西北地區(qū)某熱源廠2×46MW+2×70MW機(jī)組超低排放改造工程實(shí)踐研究

陳志勇 趙 勇

（1.新疆伊寧市供熱有限公司，新疆 伊犁哈薩克自治州 835000；2.煙臺(tái)云灃生態(tài)環(huán)境產(chǎn)業(yè)發(fā)展股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

本文圍繞煙氣超低排放改造，主要研究以下三項(xiàng)內(nèi)容：

一是分析目前常用的脫硫、脫硝、除塵技術(shù)。

二是以伊寧市供熱有限公司第四熱源廠超低排放項(xiàng)目為例，分析其在脫硫脫硝及除塵超低排放改造的技術(shù)路線。

三是分析改造后SO2、NOx 及煙塵的排放濃度。從收集的數(shù)據(jù)可以看出，伊寧市供熱有限公司第四熱源廠超低排放改造效果顯著。

此次改造技術(shù)，方案成熟、技術(shù)合理、實(shí)施高效、效果顯著，給后續(xù)參與改造的熱電廠提供參考。熱電廠實(shí)施超低排放改造，既是響應(yīng)國(guó)家政策，又在保護(hù)環(huán)境，行使企業(yè)的社會(huì)責(zé)任。煙氣執(zhí)行超低排放改造，功在當(dāng)下，立在千秋。

1 超低排放技術(shù)研究現(xiàn)狀

脫硫方面主要脫硫技術(shù)有干法脫硫、半干法和濕法脫硫，其中石灰（石）-石膏濕法脫硫運(yùn)用最廣泛。石灰（石）-石膏濕法脫硫技術(shù)，技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛、成本低廉。目前，在我國(guó)90%燃煤熱電廠的脫硫系統(tǒng)，應(yīng)用的是石灰石（石）-石膏濕法脫硫技術(shù)。但單純的技術(shù)設(shè)計(jì)無(wú)法滿足熱電廠對(duì)煙氣脫硫效率提出的更高要求，因此必須采取其他增效措施，例如，增加噴淋層數(shù)量、采用雙托盤的技術(shù)、應(yīng)用液柱塔技術(shù)、設(shè)置雙循環(huán)的濕法脫硫技術(shù)等。[1]

脫硝方面，目前，降低 NOx 濃度的方法主要有以下三類：

一是爐膛噴射技術(shù)。

二是應(yīng)用低氮燃燒技術(shù)，通過(guò)低氮燃燒器，降低燃料在燃燒過(guò)程中氮氧化物的產(chǎn)生。

三是煙氣凈化處理技術(shù)，主要有濕法凈化和干法凈化兩種脫硝方法。

現(xiàn)在主要應(yīng)用的煙氣脫硝方法有：選擇性催化還原技術(shù)（SCR）、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）和其他脫硝方法等。[2]

目前，我國(guó)大部分熱電廠采用SNCR+SCR 結(jié)合技術(shù)、低氮燃燒技術(shù)+SCR 技術(shù)等方式降低NOX濃度，該方法成果明顯、成本可控。此外，還可以增大催化劑數(shù)量、增加噴槍數(shù)量等措施，來(lái)降低NOX濃度，滿足超低排放的要求。[3]

除塵方面，早期，應(yīng)用較為廣泛的是布袋除塵技術(shù)、靜電除塵技術(shù)等單一手段除塵技術(shù)，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，我們積極學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)工藝，因此，目前在我國(guó)濕式電除塵技術(shù)、低溫靜電除塵技術(shù)、旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵技術(shù)、電袋復(fù)合除塵技術(shù)等工藝技術(shù)的應(yīng)用也較為廣泛。[4]

