淺談燃煤煙氣收水消白煙及污染物協(xié)同治理

孫陟

（新疆天富環(huán)?？萍加邢薰?，新疆維吾爾自治區(qū) 石河子 832000）

隨著新疆維吾爾自治區(qū)的環(huán)保投入不斷加大，污染物排放總量逐年下降，但霧霾污染的改善效果尚不顯著；其中烏魯木齊、昌吉、石河子、獨(dú)山子、奎屯、烏蘇等北疆城市的空氣質(zhì)量低于全國和自治區(qū)的平均水平。近五年來，新疆維吾爾自治區(qū)的燃煤量與廢氣排量逐年遞增，空氣中的顆粒物濃度也逐年增加，空氣優(yōu)良率均低于70%。據(jù)監(jiān)測，新疆維吾爾自治區(qū)的重度霧霾污染天氣主要集中在冬季，因而冬季工業(yè)濕煙氣排放是新疆維吾爾自治區(qū)冬季區(qū)域性霧霾發(fā)生的重要因素之一。

1 我國濕煙氣除濕消白效果的現(xiàn)狀

目前，針對煤化工企業(yè)濕煙氣除濕消白方面的研究相對較少，尚處于起步階段，常見的技術(shù)途徑有升溫除濕、冷凝除濕、溶液除濕和旋風(fēng)除濕等幾類方法，結(jié)合白煙的形成和消散機(jī)理，可設(shè)法改變濕煙氣排出時(shí)的初始狀態(tài)，使?jié)駸煔庠跀U(kuò)散過程中始終保持非飽和狀態(tài)，才能徹底消除白煙現(xiàn)象。但現(xiàn)有的煙氣消白技術(shù)均無法完成新疆維吾爾自治區(qū)冬季寒冷、少風(fēng)、缺水環(huán)境的煙氣消白，且無法回收煙氣中的水分進(jìn)行資源化利用，不能緩解缺水地區(qū)的水資源危機(jī)。

2 燃煤煙氣深度收水消白煙及污染物協(xié)同治理技術(shù)工藝流程

經(jīng)過電除塵器初步凈化的煙氣進(jìn)入吸收塔中段折流向上，中段設(shè)置一層平板除霧器、集水盤、一層噴淋、一層高效除霧器。噴淋漿液來自高效協(xié)同循環(huán)箱下塔釜，循環(huán)漿液通過pH值自動(dòng)控制系統(tǒng)，由制漿系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充。煙氣通過平板除霧器處理后與噴淋漿液逆流接觸，脫除剩余的少量SO2。同時(shí)煙氣溫度降低至飽和點(diǎn)以下，煙氣中的水大量冷凝析出，在此過程中，不斷捕集煙氣中的細(xì)微粉塵顆粒，高效除霧器將煙氣中夾帶的水滴攔截，粉塵隨冷凝出的水滴進(jìn)入高效協(xié)同循環(huán)箱下的塔釜。吸收了SO2的漿液在塔釜中氧化后進(jìn)入原脫硫系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)利用。高效除霧器出來的煙氣中的SO2濃度可低至15mg/Nm3以內(nèi)，粉塵濃度低至5mg/Nm3以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)超低排放；煙溫低至42℃左右，煙溫下降而冷凝析出的水在冬季平均約40t/h，全年平均約30t/h，收集后的水分在高效協(xié)同循環(huán)箱下部經(jīng)過漿液分離裝置分離后，用于沖洗平板除霧器，沖洗水落入原脫硫塔塔釜補(bǔ)充吸收塔液處，實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)近零補(bǔ)水。煙氣經(jīng)過高效除霧器后進(jìn)入脫硫塔的上段。上段設(shè)置集水器、一層冷凝噴淋、一層金屬平板除霧器。噴淋漿液來自收水循環(huán)箱上部，煙氣與噴淋漿液逆流接觸，煙溫進(jìn)一步降低至25℃左右，煙氣中的水分進(jìn)一步冷凝析出，實(shí)現(xiàn)收水目的。冬季平均收水量約50t/h，全年平均約35t/h。冷凝析出的水分經(jīng)金屬平板除霧器攔截、集水器收集后，進(jìn)入收水循環(huán)箱上部。收集下來的水分通過排出泵送回廠區(qū)中水回用。經(jīng)兩段降溫冷凝后的煙氣須經(jīng)再加熱后進(jìn)入煙囪排放。冷凝后的煙氣利用蒸氣熱源換熱，煙溫上升至60℃以上后進(jìn)入煙囪，最終實(shí)現(xiàn)消白煙。

