舟山石化自備電廠鍋爐脫硝脫硫除塵系統(tǒng)改造

趙保生

（中海石油舟山石化有限公司，浙江舟山 316015）

當前，很多燃煤電廠脫硝脫硫和除塵設(shè)施的效率都不理想，需要通過科技創(chuàng)新來促進電廠的持續(xù)健康發(fā)展，降低污染物排放是熱電廠發(fā)展的方向。國家也出臺了一些煤電減排的規(guī)定，對超低排放達標企業(yè)給予上網(wǎng)電價補貼，政府部門加大了環(huán)保力度，因此對燃煤電廠煙氣污染物治理的要求變得越來越高，做好煙氣脫硫脫硝除塵優(yōu)化改造，對改善環(huán)境質(zhì)量，提高人們生活水平具有現(xiàn)實意義。

1 鍋爐設(shè)備現(xiàn)狀

中海油舟山石化有限公司自備電廠生產(chǎn)運行五部的1#、2#鍋爐型號為NG-130/9.8-M3，主蒸汽流量為130t/h，過熱蒸汽出口壓力為 9.8MPa，過熱蒸汽出口溫度值為540℃，省煤器給水溫度可達到150℃，冷風溫度設(shè)定值為 20℃。由杭州鍋爐廠設(shè)計制造，采取循環(huán)流化床單爐膛∏型布置方式，采取固態(tài)排渣、氣力出灰處理方式。3#鍋爐型號為UG-130/9.8-M，由無錫光華鍋爐股份有限公司制造，采用電袋除塵器除塵，2015年投入使用。原1#、2#鍋爐除塵器采用四電場電除塵方式，需要增加脫硫脫硝系統(tǒng)、臭氧系統(tǒng)和濕電除塵，為提高自備電廠鍋爐脫硝脫硫除塵效果，需要對原處理系統(tǒng)進行改造，使二氧化硫、氮氧化物和煙塵達到排放標準。

2 電廠鍋爐脫硫脫硝及除塵技術(shù)改造設(shè)計

2.1 煙氣脫硝

依現(xiàn)場技術(shù)改造要求采用SNCR 脫硝工藝，還原劑采用氨水，濃度為20%。SNCR 將燃煤電廠鍋爐燃氣中氮氧化物進行消除，是將具有氨基成分的還原劑置于溫度為870～1100℃反應區(qū)域內(nèi)，通過還原劑則被分解為氨氣、副產(chǎn)物等，形成的氨氣會與氮氧化物產(chǎn)生氧化還原反應，從而釋放出氮氣和水分，化學反應方程式如下：

該脫硝工藝對氮氧化物進行還原會對溫度參數(shù)有著較高的要求，溫度會影響著氮氧化物的還原效率。普遍認為理想溫度為870～1100℃，但會因反應器類型的不同而產(chǎn)生差異，反應溫度小于溫度窗口值，會受到停留時間因素的制約，會使得化學反應程度較小，不能實現(xiàn)完全的還原反應，會使得還原率達不到設(shè)計要求，還會使沒有進行反應的氨氣產(chǎn)生逃逸。如果溫度過高則會使氨氣氧化反應成為主導：

因此，氨氣會氧化而形成氮氧化物，并沒有將其還原成氮氣，催化還原反應氮氧化物是兩種不同化學反應的共同作用產(chǎn)生。SNCR 流程如圖1所示。

圖1 SNCR工藝流程簡圖

2.2 煙氣脫硫

2.2.1 FGD裝置及附屬設(shè)備設(shè)計的基本要求

脫硫裝置應能在設(shè)計條件所規(guī)定的最高煙溫（旁路擋板切換溫度）以下安全連續(xù)運行。旁路擋板調(diào)節(jié)時間需要在出現(xiàn)問題時有效保護濕式吸收塔。該塔體采用不銹鋼材料，不設(shè)置填料層，內(nèi)部設(shè)計為三層噴漆結(jié)構(gòu)，采用空心錐型噴嘴方式，制造材料選用碳化硅，并設(shè)置有二極除霧器。內(nèi)壁有樹脂襯里用于防腐保護，輸送液體管道需要達到自流排空的要求，停止運行再次啟動后不可以存在堵塞現(xiàn)象。安裝有停運清洗處理系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)提供清洗用水，除塵裝置的出口粉塵濃度不可以大于20mg/m3，卸料點應配有收塵通風系統(tǒng)。

