鍋爐煙氣超低排放脫硫技術(shù)改造

王耀(內(nèi)蒙古博大實(shí)地化學(xué)有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300)

0 引言

當(dāng)前我國(guó)大氣污染形勢(shì)嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物(PM10)、細(xì)顆粒物(PM2.5)為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問(wèn)題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會(huì)和諧穩(wěn)定。2013年9月國(guó)務(wù)院出臺(tái)《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，明確了具體指標(biāo)。國(guó)家環(huán)保要求日益嚴(yán)格，根據(jù)國(guó)家發(fā)改委、環(huán)保部、能源局聯(lián)合頒發(fā)的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020)》，要求新建燃煤發(fā)電機(jī)組應(yīng)同步建設(shè)先進(jìn)高效脫硫、脫硝和除塵設(shè)施，不得設(shè)置煙氣旁路通道。國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局聯(lián)合公布復(fù)函，同意內(nèi)蒙古自治區(qū)開展電力體制改革綜合試點(diǎn)，并同時(shí)下發(fā)《內(nèi)蒙古自治區(qū)電力體制改革綜合試點(diǎn)方案》(以下簡(jiǎn)稱《方案》)?！斗桨浮芬?，現(xiàn)役自備電廠要按照國(guó)家要求和自治區(qū)統(tǒng)一部署加快推進(jìn)節(jié)能和超低排放升級(jí)改造步伐。

2016年9月為落實(shí)國(guó)務(wù)院《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府關(guān)于貫徹落實(shí)大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃的意見》，全面推進(jìn)2016年全區(qū)大氣污染防治工作，不斷改善環(huán)境空氣質(zhì)量，內(nèi)蒙古自治區(qū)人民辦公廳制訂《內(nèi)蒙古自治區(qū)2016年度大氣污染防治實(shí)施計(jì)劃》。

1 運(yùn)行現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古博大實(shí)地化學(xué)有限公司博大實(shí)地5080化肥項(xiàng)目配套熱電站現(xiàn)有3×180 h循環(huán)流化床鍋爐，1臺(tái)25 MW的抽汽凝汽式水冷發(fā)電機(jī)組，采用“熱電聯(lián)產(chǎn)”的運(yùn)行方式?，F(xiàn)脫硫采用氨法脫硫工藝，脫硫裝置按1爐1塔，脫硫后凈煙氣回混凝土煙囪排放設(shè)計(jì)。脫硫率不小于96.50%,吸收塔出口凈煙氣SO2含量小于105 mg/Nm3,吸收塔出口凈煙氣粉塵含量小于40 mg/Nm3。項(xiàng)目已建成運(yùn)行多年，目前存在處理煙氣能力不足、脫硫工藝落后，煙氣氨逃逸和氣溶膠現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致煙囪出口煙氣拖尾下沉嚴(yán)重、煙囪滲漏嚴(yán)重等問(wèn)題，不能滿足超低排放的環(huán)保要求。同時(shí)鍋爐煙氣脫硫設(shè)施無(wú)備用，影響上游鍋爐、下游合成氨、尿素等工藝生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

為適應(yīng)國(guó)內(nèi)火電廠大氣污染物控制的發(fā)展需要，滿足煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知等相關(guān)法規(guī)的要求，通過(guò)資料收集及現(xiàn)場(chǎng)踏勘等方式，對(duì)機(jī)組現(xiàn)狀和環(huán)保趨勢(shì)進(jìn)行了綜合評(píng)估，提出SO2排放濃度低于35 mg/Nm3、煙塵排放濃度低于5 mg/Nm3的控制目標(biāo)，內(nèi)蒙古博大實(shí)地化學(xué)有限公司擬采取措施進(jìn)一步降低SO2、煙塵排放濃度，滿足超低排放要求。

2 工藝改造方案選擇

本次改造不但要考慮熱電鍋爐燃煤燃燒后產(chǎn)生的SO2氣體，同時(shí)要考慮克勞斯硫回收裝置的工藝尾氣送焚燒爐燃燒后產(chǎn)生的SO2氣體，具體煙氣參數(shù)如下：(1)流量：655 000 Nm3/h(標(biāo)態(tài)、濕基、實(shí)際氧)；(2)SO2含量：6 000 mg/Nm3(標(biāo)態(tài)、濕基、實(shí)際氧)；(3)H2O含量：6.27%(標(biāo)態(tài)、濕基、實(shí)際氧)；(4)O2含量：8.5%(標(biāo)態(tài)、濕基、實(shí)際氧)；(5)塵含量≤30 mg/Nm3((標(biāo)態(tài)、干基、6%氧)；(6)煙氣溫度：140 ℃；(7)鍋爐使用燃煤，除硫回收尾氣外，不得摻燒其他影響脫硫運(yùn)行以及排放指標(biāo)的物質(zhì)。摻燒硫回收尾氣后，煙氣中H2S、COS、CS2、Sx等總量小于10.0×10-6。

新建一臺(tái)無(wú)煙氣旁路、凈煙氣經(jīng)塔頂直排煙囪排放的高效脫硫塔，作為現(xiàn)有脫硫裝置及煙囪改造、修復(fù)期間的備用塔，備用塔，新建氨法脫硫裝置采用江南環(huán)保的超聲波脫硫除塵一體化排放工藝技術(shù)，在設(shè)計(jì)工況下全煙量、全時(shí)段的保證脫硫效率不低于99.5%，脫硫后煙氣中SO2不高于30 mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧),塵不高于5 mg/Nm3(標(biāo)態(tài)，干基，6%氧)，達(dá)到超凈排放標(biāo)準(zhǔn)。