3 工藝技術(shù)指標(biāo)

1）通過改造脫硫塔吸收區(qū)域，實(shí)現(xiàn)單塔雙循環(huán)，確保SO2超低排放（排放濃度〈15mg/Nm3）；2）利用空冷降溫的方式，置換出上吸收段的熱量，從而降低排煙溫度實(shí)現(xiàn)冷凝收水，并100%回收利用；3）采用高效除霧器，實(shí)現(xiàn)粉塵超低排放（排放濃度〈5mg/Nm3）；4）不占用額外空間，在吸收塔內(nèi)部集成煙氣加熱器，實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度-5℃消白煙。

4 系統(tǒng)的投運(yùn)和停運(yùn)

4.1 鍋爐引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)前的準(zhǔn)備工作

1）系統(tǒng)檢修工作完結(jié)，各項(xiàng)安全措施恢復(fù)完畢，現(xiàn)場清潔無雜物；2）所有設(shè)備電機(jī)試轉(zhuǎn)方向正確，絕緣良好，對應(yīng)泵、風(fēng)機(jī)油箱油位正常、油質(zhì)良好，所有風(fēng)機(jī)、水泵、攪拌器處于備用狀態(tài)；3）除塵、脫硫進(jìn)出口煙道擋板確認(rèn)在開啟狀態(tài)，煙道內(nèi)部干凈無雜物，各人孔門全部關(guān)閉；4）系統(tǒng)中所有電動(dòng)門、氣動(dòng)門開關(guān)試驗(yàn)正常，開關(guān)位置正確，動(dòng)作靈活，就地與遠(yuǎn)程指示一致，所有手動(dòng)門開關(guān)位置正確；5）廠區(qū)工業(yè)水系統(tǒng)及輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)供水正常，低輔聯(lián)箱蒸氣供應(yīng)正常，蒸氣壓力〉0.4MPa，溫度〉150℃；6）儀用及雜用壓縮空氣系統(tǒng)儲氣罐壓力在0.6～0.7MPa；7）向吸收塔、石灰石漿液箱、工藝水箱、高效協(xié)同循環(huán)箱、收水循環(huán)箱補(bǔ)水，液位正常，滿足系統(tǒng)要求，各疏排水系統(tǒng)正常；8）石灰石、電石渣倉料位正常，制漿系統(tǒng)制漿完畢，漿液密度在1150～1200kg/m3之間，漿液大循環(huán)正常；9）聯(lián)系除灰人員，確認(rèn)電除塵高壓隔離變壓器空載升壓試驗(yàn)正常，電除塵頂梁加熱、陰陽極振打投入自動(dòng)，輸灰系統(tǒng)正常處于備用狀態(tài)，灰?guī)煊凶銐虻拇婊铱臻g。

4.2 鍋爐點(diǎn)爐前的準(zhǔn)備工作

1）啟動(dòng)除霧器沖洗水泵，確認(rèn)除霧器沖洗系統(tǒng)運(yùn)行正常，各沖洗閥供水流量正常；2）啟動(dòng)吸收塔側(cè)進(jìn)式攪拌器及高效協(xié)同循環(huán)箱側(cè)進(jìn)式攪拌器，檢查運(yùn)行是否正常；3）聯(lián)系除灰人員，確認(rèn)輸灰順控系統(tǒng)運(yùn)行正常，電除塵及灰?guī)炝骰L(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行正常；聯(lián)系主機(jī)值長，確認(rèn)鍋爐點(diǎn)爐方式（等離子或投油）；4）檢查吸收塔漿液循環(huán)系統(tǒng)，啟動(dòng)一臺漿液循環(huán)泵，確認(rèn)運(yùn)行正常；5）確認(rèn)本系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)連鎖保護(hù)投入正常。