2.2.2 SO2吸收系統(tǒng)

（1）功能

二氧化硫吸收系統(tǒng)為該裝置的核心部件，需要進行處理的煙氣通過吸收塔來和噴淋氧化鎂進行充分接觸，從而將煙氣中的二氧化硫完全消除。塔后安裝有除霧器，可以將煙氣霧珠從出口中進行處理。漿液循環(huán)泵可以為塔供應足夠流量的吸收劑，使氣液兩相進行有效接觸，可以提高二氧化硫的吸收效率。處理過程為強制氧化，可以將未氧化的HSO3-、SO32-氧化處理為SO42-。安裝有攪拌器裝置，可以使其充分混合，避免出現(xiàn)漿液沉淀現(xiàn)象，氧化處理后的漿液會經(jīng)過排液泵打入到后面的處理流程。

（2）設(shè)備

①吸收塔

塔前不再單獨設(shè)置有預洗滌裝置，漿槽和塔體采用一體化的結(jié)構(gòu)方式，內(nèi)部構(gòu)件可以抵受住最高氣流、煙氣溫度影響，處理系統(tǒng)和設(shè)施不會受到損壞。該塔設(shè)計使用壽命＞20a。在吸收塔上（噴淋層與除霧器之間）有一個DN80管口（為噴臭氧預留）。吸收塔殼體由碳鋼制作，內(nèi)表面應進行玻璃鱗片防腐。

②漿液噴淋系統(tǒng)

塔內(nèi)噴淋處理系統(tǒng)是由噴嘴、管網(wǎng)構(gòu)成，在內(nèi)部均勻布置有噴嘴，并保證達到設(shè)計的噴淋量，使每道噴淋層都具備同樣的流量值，使氧化鎂漿液和煙氣的接觸更為充分與均勻，保證反應的順利進行。安裝有3個噴淋層，聯(lián)箱可以使噴淋母管更為均勻地在塔內(nèi)分布，還可以使噴嘴支管的流量分配更為均勻。

③吸收塔漿液攪拌系統(tǒng)

安裝攪拌系統(tǒng)可以避免漿液出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象，還需要結(jié)合氧化空氣供應，保證漿液可以更好地氧化。攪拌器采用浙江恒豐泰攪拌設(shè)備有限公司、浙江長城攪拌有限公司、江蘇法爾機械制造有限公司或其他同一檔次及標準的產(chǎn)品。

④除霧器

在吸收塔上側(cè)安裝有除霧器，會將煙氣中存在的霧滴進行分離處理，保證出口煙氣不超過75mg/m3。該處理裝置有著很好的可利用性，可以將液滴清除干凈。主要有排水和沉積沖洗兩部分，實際運行過程中需要按工藝要求進行設(shè)置，可以采用自動模式進行清洗，也可以采用人工方式。還可以對除霧器進行徹底的清潔，不可以存在沒有沖洗的表面，設(shè)置的沖洗壓力需要通過自動系統(tǒng)進行監(jiān)控，沖洗母管設(shè)置可以保證每個噴嘴都具備足夠的壓力。

