孔單向噴嘴等工作。

1超低排放改造方案確定

該電廠干式除塵器采用電袋復(fù)合除塵器，實(shí)測出口排放濃度為22.6mg/Nm3（投產(chǎn)時間短，設(shè)計(jì)值50mg/Nm3），經(jīng)考察研究，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，綜合考慮一次投資、能耗、維護(hù)費(fèi)用以及改造技術(shù)的成熟、可靠、先進(jìn)和改造周期的長短，改造措施經(jīng)濟(jì)、合理、有效；改造后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、安全；整機(jī)使用壽命周期長，設(shè)備檢修維護(hù)方便；能長期穩(wěn)定滿足國家及地方相關(guān)環(huán)保要求等各方面因素基礎(chǔ)上，目前不考慮增設(shè)濕電，選擇電袋除塵器增加一組布袋+濕法脫硫協(xié)同處理的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)超低排放。

（1）將電袋復(fù)合除塵器提效為<25mg/Nm3超凈電袋，并對濕法脫硫進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)一定的協(xié)同除塵作用，同時確保SO2排放濃度長期<35mg/Nm3，脫硫改造所增加的阻力<500Pa。

（2）脫硫系統(tǒng)

1）原屋脊除霧器不做改變，新增加一層管式除霧器；

2）更換下兩層噴淋層的噴嘴為雙孔單向噴嘴，其余噴淋層不做改動。

從改造周期來看，該方案工期短，工程量小；從一次投資來看，該方案投資量相較其他方案少；從年運(yùn)行維護(hù)來來看，該方案設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)費(fèi)用較小；從煙塵排放來看，該方案能滿足煙塵排放濃度≤10mg/Nm3。

2改造內(nèi)容

2.1除塵器改造

（1）在原電除塵器基礎(chǔ)上，對袋區(qū)進(jìn)行擴(kuò)容，即增加一組布袋，即保證現(xiàn)階段超低排放，又可消除除霧器隨運(yùn)行時間效率下降的影響。

原除塵器的濾袋材質(zhì)過濾精度較低，一般可滿足30mg/Nm3排放，由于該火電廠機(jī)組投運(yùn)時間短，為最大限度的降低改造費(fèi)用，可通過降低過濾風(fēng)速，濾袋沿用原材質(zhì)的方式實(shí)現(xiàn)減排。同時，考慮到本方案脫硫系統(tǒng)負(fù)擔(dān)較大，且隨著運(yùn)行年限的增加，電袋出口排放也將緩慢增加（因原設(shè)計(jì)僅為50mg/Nm3，過濾風(fēng)速高，如原電袋不做任何改造，現(xiàn)實(shí)測22.6mg/Nm3，運(yùn)行1到2年后必將超過25mg/Nm3甚至更高），脫硫除霧器效率也將下降，霧滴逃逸濃度增加，必將引起總排口濃度增加。因此，本次提效改造，對袋區(qū)仍進(jìn)行擴(kuò)容（原有濾袋、袋籠保持不變，擴(kuò)容方案與超凈電袋相同），進(jìn)一步降低前端干式除塵排放，為后端脫硫設(shè)備創(chuàng)造更優(yōu)的條件。同時，在濾袋壽命期后，可更換精度更高的濾袋，實(shí)現(xiàn)除塵器出口長期穩(wěn)定≤15mg/Nm3，消除脫硫除霧器效率下降的影響。

（2）取消旁路煙道

旁路煙道主要功能為超高溫保護(hù)濾袋及點(diǎn)爐煤油混燒階段避免油污污染濾袋，但實(shí)際工程應(yīng)用表明，旁路煙道往往是煙塵泄漏點(diǎn)之一，由于不經(jīng)常動作，又長期受煙氣流沖刷，容易出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致煙塵泄漏，而一旦旁路出現(xiàn)泄漏，含塵煙氣將直達(dá)下游設(shè)備造成排放超標(biāo)。因此，超低排放項(xiàng)目需取消旁路煙道，不但減少了除塵器泄露；同時，還可降低除塵煙氣通道壓損。

（3）除塵提效可實(shí)現(xiàn)脫硫入口粉塵濃度≤25mg/Nm3時，經(jīng)協(xié)同處理后出口粉塵濃度≤10 mg/Nm3。

3.2脫硫系統(tǒng)改造

根據(jù)該廠原脫硫系統(tǒng)技術(shù)協(xié)議的規(guī)定：“在任何正常運(yùn)行工況下，除霧器出口煙氣攜帶的水滴含量應(yīng)低于75mg/Nm3（干基）”，并在文字中描述采用的除霧器為兩級屋脊除霧器，沒有寫明是否有管式除霧器，根據(jù)技術(shù)協(xié)議的煙氣參數(shù)和實(shí)際吸收塔的尺寸可知，吸收塔的煙氣流速為3.4m/s，按照常規(guī)的兩級屋脊除霧器，出口液滴的實(shí)際排放值可以滿足此要求。但對于要保證出口粉塵小于10mg，此液滴的排放量保證值過大。

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，本次初步改造方案內(nèi)容如下：增加管式除霧器，原屋脊除霧器不做改變，利舊原支撐梁；更換下兩層噴淋層的噴嘴為雙孔單向噴嘴，原噴淋層不做改動。

（1）除霧器升級改造，降低漿液粉塵逃逸

由于最上層噴淋層的中心距出口煙道的下邊沿僅6.8m的間距，無增加三級屋脊除霧器的空間；且出口煙道短，亦無法增加煙道除霧器。因此本方案在屋脊除霧器的下方增加一層管式除霧器，因原屋脊除霧器為菱形布置，則改造工程量較大，需要整體更換除霧器。

（2）噴淋層+一層托盤設(shè)計(jì)合理優(yōu)化，強(qiáng)化傳質(zhì)除塵作用

三層噴淋層中下面兩層采用的噴嘴為雙向（即上下方向）噴嘴，向上的霧化液滴溶液與煙氣同流向，容易被煙氣帶走。因此本方案將下面兩層采用的噴嘴改為單向雙孔噴嘴。防止煙氣對漿液的夾帶，有效降低煙囪入口的粉塵濃度。

最下層噴淋層與吸收塔入口煙道之間增加一層托盤，強(qiáng)化傳質(zhì)除塵作用。

3結(jié)論

結(jié)合某300MW火電廠實(shí)際運(yùn)行工況，通過大量論證和計(jì)算，改造后兩臺爐滿負(fù)荷運(yùn)行時，粉塵濃度達(dá)到10mg/Nm3，不僅可以保證整體設(shè)備的除塵效率，還有一定的降低脫硫排放，如果不改造，有可能在2017年新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)出臺后面臨強(qiáng)行關(guān)停或改造的現(xiàn)狀，該方案實(shí)施我們將在每年的利潤里增加1分錢/度電，按年發(fā)電量30億度計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)每年多收入3千萬元，效益顯著且必須實(shí)施。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟建國等，科技傳播[J].2016-4（下）（157-161）.

[2]中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會電除塵委員會，燃煤電廠煙氣超低排放技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2015-10.

作者簡介：廖亮（1984—），男，陜西蒲城人，漢族，助理工程師，本科，外圍專工。endprint