燃煤電廠鍋爐超凈排放技術(shù)的改造研究

劉晏澤

（國(guó)能（天津）大港發(fā)電廠有限公司，天津 300272）

近年來(lái)，為促進(jìn)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)進(jìn)步和發(fā)展，更加追求清潔性能較好、效率較高的能源。不過(guò)，我國(guó)電力仍依據(jù)燃燒煤支撐，考慮到燃燒煤產(chǎn)電時(shí)存在環(huán)境污染問(wèn)題，故需盡量降低燃燒煤產(chǎn)電廠所排出的污染氣體，依據(jù)超凈排放環(huán)保技術(shù)方法完成對(duì)鍋爐的改造升級(jí)，進(jìn)而促進(jìn)煤電環(huán)保綠色發(fā)展。

1 案例概述

以某燃煤電廠為例，具有2個(gè)300MW亞臨界供熱機(jī)組，能夠脫除硫體系、清除粉塵體系。未提供煙氣換熱器、增壓風(fēng)機(jī)，具備煙氣旁路，可維持168h滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。依據(jù)現(xiàn)有脫除硫體系，脫除效率維持在95%，出口位置二氧化硫含量在200mg/m3及以下。由于現(xiàn)有脫除硫體系及清除粉塵體系不符合當(dāng)前環(huán)境保護(hù)需求，二氧化硫排放量及粉塵排放量均需減少。故針對(duì)鍋爐實(shí)行超凈排放環(huán)保技術(shù)改造升級(jí)，盡量滿足現(xiàn)今環(huán)境保護(hù)需要。

2 依據(jù)超凈排放方法改造升級(jí)鍋爐計(jì)劃

2.1 改造升級(jí)參數(shù)

進(jìn)口位置煙氣指數(shù)：干基時(shí)，煙氣量大概是119萬(wàn)m3/h（實(shí)際O2，標(biāo)準(zhǔn)狀況）；濕基時(shí)，煙氣量大概是127萬(wàn)m3/h（實(shí)際O2，標(biāo)準(zhǔn)狀況）；煙氣溫度值維持148℃；最大煙氣溫度值保持180℃；故障煙氣溫度值維持200℃；故障時(shí)長(zhǎng)是20min。進(jìn)口位置煙氣各種成分和成分占據(jù)比例：煙氣各種成分涵蓋氮?dú)狻⒍趸?、氧氣、水分、二氧化硫，其中，氮?dú)庹紦?jù)比例70.64%，二氧化碳占據(jù)比例18.11%，氧氣占據(jù)比例7.27%，水分占據(jù)比例3.74%，二氧化硫占據(jù)比例0.23%。干基時(shí)，進(jìn)口位置污染物量（6%O2，標(biāo)準(zhǔn)狀況）：二氧化硫處于3250mg/m3；粉塵在200mg/m3以下；三氧化硫在100mg/m3以下；氯化氫在80mg/m3以下；氟化氫在25mg/m3以下。

2.2 改造升級(jí)內(nèi)容

（1）采取變徑塔對(duì)之前吸收塔予以更換；調(diào)節(jié)漿池區(qū)域直徑值處于14.0m，控制吸收位置直徑值處于11.5m，調(diào)節(jié)清除霧氣區(qū)域直徑值處于13.0m。

（2）在吸收塔中漿池位置增加區(qū)分區(qū)域調(diào)節(jié)器，對(duì)之前氧化空氣管網(wǎng)予以更換。

（3）各個(gè)吸收塔設(shè)有2個(gè)氧化風(fēng)機(jī)，維持1個(gè)氧化風(fēng)機(jī)正常工作，1個(gè)氧化風(fēng)機(jī)備用；維持各個(gè)吸收塔中需要氧化處理空氣總量設(shè)置9600m3/h。

（4）在吸收塔進(jìn)口煙道位置和最下面一層噴淋層前面增加設(shè)置2個(gè)多孔排布器。

（5）各個(gè)吸收塔設(shè)有4個(gè)噴淋層，添加4個(gè)循環(huán)泵，采取3個(gè)之前循環(huán)泵，調(diào)節(jié)流量處于5200m3/h；采取各新的循環(huán)泵，使流量調(diào)節(jié)至一小時(shí)6200mg/m3。

