熱電廠超低排放改造及技術應用研究

郭興華(東岳氟硅科技集團有限公司，山東 淄博 256401)

1 熱電廠環(huán)保裝置基本情況

1.1 影響脫硫系統(tǒng)超低排放的因素

文章研究的熱電廠脫硫裝置采用“五爐一塔”的形式，該裝置已建成較長時間，整體結構簡單，而且技術水平不是很高。為了達到超低排放標準，需要對氨法脫硫裝置實施提標操作控制，但這種方法存在不足之處，只在短期內有效，從長期效果來看，會出現(xiàn)排放指標不可控、系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差等問題，因此要進一步研究。氨法脫硫裝置運行過程中，要注重對系統(tǒng)pH值的控制，保持在較高水平，才能滿足超低排放的要求。但運行中會消耗大量氨，使成本增加，另外還會有煙氣拖尾現(xiàn)象，對自然環(huán)境造成污染。受到技術條件限制，脫硫系統(tǒng)運行水平較低，而且過程中容易出現(xiàn)問題，很難達到超低排放標準[1]。

1.2 影響脫硝系統(tǒng)超低排放因素

SNCR脫硝技術是常用的煙氣脫硝技術，具有成本低、操作方便等特點，適用于CFB鍋爐。從目前情況來看，SNCR脫硝效率較低等問題成為制約超低排放的因素。由于CFB鍋爐運行情況的不同，導致在脫硝效率方面有較大差異。SNCR脫硝過程中還原劑利用率較低，而且存在氨逃逸問題。氨逃逸容易和三氧化硫發(fā)生反應，從而形成硫酸銨鹽，具有腐蝕性，因此對鍋爐會造成損害。SNCR脫硝對環(huán)境有一定要求，溫度控制在800 ℃左右，才能保證氨和氧發(fā)生反應。鍋爐運行中的含氧量對脫硝效率會產生直接影響，所以要保證氧量的穩(wěn)定性。影響脫硝系統(tǒng)超低排放因素較多，還有諸多方面需要改進，因此要增強創(chuàng)新意識，積極引入新技術、新工藝，滿足生產要求。

1.3 除塵系統(tǒng)超低排放因素

以往使用的PPS布袋設計標準落后，不符合設備超低排放要求。使用SNCR脫硝技術時，會向鍋爐內噴入大量氨水，在這種情況下，尾部煙氣含水量就會增加，布袋會出現(xiàn)“糊袋”現(xiàn)象，使得除塵器阻力增大，對運行效果會產生不利影響。運用氨法脫硫在實際中取得了良好成效，但當煙氣量不斷增加時，會暴露出系統(tǒng)的設計缺陷，氣液比余量較小會造成水洗效果差，煙氣攜帶硫酸銨鹽現(xiàn)象會變得更加嚴重，這是濕法脫硫普遍存在的問題。

1.4 新增超低排放檢測因子

根據(jù)國家相關部門頒布的文件，其中對燃煤電廠生產中需要控制大氣污染物排放有明確規(guī)定，包括煙塵、二氧化硫、氮氧化物等的排放，并且提出了排放標準。特別是汞及其化合物，由于污染性較大，因此要引起足夠重視，采取有效防控措施。對于大氣污染防治，一直是環(huán)境整治的重點，應嚴格按照國家頒布的相關文件執(zhí)行[2]。

2 超低排放改造思路

2.1 改造原則

堅持綠色環(huán)保理念，對于現(xiàn)有的運行系統(tǒng)加強改造，從而達到超低排放標準。特別是舊系統(tǒng)中存在不足，引發(fā)污染問題的部分，要進行有效彌補，完善運行系統(tǒng)，從而達到排放要求。氨法脫硫系統(tǒng)改造要根據(jù)電廠實際情況而定，建議不要增加新的脫硫塔，只需對舊塔改造即可。對于熱電廠的環(huán)保裝置，要不斷引入新技術、新設備，有助于提升整體環(huán)保水平，形成對多種污染物高效集成脫除處理系統(tǒng)，可以大大提升脫除效率，降低投入成本。對于新環(huán)保治理技術要加強研究，并引入到電廠中來，不斷優(yōu)化運行系統(tǒng)，實現(xiàn)超低排放目標。超低排放改造要立足于電廠具體情況，對目前存在的問題進行分析，找到其中原因，從而明確改造原則，嚴格按照規(guī)定要求去執(zhí)行。

