熱電聯(lián)產項目鍋爐煙氣及二噁英去除之探討

吳苗良

（江蘇國恒安全評價咨詢服務有限公司 江蘇南京 210000）

引言

筆者所在化工產業(yè)園周邊近25km 范圍內有4 家污水處理廠，每天產生數(shù)量較多的污泥，目前的處置去向是焚燒和填埋，為了解決污泥的出路，故考慮擬建公用熱電聯(lián)產項目在保證供熱的基礎上，對所用燃料煤中摻燒污泥。

根據(jù)“關于印發(fā)《浙江省地方燃煤熱電聯(lián)產行業(yè)綜合改造升級行動計劃》的通知”（浙經信電力[2015]371 號），要求新建及改建的熱電聯(lián)產項目執(zhí)行煙氣超低排放，即在基準氧含量6%條件下，煙塵排放濃度不大于5mg/m3；另項目污泥摻燒比例小于20%，所以二噁英類污染物應執(zhí)行《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2014）中相關限值要求，排放限值應當?shù)陀?.1TEQ ng/m3。

要將項目煙塵排放濃度控制在<5mg/m3、二噁英類排放限值<0.1TEQ ng/m3，一級除塵技術難以達到要求。采用初步+深度的復合除塵工藝，方能實現(xiàn)達標排放。既要滿足煙氣等污染物達標排放，又要保證該工程鍋爐運行及供熱的穩(wěn)定可靠，其關鍵在于對除塵器的正確選擇，以及與SNCR+SCR+石灰石-石膏法脫硫等除硫脫硝工藝的組合運用。

1 初步除塵工藝的選擇

當前熱電聯(lián)產項目使用的初步除塵技術通常有三種：五電場靜電除塵器、電袋復合除塵器、脈沖布袋除塵器。

五電場靜電除塵器使用范圍廣，其優(yōu)點在于：凈化效率相對較高，阻力損失小，處理氣體范圍量大，全過程實現(xiàn)操作自動控制。但考慮到本項目為熱電聯(lián)產，涉及到污泥焚燒服務，正常工況下，鍋爐廢氣污染物排放有二噁英存在，需進行活性炭噴射以脫除煙氣中的二噁英。而對活性炭來說，吸附二噁英需聯(lián)合布袋除塵進行攜流式脫除。因此五電場靜電除塵器并不適合本項目的煙塵脫除。

再對電袋復合式除塵器和脈沖布袋除塵器進行比較：

（1）電袋復合式除塵器對鍋爐尾部煙氣先通過電除塵區(qū)后再進入后級布袋除塵區(qū)。其除塵效率能不受煤種、煙氣特性、飛灰比電阻影響，排放質量濃度低于30mg/m3。（2）脈沖布袋除塵器其管道內預先噴入活性炭粉末，煙氣攜帶飛灰、活性炭等顆粒物會在金屬管道內混合，二噁英會被這些顆粒物吸附。煙氣進入布袋除塵器后，所攜帶的顆粒物會不斷在布袋上覆蓋累積，形成由活性炭、煙灰等組成的布袋濾層，濾層會繼續(xù)對煙氣中的各種污染物進行吸附，形成疊層式的吸附效應。即二噁英的脫除可分解為兩個步驟：煙氣流中的活性炭顆粒吸附、布袋濾層的吸附。

而電袋復合式除塵器由于在布袋除塵前預先布置電場，煙氣中的活性炭粉末大部分先被除去，少了布袋濾層吸附這一過程，不利于二噁英的去除。

經過分析，初步除塵工藝采用脈沖布袋除塵器更為合理。

2 深度除塵工藝選擇

深度除塵常見工藝有管束式除塵除霧器和濕式靜電除塵器兩種。

管束式除塵除霧器技術目前已有不少項目采用并通過環(huán)保驗收，積累了較成熟的技術經驗，但管束式除塵除霧器對負荷運行穩(wěn)定性要求較高。結合本項目來說，鍋爐房運行過程中可能要摻燒20%以下含量的污泥，不同于傳統(tǒng)的火電廠，負荷變量較大。這對于管束式除塵除霧器來說，有使用后運行不穩(wěn)定，功效發(fā)揮不佳的可能性存在，所以并不適合。