（6）除去之前2級(jí)清除霧氣器，增加3級(jí)屋脊?fàn)钋宄F氣器加1級(jí)管狀清除霧氣器予以更換；干基時(shí)，維持出口位置液滴量處于15mg/m3。

（7）除去之前吸收塔內(nèi)側(cè)出頂處，更換成半頂出構(gòu)造，對(duì)煙氣流動(dòng)場(chǎng)所實(shí)行優(yōu)化升級(jí)。

（8）在原煙道區(qū)域加設(shè)噴霧收塵裝置。

2.3 改造升級(jí)技術(shù)方法

（1）一塔設(shè)置兩個(gè)區(qū)域。之前脫硫設(shè)施采取石灰石-石膏濕方法脫硫形式，一塔存在一個(gè)區(qū)域。一塔一個(gè)區(qū)域可對(duì)脫硫設(shè)置予以簡(jiǎn)化，為滿足氧化作用及吸收作用，應(yīng)維持漿液對(duì)應(yīng)pH值處于5.0～5.5，和最優(yōu)值相距比較遠(yuǎn)。在氧化方面，需犧牲粒徑大小及石膏純度值，形成的石膏純度值不夠，存在脫水方面難度；在吸收方面，無(wú)法改善脫硫功效，難以保證脫硫效率在99%以下。

針對(duì)存在的問(wèn)題，實(shí)施鍋爐改造升級(jí)的時(shí)候，采取一塔設(shè)置兩個(gè)區(qū)域方法，注重對(duì)吸收塔漿池位置予以改造完善，保證一個(gè)塔漿池中能夠存在兩個(gè)差異性pH值環(huán)境區(qū)域，依次為氧化以及吸收供給條件。而且，氧化區(qū)域維持pH值處于一定范圍，有助于順利得到純度比較高的石膏成品；吸收區(qū)域保持pH值處于一定范圍，則可得到比較好的脫硫效率，保證脫硫效率增加到99%上。此外，循環(huán)漿液所停留時(shí)長(zhǎng)減少，使停留時(shí)長(zhǎng)下降至3min；降低脫硫體系運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，使阻力降低150～250Pa。同時(shí)，依據(jù)一塔設(shè)置兩個(gè)區(qū)域方法有助于后期檢測(cè)維修。漿池中不同區(qū)域pH值如表1。

表1 漿池中不同區(qū)域pH值

（2）改善漿液循環(huán)流動(dòng)量。之前煙氣中二氧化硫含量、漿液pH值大小、吸收塔中漿液循環(huán)流動(dòng)量、煙氣流動(dòng)量之比和吸收塔中二氧化硫清除情況存在密切關(guān)系。對(duì)于脫硫效率干擾作用比較大的指數(shù)是漿液循環(huán)流動(dòng)量。

對(duì)于鍋爐實(shí)施超凈排放改造時(shí)，依據(jù)漿液循環(huán)流動(dòng)量予以改善，增加脫硫效率，進(jìn)而符合環(huán)境保護(hù)理念及節(jié)能觀念。為維持最后脫硫效率大于等于99.2%，設(shè)定噴淋層數(shù)目是4個(gè)，保持漿液總體循環(huán)流動(dòng)量處于21800m3/h，保證系統(tǒng)安全剩余量維持55%，顯著提升脫硫效率。

（3）設(shè)置高效率多孔排布器。針對(duì)鍋爐實(shí)行改造升級(jí)的過(guò)程中，增加設(shè)置高效率多孔排布器，漿液能夠于表層構(gòu)成持液層，待煙氣流動(dòng)到此處的時(shí)候，可形成持液層鼓起現(xiàn)象，從而加強(qiáng)煙氣吸收作用，針對(duì)煙氣實(shí)施有效洗滌，改善脫硫效果及清除粉塵作用。

