煤粉鍋爐煙氣超低排放改造

郭 慶，侯 剛

(河南能源化工集團鶴壁煤化工有限公司，河南 鶴壁 458000)

鶴壁煤電股份有限公司化工分公司年產60萬噸甲醇項目動力站配置3臺300t/h華西能源工業(yè)集團有限公司生產的DGJ220/9.81-Ⅱ7型煤粉鍋爐。自運行以來，鍋爐煙氣執(zhí)行《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)排放標準，脫硝裝置NOX排放濃度不高于100 mg/Nm3，脫硫裝置出口SO2排放濃度不高于200 mg/Nm3，煙囪出口煙塵排放濃度為不高于30 mg/Nm3。隨著國家對鍋爐煙氣排放標準進一步提高，新的NOX排放濃度不高于50mg/Nm3，SO2排放濃度不高于35mg/Nm3，煙塵排放濃度不高于10mg/Nm3，因此原鍋爐煙氣處理系統(tǒng)需要實施超低排放改造。

1 改造背景

1.1 原設備及工藝情況

DGJ220/9.81-Ⅱ7型煤粉鍋爐設計燃用貧瘦煤，采用高壓、自燃循環(huán)汽包爐，四角切圓燃燒，平衡通風，固態(tài)干式風冷排渣。單臺鍋爐額定蒸發(fā)量下耗煤量為36.42t/h，額定蒸發(fā)量下單臺鍋爐煙氣量為28.2萬Nm3/h，進入脫硫裝置的煙氣含塵量：≤30mg/Nm3，SO2濃度：2500mg/Nm3。原設計脫硝采用SCR工藝，煙氣除塵系統(tǒng)采用袋式除塵，煙氣經脫硝、除塵后進入脫硫塔，脫硫采用“氨-硫酸銨+副產硫酸銨”的塔外蒸發(fā)結晶工藝路線，三臺鍋爐共用1座脫硫塔及1條固體硫酸銨副產品生產線。

1.2 主要存在的問題

(1)隨著國家環(huán)保要求日益嚴格，原排放指標已不能滿足新的環(huán)保要求，成為影響公司進一步發(fā)展的重要因素；

(2)除塵器通透量不足，造成除塵器布袋壓差高，導致除塵器出口粉塵含量偏高；

(3)脫硫裝置的脫硫塔進口環(huán)形噴淋前后煙道及附件存在腐蝕問題。脫硫裝置整體設備故障率高、部分漿液管道易堵，無法長周期穩(wěn)定運行；

(4)脫硫塔直排煙囪的煙氣夾帶液滴較多，煙囪出口煙羽現(xiàn)象嚴重；

(5)脫硫塔的噴淋層不足、噴淋效果不好，為了使煙氣出口SO2達標，超設計量使用液氨。

1.3 改造目標

為了響應國家節(jié)能減排、環(huán)保排放的政策，本著從嚴治理的目的，此次鍋爐超低排放改造指標要求為：NOX排放濃度不高于50mg/Nm3，SO2排放濃度不高于35mg/Nm3，煙塵排放濃度不高于5mg/Nm3。

2 改造方案

本次改造采用鍋爐脫硝系統(tǒng)增效改造+除塵器提效改造+脫硫除塵一體化改造+引風機改造方案。鍋爐煙氣經脫硝、除塵后經過新建煙道進入脫硫系統(tǒng)，經過降溫濃縮段、噴淋吸收段、一二級水洗段后經塔頂直排煙囪排放。

2.1 除塵系統(tǒng)改造

除塵系統(tǒng)在原除塵器的基礎上增加4個室共728條濾袋及氣力輸灰系統(tǒng)，每臺鍋爐可以增加30%除塵面積。新增加除塵器外觀布置設計與原除塵器及輸灰系統(tǒng)一致，增加的4個室布置在原除塵器后，每臺爐新增2臺倉泵，新增一根輸灰母管至灰?guī)欤梢耘c原有輸灰母管相互切換。將原有濾袋更換采用PPS+超細纖維+PTFE覆膜材質除塵袋并改進濾袋口密封裝置；取消現(xiàn)有旁路煙道并更換所有現(xiàn)用脈沖反吹閥。

2.2 脫硝系統(tǒng)改造

因煙氣排放標準不能滿足現(xiàn)行的國家標準GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》要求，脫硝系統(tǒng)已于2015年4月至10月底進行了改造。脫硝裝置主要設備有液氨儲罐、氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐、稀釋風機、催化劑等。采用LNB(低氮燃燒法)+SCR(選擇性催化還原法)工藝，