4.3 鍋爐點(diǎn)爐后系統(tǒng)整體投運(yùn)步驟

1）鍋爐點(diǎn)爐后，投入吸收塔氧化系統(tǒng)運(yùn)行，吸收塔入口煙溫〉60℃后且機(jī)組并網(wǎng)前，啟動(dòng)第二臺漿液循環(huán)泵（注意選擇出力較小的一臺，防止出口SO2排放濃度過低，導(dǎo)致傳至生態(tài)環(huán)境部門的監(jiān)測數(shù)據(jù)為無效數(shù)據(jù)），確認(rèn)運(yùn)行正常；2）聯(lián)系除灰人員，確認(rèn)電除塵各高壓柜運(yùn)行正常，二次電流和二次電壓正常，無大幅波動(dòng)，根據(jù)電除塵的出口粉塵排放濃度，適當(dāng)提高二次電流，保證吸收塔出口粉塵達(dá)標(biāo)排放；3）機(jī)組并網(wǎng)后，根據(jù)系統(tǒng)的整體用水情況，投入相變空冷循環(huán)系統(tǒng)，注意收水循環(huán)箱、高效協(xié)同循環(huán)箱、吸收塔液位及出口溫度變化情況，及時(shí)調(diào)整空冷循環(huán)泵和相變空冷風(fēng)機(jī)頻率，多余的冷凝水送至廠區(qū)化學(xué)水處理系統(tǒng)；4）開啟高效換熱單元蒸氣管路進(jìn)出口門，投入蒸氣換熱系統(tǒng)；5）隨著鍋爐負(fù)荷的增加，注意高效除霧器的差壓變化和吸收塔的液位變化情況，及時(shí)對除霧器進(jìn)行沖洗，并確認(rèn)沖洗水流量正常；6）隨著吸收塔出口SO2排放濃度的緩慢上升，及時(shí)開啟制漿系統(tǒng)至吸收塔供漿電動(dòng)門，調(diào)整供漿調(diào)節(jié)門開度大小，保證出口SO2達(dá)標(biāo)排放；7）根據(jù)鍋爐負(fù)荷及入口SO2變化，及時(shí)啟動(dòng)第三臺循環(huán)泵，或者進(jìn)行倒泵操作，保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 鍋爐停爐時(shí)系統(tǒng)整體退出步驟

1）將高效協(xié)同箱、收水循環(huán)箱及吸收塔的液位控制在低位運(yùn)行，并且盡可能在系統(tǒng)停運(yùn)前排空各箱、罐、坑的液體或在低液位運(yùn)行；2）隨著鍋爐負(fù)荷的降低，根據(jù)吸收塔入、出口SO2變化，按順序停止相應(yīng)的漿液循環(huán)泵，一臺、一臺停止，最后只留一臺運(yùn)行，調(diào)整吸收塔供漿調(diào)節(jié)閥，保證吸收塔出口SO2達(dá)標(biāo)排放；3）隨著系統(tǒng)用水量的減少，逐漸降低相變空冷循環(huán)泵頻率，直至退出相變空冷循環(huán)系統(tǒng)（冬季排空室外空冷管路內(nèi)的水），同時(shí)停止吸收塔出口蒸氣換熱系統(tǒng)的運(yùn)行；4）逐漸降低吸收塔液位，在停爐后對高效除霧器進(jìn)行充分沖洗；5）鍋爐停爐且爐膛、尾部煙道吹掃完畢后，聯(lián)系除灰人員停止電除塵系統(tǒng)的運(yùn)行，在電除塵灰斗內(nèi)的灰全部排空后，停止輸灰系統(tǒng)運(yùn)行；6）在吸收塔入口溫度〈60℃時(shí)，停止最后一臺漿液循環(huán)泵運(yùn)行，退出吸收塔氧化風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行；7）各系統(tǒng)對應(yīng)設(shè)備停運(yùn)后，及時(shí)關(guān)閉所需的冷卻水，確保吸收塔液位不升高；8）長時(shí)間停運(yùn)，應(yīng)排空制漿系統(tǒng)料倉內(nèi)的物料，防止物料長時(shí)間滯留受潮板結(jié)。

5 系統(tǒng)正常運(yùn)行中的調(diào)整及注意事項(xiàng)

5.1 高效協(xié)同循環(huán)系統(tǒng)