（4）高效率清除霧氣方法。對(duì)于脫硫體系出口位置粉塵，常采取清除霧氣器帶著液滴欲與清除，故需設(shè)置高效率清除霧氣器，規(guī)避清除霧氣器出口位置液滴量提升情況，進(jìn)而得到有效清除粉塵作用。在對(duì)鍋爐實(shí)施超凈排放改進(jìn)的時(shí)候，加設(shè)高效率清除霧氣器葉片是帶孔鉤狀，采取更改間距情況和非象限排布狀況，促使清除霧氣器出口位置液滴量維持于15mg/m3及以內(nèi)。而且，因?yàn)楦咝是宄F氣器采取更改直徑大小的噴淋式?jīng)_洗水管，針對(duì)沖洗水管末處水壓值較為平穩(wěn)的情況下，維持沖洗覆蓋占比高于150%，進(jìn)而較高效率清除粉塵。

（5）規(guī)避煙氣短路方法。為改善脫硫效率以及清除粉塵效率，規(guī)避因?yàn)槲账厦嫠谖恢眯纬蔁煔舛搪非闆r，而干擾脫硫效果和清除粉塵作用，應(yīng)結(jié)合使用規(guī)避煙氣短路方法。針對(duì)鍋爐實(shí)施超凈排放改善的時(shí)候，可采取兩種方式予以預(yù)防煙氣發(fā)生短路現(xiàn)象，首先，使提效環(huán)設(shè)在噴淋層之間，進(jìn)而抵抗吸收塔上面塔壁位置煙氣出現(xiàn)短路情況，促使煙氣往中心位置實(shí)施流動(dòng)，避免影響脫硫作用及清除粉塵效果；其次，使實(shí)心錐噴嘴設(shè)在吸收塔周圍，規(guī)避煙氣順吸收塔上面塔壁發(fā)生外露現(xiàn)象，且有效規(guī)避吸收塔上面塔壁受損情況，增加漿液有效利用狀況。

（6）進(jìn)口位置噴出霧氣方法。當(dāng)煙塵顆粒直徑大小存在差異的時(shí)候，依據(jù)尋常脫硫塔實(shí)行煙塵清潔作用存在不同，一般狀況下，待煙塵顆粒直徑大小在1μm以下的時(shí)候，清除煙塵效率低于40%；待煙塵顆粒直徑大小在3～5μm的時(shí)候，清除煙塵效率處于90%之上；待煙塵顆粒直徑大小在5μm以上的時(shí)候，清除煙塵效率保持100%。對(duì)于鍋爐實(shí)施超凈排放升級(jí)時(shí)，在吸收進(jìn)口煙道位置增加設(shè)置噴出霧氣設(shè)施，依據(jù)噴出霧氣而引發(fā)煙塵下凝，進(jìn)而提升煙塵顆粒直徑大小，增加脫硫噴淋層對(duì)于煙塵的清除效果。而且，采取規(guī)格適當(dāng)?shù)膰婌F嘴，對(duì)于霧滴顆粒直徑、噴出霧氣噴嘴流量予以限制，促使煙塵下凝，改善煙塵清除效率。

3 改造升級(jí)效果

采取超凈排放方法完成鍋爐改造升級(jí)后，在脫硫方面，除硫效率提升高99.2%～99.4%；在除塵方面，清除粉塵效率增加到87%上。通過(guò)結(jié)合超凈排放方法實(shí)行鍋爐改造升級(jí)后，清除粉塵設(shè)施及脫硫設(shè)施符合環(huán)境保護(hù)要求及節(jié)能需求。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，結(jié)合某燃煤電廠案例，研究選用超凈排放方法改造升級(jí)鍋爐計(jì)劃，提出改造升級(jí)參數(shù)，明確改造升級(jí)內(nèi)容，列舉改造升級(jí)技術(shù)方法，涵蓋一塔設(shè)置兩個(gè)區(qū)域、改善漿液循環(huán)流動(dòng)量、設(shè)置高效率多孔排布器、高效率清除霧氣方法、規(guī)避煙氣短路方法、進(jìn)口位置噴出霧氣方法等，得到了良好的改造升級(jí)效果，二氧化硫排放量和粉塵排放量得到明顯降低，可滿足環(huán)境保護(hù)要求。