3 工藝流程簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目采用塔內(nèi)飽和結(jié)晶工藝，按三爐一塔設(shè)計(jì)，煙氣系統(tǒng)無(wú)旁路，采用氨作吸收劑吸收煙氣中的SO2，管道輸送來(lái)液氨或化工裝置廢氨水作脫硫劑。整套工藝系統(tǒng)包括煙氣輸送系統(tǒng)、吸收系統(tǒng)、空氣氧化系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、硫酸銨后處理系統(tǒng)等，其中空氣氧化系統(tǒng)、硫酸銨后處理系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)利舊改造，系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖

引風(fēng)機(jī)來(lái)煙氣經(jīng)入口煙道進(jìn)入脫硫塔，經(jīng)洗滌降溫、吸收SO2、除霧后進(jìn)入超聲波除塵裝置，完成對(duì)煙氣中顆粒物的控制、洗滌、補(bǔ)集功能，保證脫硫塔出口煙氣達(dá)到排放要求，脫硫后凈煙氣經(jīng)塔頂直排煙囪排放。煙氣中的二氧化硫被吸收，形成的亞硫酸氨溶液，經(jīng)氧化、濃縮、結(jié)晶，得到一定固含量的硫酸銨漿液，該漿液送到原后處理系統(tǒng)，再經(jīng)旋流器、離心機(jī)、干燥機(jī)后，得到水分＜1%的硫酸銨，在進(jìn)入包裝機(jī)包裝即可得到從產(chǎn)品硫酸銨。

4 運(yùn)行情況

項(xiàng)目于2019年5月開始調(diào)式、試運(yùn)行，期間由于一級(jí)循環(huán)泵揚(yáng)程未能滿足噴頭展開壓力，吸收效率低、氨逃逸嚴(yán)重、粉塵不達(dá)標(biāo)、煙氣拖尾等問(wèn)題突出，故進(jìn)行二次改造；通過(guò)改造一級(jí)循環(huán)泵葉輪提高泵揚(yáng)程、噴淋層噴頭調(diào)整，吸收段各級(jí)噴淋層噴頭壓力提高，氣液兩相接觸面積大大提高，吸收效率加強(qiáng)。二次改造前噴淋層進(jìn)口壓力情況如表1所示，改造完成后運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)情況如表2所示。

表1 二次改造前后吸收段噴淋層進(jìn)口壓力統(tǒng)計(jì) 單位：MPa

表2 改造完成后運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)情況

5 項(xiàng)目效益分析

5.1 改造前后消耗指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

改造前后消耗指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表3所示。由表3數(shù)據(jù)可以看出，各物料消耗相比原來(lái)工藝降低了，系統(tǒng)能耗低，年脫二氧化硫總量得到了提升。

表3 改造前后消耗指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

5.2 環(huán)境效益

本工程屬環(huán)境保護(hù)工程，改造后脫硫效率達(dá)99.5%以上，SO2排放濃度低于30 mg/Nm3，脫硫后煙塵排放濃度低于5 mg/Nm3，滿足《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃(2014—2020年)》《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》的通知的要求，并適應(yīng)未來(lái)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)。該項(xiàng)目實(shí)施后，內(nèi)蒙古博大實(shí)地化學(xué)有限公司每年減少SO2排放約1 548.3 t、粉塵排放約175 t，氨的利用率達(dá)到99%以上，氨逃逸及氣溶膠得到有效控制，顯著改善了公司周邊環(huán)境質(zhì)量。

5.3 經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目無(wú)原料預(yù)處理工序，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，流程短，設(shè)備少，占地面積小，合理的工藝設(shè)計(jì)，避免了阻塞現(xiàn)象，投資少；實(shí)施后，各項(xiàng)指標(biāo)顯著降低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。本項(xiàng)目在脫除煙氣、硫回收尾氣中的SO2時(shí)，不產(chǎn)生CO2；不產(chǎn)生任何廢水、廢液和廢渣，沒(méi)有任何二次污染；SO2、粉塵排放量的降低，減少了內(nèi)蒙古博大實(shí)地化學(xué)有限公司污染物總量控制的壓力，治理污染的同時(shí)又變廢為寶，真正實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，為公司的持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了條件。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)原有落后的氨法脫硫工藝進(jìn)行技術(shù)改造，徹底解決了改造前鍋爐煙氣采用一爐一塔脫硫模式，脫硫塔沒(méi)有備用，一旦脫硫塔故障，與之對(duì)應(yīng)的鍋爐需要停運(yùn)，合成氨、尿素裝置就必須減產(chǎn)，開停車引起物耗增加、煙氣排放超標(biāo)等問(wèn)題，新增脫硫直排塔，可以隨時(shí)進(jìn)行新舊系統(tǒng)的切換，也便于在不停車的情況下解決原混凝土煙囪長(zhǎng)期滲漏的問(wèn)題，降低了頻繁開停車過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，也滿足上下游裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的需要，為實(shí)現(xiàn)內(nèi)蒙古博大實(shí)地化學(xué)有限公司減排增效、清潔生產(chǎn)的發(fā)展目標(biāo)奠定基礎(chǔ)。