高效協(xié)同循環(huán)系統(tǒng)注水之前，檢查所有的人孔、排放口、泵進(jìn)口是否密封或關(guān)閉，注水至高效協(xié)同循環(huán)液位2m以上時(shí)啟動(dòng)攪拌器，液位高于5m，循環(huán)管內(nèi)注滿水后方可啟動(dòng)循環(huán)泵C，啟動(dòng)循環(huán)泵前要檢查進(jìn)口閥是否打開，循環(huán)泵油位是否正常，冷卻水是否打開并且有水流動(dòng)，啟動(dòng)后檢查是否有震動(dòng)和異音。停止循環(huán)泵30秒后關(guān)閉進(jìn)口閥門，進(jìn)口閥門關(guān)到位后打開循環(huán)泵排空閥，排空并沖洗干凈。

5.2 收水循環(huán)系統(tǒng)

收水循環(huán)系統(tǒng)注水之前檢查所有的人孔、排放口、泵進(jìn)口是否密封或關(guān)閉，注水至高效協(xié)同循環(huán)液位4m以上，循環(huán)管內(nèi)注滿水后方可啟動(dòng)循環(huán)泵D，啟動(dòng)循環(huán)泵前要檢查進(jìn)口閥是否打開，循環(huán)泵油位是否正常，冷卻水是否打開并有水流動(dòng)，啟動(dòng)后檢查是否有震動(dòng)和異音。停止循環(huán)泵30秒后關(guān)閉進(jìn)口閥門，進(jìn)口閥門關(guān)到位后打開循環(huán)泵排空閥，排空并沖洗干凈。

5.3 空冷系統(tǒng)

空冷系統(tǒng)的啟動(dòng)條件是設(shè)備和閥門都可以正常啟停，啟動(dòng)時(shí)通過旁路管道啟動(dòng)，循環(huán)泵啟動(dòng)完成后，再將空冷管束進(jìn)出口閥門依次打開，最后關(guān)閉旁路閥門。循環(huán)泵停運(yùn)、空冷停運(yùn)后，要盡快排空管束內(nèi)的水和漿液。

5.4 脫硫劑制備系統(tǒng)

投運(yùn)時(shí)，首先保證石灰石漿液罐內(nèi)有水，合理配比漿液濃度，開機(jī)時(shí)先啟動(dòng)螺旋稱重，再啟動(dòng)變頻星形給料機(jī)，星形給料機(jī)為變頻，頻率可按需調(diào)節(jié)。停運(yùn)時(shí)，先關(guān)停星形給料機(jī)，待螺旋稱重?cái)?shù)據(jù)為零并穩(wěn)定不變后，再停止螺旋稱重。在化漿過程中，要密切關(guān)注石灰石漿液罐的液位以防溢流，關(guān)注石灰石粉倉料位計(jì)的計(jì)量，以備及時(shí)補(bǔ)充石灰石。

5.5 蒸氣加熱及疏水系統(tǒng)

根據(jù)出口煙氣溫度調(diào)節(jié)蒸氣調(diào)節(jié)閥的開度，關(guān)注蒸氣的用氣量。

5.6 工藝水系統(tǒng)

工藝水系統(tǒng)利用原FGD系統(tǒng)工藝水，需注意除霧器沖洗次數(shù)及沖洗時(shí)間，注意除霧器沖洗水總管的流量，沖洗流量不夠時(shí)，可調(diào)節(jié)除霧器沖洗泵的頻率。

6 結(jié)語

隨著西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境、天氣影響等問題也隨之顯現(xiàn)；對煤化工企業(yè)的環(huán)保達(dá)標(biāo)排放日趨嚴(yán)格，越來越多的企業(yè)把節(jié)水、煙氣除濕消白改造提上日程。燃煤鍋爐煙氣深度收水消白煙及污染物協(xié)同治理技術(shù)工藝已在新疆維吾爾自治區(qū)部分地區(qū)進(jìn)行了示范應(yīng)用，通過驗(yàn)證，其工藝技術(shù)及操作方法切實(shí)可行，達(dá)到了預(yù)期的目的，為燃煤煙氣除濕、水資源循環(huán)利用、生態(tài)環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展做出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)。