2.3 濕式電除塵

金屬極板濕式除塵可應用于濕法脫硫與煙囪間，工作于高濕、低溫環(huán)境中，陰極、陽極等部位都采用不銹鋼材料，極板設(shè)計為板式結(jié)構(gòu)，應用噴淋系統(tǒng)對形成的水膜進行清灰處理，再配套有水循環(huán)系統(tǒng)。柔性極板立式濕式電除塵，陰極采用合金材料，電極不配置噴淋膜清灰系統(tǒng)，采用飽和濕煙氣水分通過自流方式來進行清灰，污水會進入到脫硫廢水坑中排放。清洗時間較短且需要較大的耗水量，只可以采取垂直進出風的設(shè)計方式。玻璃鋼蜂窩立式除塵，極線應用合金材料并設(shè)置在收塵筒中心，應用飽和濕煙氣水分自流來進行清灰，清洗時間較短，也需要耗費較多的水量。上述濕式除塵方式都有著優(yōu)缺點。金屬板式濕式除塵需要投入較多的資金，運行過程中會耗費大量清水與堿液，運行成本也比較高，但該除塵技術(shù)在水膜覆蓋條件下有著很好的防腐性能，還具有輔助脫硫脫硝效率；柔性極板濕式除塵不需要投入太多的資金，陰極具有較好的耐酸性能，但使用期限較短，電極擺動會對電場穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，框架與張緊裝置長時間暴露在強酸環(huán)境下會存在較大的腐蝕風險；導電玻璃鋼除塵投資適中，在很多化工行業(yè)中得到應用；而柔性陽極、導電玻璃兩種除塵不需要循環(huán)水系統(tǒng)運行所需要的電能，也不再安裝加藥中和處理裝置，每年的運行費用較低。

通過對三種濕式電除塵的技術(shù)風險、運行成本和可靠性等進行對比分析，金屬極板濕式電除塵有著更好的運行可靠性，還可以將煙塵中的PM2.5、三氧化硫和氣溶膠等進行有效處理，可將該除塵器進行臥式布置。

2.4 電袋復合除塵

濾袋需要選用有著較好透氣性、耐磨損的濾料，采用PPS+PTFE 基布+PTFE 浸漬濾料，面層的超細PPS 材料含量不得低于15%。袋籠是濾袋的支撐部件，需要設(shè)置有縱筋及反撐環(huán)等，設(shè)置需要均勻合理，并具備足夠的強度和剛度，不可以在使用過程中產(chǎn)生變形。采用脈沖噴吹清灰方式，可以達到較好的清灰效果，還可避免出現(xiàn)供壓損失。脈沖噴吹系統(tǒng)是由脈沖閥、噴嘴管等構(gòu)成，濾袋上設(shè)置有噴嘴短管，間隔一定時間后進行一次清灰。脈沖閥為清灰的重要裝置，需要結(jié)合鍋爐運行實際情況，采用高質(zhì)量的脈沖閥來保證清灰系統(tǒng)的正常運行。

電袋復合除塵保護系統(tǒng)中的旁路閥、提升閥需要具有很好的密封性能，設(shè)置有防止粉塵卡塞的措施。在除塵器入口部位設(shè)置有測溫儀，在煙氣溫度異常及尾部復燃時可以及時報警處理，將旁路閥置于開啟狀態(tài)，排氣閥得到及時關(guān)閉，保證煙氣可以順利進入到旁路煙道，還可以避免低溫時濾袋結(jié)露將其燒毀。當鍋爐點火運行時將旁路閥打開，保證含油煙氣可以經(jīng)過旁路系統(tǒng)順利排放出來，從而更好地保護濾袋。同時，鍋爐在低負荷條件下運行，還需要采用噴油進行助燃，可以將投油量控制在較小范圍內(nèi)，通過將旁路系統(tǒng)關(guān)閉，預噴涂系統(tǒng)投放的粉塵及濾袋灰層可以將沒有燃盡油粒包住。如果有重油進行助燃，需要將旁路系統(tǒng)處于打開狀態(tài)方可以進行保護，防止含油煙氣進到除塵器導致糊袋，再開旁路閥后將排氣閥完全關(guān)閉，煙氣會從旁路類煙道排放掉。綜合應用濕式電除塵技術(shù)、電袋復合除塵后，煙氣的濃度大幅下降，排放均值可以達到0.5mg/m3，除塵效率提升到99%。

3 結(jié)語

通過鍋爐脫硝脫硫除塵系統(tǒng)改造后，鍋爐的能耗水平得到顯著下降，氮氧化物、二氧化硫的排放量得到有效控制，進一步降低自備電廠的運行成本，還可以避免對廠區(qū)附近環(huán)境造成污染，脫硫效率大于90%，二氧化硫排放量較改造前減少65%，氮氧化物排放量下降了50%，二氧化硫和氮氧化物等排放濃度小于超低排放標準要求，廠區(qū)附近空氣質(zhì)量得到提升，煙氣污染物和排污費用大幅降低，有著很好的經(jīng)濟效益和社會效益。