濕式靜電除塵器則是利用高壓電場使顆粒和霧滴粒子在經過電場時荷電，在電場力的作用下趨向陽極，液霧和顆?；旌闲纬蓱腋∫后w附著在陽極表面呈液膜，在重力作用下自流，設水清洗裝置，定期清洗兩極。水滴與粉塵結合后，使得高比電的粉塵比電阻下降，濕式靜電除塵的工作狀態(tài)會更加穩(wěn)定；另由于濕式靜電除塵器采用水流沖洗，無振打裝置，也就不會產生二次揚塵?？稍诿摿蛩膊吭O置濕式電除塵器進一步除塵，設計濕電除塵器除塵效率≥75%，出口煙塵濃度<5mg/m3，二噁英類排放限值<0.1TEQng/m3。

二噁英的有效脫除是因在布袋除塵器前增設活性炭顆粒噴射裝置，選用優(yōu)質污泥焚燒專用活性炭粉，其孔隙結構合理，對污泥焚燒產生的二噁英類污染物具有很好的吸附能力，能阻斷其粘附能力，保護后端布袋除塵器。

3 工藝組合運用及保證措施

筆者以設置3 臺鍋爐及2 座脫硫塔的擬建熱電聯(lián)產項目為例，采用脈沖布袋除塵器（共設置3 臺，布置在脫硫塔前）+濕式電除塵器處理鍋爐煙氣。其流程和注意要點如下：

3.1 脈沖布袋除塵器

每臺鍋爐配置一臺脈沖布袋除塵器，其布袋濾料應當采用BWF（必達福）聚苯硫醚并加超細纖維濾料，經過PTFE 整體浸滲并采用防水、防油阻燃處理。

污泥焚燒煙氣經脫硝設備后，進入除塵器進行初級收塵，除塵器的進口段設置活性炭噴粉設施。在高壓風機的作用下，活性炭粉末由文氏噴嘴快速分散于煙道內，與煙氣均勻混合，此時活性炭粉末與煙氣中的二噁英等成分充分吸附粘合。吸附有二噁英的活性炭粉末再隨煙氣中灰塵落入存灰斗，最終由氣力輸灰系統(tǒng)排至灰倉。

應注意的是：設計時考慮余量，取消旁路，鍋爐開停爐時可以聯(lián)鎖開啟脈沖布袋除塵器。

3.2 濕式電除塵系統(tǒng)

（1）工作原理：濕式電除塵器是利用高壓電場使顆粒和霧滴粒子在經過電場時荷電，在電場力的作用下趨向陽極，液霧和顆?；旌闲纬蓱腋∫后w附著在陽極表面呈液膜，在重力作用下自流，設水清洗裝置，定期清洗兩極。