2.2 改造方案

對改造方案進行加強審核，發(fā)揮出新技術優(yōu)勢，并將具體效果落實下去。熱電廠污染物包括二氧化硫、氮氧化物、煙塵等，對于不同污染物的特點制定合理改造方案，同時對方案優(yōu)缺點進行分析、評估是否可行，通過完善增加方案的執(zhí)行力，確保改造活動的順利開展。遵循“協(xié)同處置、綜合治理”的原則，經過熱電廠工作人員的研究，確定超低排放環(huán)保工藝流程。

3 改造技術和實施策略

3.1 工藝改造

雙塔多循環(huán)雙氧化設計。在傳統(tǒng)模式下將單塔單循環(huán)改造為雙塔工藝。雙塔包括脫硫塔和水洗塔，將脫硫塔原單塔三段單層循環(huán)改為二塔多層循環(huán)，新建水洗塔進行煙塵的組合去除。雙氧化是指塔內、塔外氧化設計，新增氧化器發(fā)揮出主氧化功能作用，原有的氧化器要保留下來。在氧化過程中，增濃系統(tǒng)可以起到輔助作用，改造之后氧化率會得到明顯提升，有效減少了亞硫酸銨。雙塔多循環(huán)雙氧化設計運用改善了實際效果，功能區(qū)更加的明確，同時相互之間可以實現(xiàn)協(xié)同，從而發(fā)揮出更大作用。

高效多層循環(huán)噴淋工藝設計。對功能區(qū)的循環(huán)工藝進行改造，實現(xiàn)進一步優(yōu)化。運用高效多層循環(huán)噴淋，可以提高液氣比，滿足超低排放的要求。將脫硫塔原本的三段結構改造為二段布置，分別是增濃段和吸收段，新增加出口除霧噴淋系統(tǒng)。吸收段有多層，每一層要設置吸收泵，新增雙相整流裝置。在增濃層增加氣體分布器，有助于改善煙氣分布效果。將吸收段二層噴淋改為三層噴淋工藝結構，采用高效多層循環(huán)噴淋設計，可以提高系統(tǒng)液氣比。硫酸氨氣溶膠的形成與液氣比有著直接關系，大的液氣比可以使得煙塵含量降低，與超低排放設計要求相符合。

多點加氨工藝。原吸收泵出口采用單點加氨方式，對溶液流向情況進行分析，在吸收段各層設計加氨小流量精確調節(jié)回路，增濃段采用多點加氨設計，前置加氨會讓系統(tǒng)煙氣和氨反應前移，促進氨水的混合，充分吸收揮發(fā)的氣氨。多點加氨工藝可以提升氧化器內pH值的精確性，將脫硫區(qū)域氣相游離氨濃度降到最低。增濃段設置輔助加氨系統(tǒng)，主要目的是讓漿液中的各種氣體進行充分反應，從而提高脫硫效率。在原有設計系統(tǒng)下，只能在低指標狀態(tài)下運行，而且存在逃逸氨等問題。

3.2 設施改造

應用高效除霧器組合。改造脫硫塔，適當增加高度，在增加的空間中設立屋脊式除霧器，分為三層。運用升氣帽分層布置的三級水洗系統(tǒng)，對各層進行改造，將原本的波紋式改為聚乙烯塔式填料。將旋流式除霧器設置在水洗塔出口，為了保證不同層氣流分布的均勻性，要采用多種形式的高效組合式除霧器，會形成水洗液梯差濃度，煙氣溫度會有所降低，讓除霧器運行效果得到改善，排出的尾氣濃度會大大降低。