本次改造脫硝改造在原基礎加裝第三層催化劑，并增加相應的吹灰設施。原脫硝裝置原設計吹灰方式為聲波吹灰，聲波吹灰器每層2臺。增加的催化劑層已預留聲波吹灰器位置。經過加裝催化劑進行脫硝系統(tǒng)提效改造后，脫硝效率達到92%，脫硝裝置出口NOX濃度可達到<50mg/Nm3，達到鍋爐超低排放的要求。

2.3 脫硫系統(tǒng)改造

脫硫系統(tǒng)為本次改造的重中之重，此次改造采用北京航天環(huán)境工程有限公司氨法工藝采用吸收塔噴淋技術，按三爐全開氣量設計，共一套獨立的煙氣脫硫吸收系統(tǒng)，新建脫硫塔與原脫硫塔煙氣可以互相切換。

脫硫塔為脫硫裝置的核心設備，因硫酸銨漿液中的氯離子濃度很高，腐蝕性很強，脫硫塔采用碳鋼材質，內襯玻璃鱗片防腐。脫硫塔自下而上可分為四個主要的功能區(qū)：

1)濃縮區(qū)：該區(qū)為脫硫塔漿池區(qū)，主要功能是將漿液中的水分蒸發(fā)，濃縮漿液的作用，并且可以用于硫酸銨的結晶，此區(qū)設置三臺濃縮循環(huán)泵，其中一臺用于濃縮噴淋，一臺用于塔底漿液池的脈沖懸浮攪拌，第三臺泵用于濃縮噴淋泵備用。

2)吸收區(qū)：該區(qū)包括三層吸收噴淋層。其主要功能是用于吸收煙氣中的酸性污染物及飛灰等物質，循環(huán)漿液由噴淋層下方的積液盤收集，再自流至塔外的吸收漿液槽中。

3)水洗區(qū)：該區(qū)包括兩級水洗，主要目的是為了降低氨逃逸及氣溶膠現(xiàn)象的出現(xiàn)，每級水洗噴淋層下方均有積液盤，將水洗水收集至塔外的水洗水槽里。上層水吸盤上方設置了填料，加強對氣溶膠的捕捉。

4)除霧區(qū)：設置兩級除霧器，用于分離煙氣中夾帶的霧滴，降低對下游設備的腐蝕，節(jié)約用水；減少結垢，降低吸收劑的消耗。

煙氣從吸收塔出口引出后，進入高效塔板除塵裝置，繼續(xù)捕捉煙氣中的顆粒及小霧滴，將煙氣含塵量濃度控制在5mg/Nm3以內。脫硫塔內漿液隨著反應時間，硫酸銨比例的增大，漿池濃度增高，吸收能力降低。漿池濃度達到一定濃度，經排漿泵排至硫銨后處理系統(tǒng)，經水力旋流器、稠厚器、離心機、循環(huán)流化床干燥機后，達到一定純度的硫銨晶體。濾液返回脫硫塔內，使塔內漿液濃度穩(wěn)定維持在一定范圍之內。

2.4 其他系統(tǒng)改造

本次改造脫硝系統(tǒng)加裝催化劑預計增加阻力300Pa，布袋除塵器提效改造后阻力增加300Pa。同時，在現(xiàn)有鍋爐滿負荷運行時，引風機壓頭偏緊張。本次引風機改造，設備盡量利舊。經初步核算，改造后的引風機風量維持不變，壓頭增加，

由于除塵器增加了4個室728條濾袋及氣力輸灰系統(tǒng)，除塵器出口需向煙囪方向挪動，需將原除塵器出口煙道進行改造，并將煙道出口測點位置后移。

3 改造效果

本次改造工程于 2018 年5 月完成通煙，改造后煙氣中NOX濃度低于50mg/Nm3，SO2排放濃度低于35mg/Nm3[1]，塵含量降到5mg/Nm3以下，外排煙氣煙羽現(xiàn)象明顯改善[2]。當脫硫塔入口煙氣中塵含量不大于30mg/Nm3時)，產品硫酸銨的質量達GB535-1995合格品標準。另外，實際生產中大量消耗甲醇變換單元廢水作為脫硫系統(tǒng)補充水，節(jié)約用水35m3/h左右。

4 結語

通過鍋爐超低排放改造，大大降低了鍋爐煙氣污染物的排放，按照改造前后核算每年可減排煙塵315.9 t、減排二氧化硫1158.3 t、減排氮氧化物351t，尤其煙塵的減排對降低區(qū)域空氣中的PM2.5貢獻重大。對促進當?shù)亟洕l(fā)展、保護環(huán)境和確保裝置運行經濟性以及保持地區(qū)經濟可持續(xù)發(fā)展等都具有十分重要的意義。