（2）除塵方案：本項目擬在2 座脫硫塔尾部設置2 座濕式電除塵器（1 備1 用）進一步除塵，設計濕電除塵器除塵效率≥75%，出口煙塵濃度＜5mg/m3。

在此基礎上，提出以下保證措施作為建議：（1）保證采用高效的脈沖布袋除塵器，其除塵效率與五電場除塵器相當，高于三電場靜電除塵器，因此更有利于保障煙氣的穩(wěn)定達標排放；（2）考慮到濕式電除塵器運行中可能產生故障，造成煙塵的事故排放，如現(xiàn)有場地條件允許，應當布置兩臺濕式電除塵器，以一用一備的模式布置；（3）考慮到濕電除塵器運行的可靠性，采購設備時，應要求廠家將濕電內部原有材料由316L 更換為防腐性能更優(yōu)的2205，以確保濕電除塵器能夠長時間穩(wěn)定運行；（4）在濕電除塵器的啟停操作中，注意濕式電除塵啟停前對電場進行沖洗，日常保養(yǎng)重視對陰陽極沖洗水管道、閥門、水泵等部件及設備的運行維護，確保沖洗水系統(tǒng)可靠；（5）根據(jù)擬建項目自身情況完善濕式電除塵的DCS 或PLC 邏輯控制；（6）原料供應首先考慮采用優(yōu)質低灰份燃煤，與燃煤供應商簽訂相關合同；（7）焚燒設計參數(shù)應滿足污泥無害化停留時間（2 秒以上）、焚燒溫度和湍流度要求。對溫度、停留時間、活性炭加料等進行工藝連鎖，DCS、SIS 自動控制；（8）采用噴入活性炭粉末吸附二噁英時應采用稱重式等可靠的活性炭在線計量裝置，并設置活性炭噴射備用裝置。除塵器宜設置若干獨立的過濾倉室，采用在線清灰方式，應有濾料損壞監(jiān)測手段；（9）二噁英在線監(jiān)測目前還沒有公認的成熟技術與設備。企業(yè)可以考慮進行二噁英相關前驅物在線監(jiān)測裝置的試驗性研究，長期跟蹤監(jiān)測項目周邊土壤二噁英濃度，會同科研單位開展二噁英在土壤環(huán)境中遷移、累積研究，科學、客觀反映項目焚燒爐煙氣排放對周邊土壤二噁英濃度的影響，同時對周邊有代表性的農作物進行定期觀測，積累數(shù)據(jù)。

4 工藝實際運用的效果對比

采用活性炭吸附+脈沖袋式除塵器+濕電除塵器相組合的除塵工藝，可在鍋爐50%～110%運行負荷下穩(wěn)定工作。為了解相似項目煙氣處理達標排放情況，以嘉興某熱電公司采取的脫硫除塵工藝作為對比，該項目采用鍋爐低氮燃燒+SNCR-SCR 聯(lián)合脫硝+電袋除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫+濕式靜電除塵器。該項目對煙氣除塵的處理方案與擬采取的煙氣治理路線有相似之處。根據(jù)嘉興某熱電公司4# 爐的監(jiān)測數(shù)據(jù)，該鍋爐于2015 年2月完成超低排放技術改造并投入運行。浙江省環(huán)境監(jiān)測中心于2015 年3 月14 日對其進行了監(jiān)測，檢測數(shù)據(jù)及結果如下：

表1 嘉興某熱電公司4#爐監(jiān)測期間運行工況

表2 嘉興某熱電公司4#爐煙氣監(jiān)測結果

監(jiān)測結果表明，嘉興某熱電公司4# 鍋爐總排口煙氣污染物濃度分別為煙塵2.32mg/m3，小于《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）中以氣體為燃料的燃氣輪機組標準，濕式靜電除塵器除塵效率為87.9%（總除塵效率99.98%）。

與嘉興某熱電公司采用電袋除塵器+濕式靜電除塵器的工藝不同的是：本項目采用的是活性炭吸附+布袋除塵器+濕式電除塵器的工藝，在煙塵排放達標的前提下，可使焚燒煙氣中二噁英排放控制0.1ng/Nm3以下。

據(jù)了解，與本項目采用相同煙氣治理技術的浙江嘉興某發(fā)電公司250t/d 污泥處置改造項目的竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測報告，1# 鍋爐煙氣二噁英排放濃度0.007～0.010 I-TEQng/m3，2# 鍋爐煙氣二噁英排放濃度0.005～0.009 I-TEQng/m3，符合《生活垃圾焚燒污染控制標準》（GB18485-2014）中相關限值要求。

因為煙氣凈化系統(tǒng)還必須具有除硫脫硝的功能要求，所以本項目最終采用SNCR+SCR+活性炭吸附+布袋除塵器+石灰石-石膏法脫硫的工藝進行煙氣治理。

結語

焚燒處理是當前污水處理廠污泥處理的主要方向。要減少鍋爐煙氣及二噁英的排放，必須實現(xiàn)除塵器和工序的最優(yōu)配置，才能使其功效最大化，同時加強燃燒過程管理，各項保證措施落實到位，方能保證煙塵及二噁英類污染物濃度與總量的雙達標。