運用高效螺旋噴嘴。過去吸收段和分水洗段采用的是實心錐形噴嘴，改造后采用新型高效噴嘴，噴流角度比較大。新型噴嘴的結構比較緊湊，具有良好通暢性，避免發(fā)生液體阻塞的情況，保證液體在管道中可以達到最大流量。在相應壓強的作用下，單個噴嘴液體流量會有所提升，減少了系統(tǒng)流量泵的改造量。

3.3 技術應用

膜法超高效除塵器改造。在鍋爐除塵器改造中，運用膜科學技術與實際情況相結合。高效膜技術是一項新技術，采用有機膜覆蓋材料布袋，運用表面過濾的原理，可以對微納米顆粒進行截留。該已申請專利。還要進行除塵器降壓差改造。袋式除塵器的下部分要保留下來，增加箱體的高度，運用新的膜法技術長布袋、袋籠，改造上部凈氣室。對于附屬部件也要進行改造。將旁通閥去除，與環(huán)保設計要求相符合。經過改造，除塵器阻力會下降，形成低壓差高效除塵器。

3.4 臭氧脫硝

和傳統(tǒng)脫硝技術比較而言，臭氧脫硝技術原理是利用臭氧的強氧化性，對難溶氮氧化物氧化為可溶的氮氧化物，和濕法脫硫有機地結合起來，從而吸收氧化物，達到脫硝目的。臭氧脫硝具有操作簡單、自動化水平高等優(yōu)勢，與傳統(tǒng)工藝相結合，有效地解決了存在的弊端。在系統(tǒng)運行中，臭氧會在吸收塔中分解，不會產生二次污染。當環(huán)保標準提高時，只需要簡單改造就可以，不會影響到正常生產，是一種適用性很強的脫硝方式。

3.5 優(yōu)化運行控制

影響氨法脫硫工藝的指標包括氧化率、溫度等。煙氣均勻分布可以實現(xiàn)和吸收溶液的充分接觸，進而發(fā)生反應，是運行操作控制的重要環(huán)節(jié)。對氧化器運行液位的有效控制，可以改善氧化效果。開展交叉試驗，確定吸收液pH的理想值，讓煙氣拖尾情況得到改善。提高氧化風風壓，用新型風機送入空氣，對氧化器和脫硫塔進行雙段氧化設計，可以實現(xiàn)漿液系統(tǒng)全過程氧化。運行中要提高氧化風風壓，并控制在合理范圍之內，保證漿液系統(tǒng)氧化率達到規(guī)定要求。為了防止氧化風管發(fā)生堵塞，要增加沖洗水管，并進行定期沖洗。

4 超低排放改造效果分析

超低排放改造完成后，進入試驗階段，直至投入運行，通過分析發(fā)現(xiàn)，污染物排放指標有了明顯降低。需要說明的是，在改造中要運用很多新材料，要通過市場調查選擇合適的材料，保證其具有良好的性能，進而達到改善排放的效果。系統(tǒng)改造后，運行效率有了明顯提升，能夠對各種污染物進行有效處理，保證達標排放，避免對大氣造成的污染。從經濟效益上看，改造后的系統(tǒng)穩(wěn)定性較高，故障發(fā)生幾率大大降低，減少了檢修、維修成本，企業(yè)經濟效益明顯。從生態(tài)效益上看，改造主要目的是實現(xiàn)超低排放，對各種污染物進行有效控制，保證符合國家頒布的排放標準。在超低排放改造過程中，要增強創(chuàng)新意識，不斷引入新技術，優(yōu)化系統(tǒng)運行效果。

5 結語

綜上所述，熱電廠在生產過程中會產生大量污染氣體，對大氣會造成嚴重污染，導致空氣質量下降。為了適應發(fā)展需求，要加快超低排放改造，不斷引入新技術、新理念，優(yōu)化系統(tǒng)運行效果。熱電廠在追求經濟效益同時，也要注重對生態(tài)環(huán)境保護，有效控制污染物排放，提升環(huán)保技術水平，從而實現(xiàn)長遠發(fā)展。