2 伊寧市供熱有限公司第四熱源廠超低排放技術(shù)分析

伊寧市供熱有限公司伊寧市供熱有限公司第四熱源廠為2×46MW+2×70MW 機(jī)組。煙氣入口參數(shù)及排放要求見表1。

表1 煙氣入口參數(shù)及排放要求

2.1 脫硫改造技術(shù)研究

本項(xiàng)目將現(xiàn)有雙堿法脫硫系統(tǒng)改造為石灰-石膏濕法脫硫系統(tǒng)，脫硫劑選用石灰粉。四臺(tái)鍋爐按兩爐一塔布置，塔內(nèi)循環(huán)工藝，共新建兩臺(tái)脫硫塔，每臺(tái)脫硫塔煙氣處理能力按1 臺(tái)46MW 和1 臺(tái)70MW 鍋爐煙氣量設(shè)計(jì)，原有設(shè)備如石膏脫水系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、水池、制漿系統(tǒng)能利舊部分利舊。

性能指標(biāo)：脫硫處理系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)脫硫效率為98.5%，原始SO2排放濃度按1500mg/Nm3，SO2排放濃度＜35mg/Nm3。

該項(xiàng)目所采用的石灰-石膏濕法脫硫工藝，主要由石灰漿液制備與供應(yīng)系統(tǒng)、SO2吸收與氧化系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、工藝（業(yè)）水系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、漿液排放回收系統(tǒng)等組成。采用直接外購(gòu)石灰粉配漿方式，外購(gòu)的石灰粉用汽車罐車運(yùn)輸至漿液制備區(qū)域，以氣力輸送的方式把石灰粉輸送至石灰粉倉(cāng)。

此外，本項(xiàng)目脫硫效率在96%以上，因此采取了以下三項(xiàng)措施提高脫硫效率：

1.在原第2、3 層的噴淋層間增大吸收塔高度，設(shè)置合金托盤。合金托盤可以積存脫硫循環(huán)液，可以實(shí)現(xiàn)在單塔內(nèi)形成兩種噴淋系統(tǒng)的效果。托盤將噴淋層分為上下兩部分，位于下方的噴淋層實(shí)現(xiàn)預(yù)洗滌的作用，去除煙氣中夾帶的HCl、HF 和飛灰，因此上噴淋層的脫硫效率顯著提高。煙氣通過(guò)第一級(jí)噴淋層后，塔內(nèi)煙氣更加均勻，有利于提高二級(jí)脫硫效率。

2.適當(dāng)增加循環(huán)泵揚(yáng)程。

3.噴槍采用高效單向雙頭噴嘴，其具有提高噴淋覆蓋、強(qiáng)化二次霧化效果的作用，因而噴淋層覆蓋率至500%以上。

2.2 脫硝改造技術(shù)研究

本項(xiàng)采用爐內(nèi)SNCR+爐外SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)，新建一套尿素溶解制備系統(tǒng)供四臺(tái)鍋爐使用，每臺(tái)鍋爐設(shè)置一套SNCR 爐內(nèi)脫硝裝置，每臺(tái)爐新建一套爐外SCR 脫硝系統(tǒng)。通過(guò)改造鍋爐尾部受熱面，提供SCR脫硝系統(tǒng)反應(yīng)所需的溫度區(qū)間。

性能指標(biāo)：脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)脫硝效率90%，原始NOx濃度按350mg/Nm3，NOx 排放濃度＜50mg/Nm3。

SNCR+SCR 聯(lián)合煙氣脫硝技術(shù)是SNCR 工藝的還原劑噴入爐膛技術(shù)同SCR工藝?yán)梦捶磻?yīng)氨結(jié)合起來(lái)，或利用SNCR 和SCR 還原劑需求量不同，分別分配還原劑噴入SNCR 系統(tǒng)和SCR 系統(tǒng)的工藝有機(jī)結(jié)合起來(lái)，達(dá)到所需的脫硝效果，它具有SNCR 工藝費(fèi)用低和SCR脫硝效率高的優(yōu)點(diǎn)。SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝工藝的脫硝效率可達(dá)到≥86%，氨逃逸＜5mg/Nm3。

2.3 除塵改造技術(shù)研究

本項(xiàng)采目現(xiàn)有靜電除塵器大修，更換損壞的極板極線，確保除塵效率；并在脫硫后增設(shè)濕式靜電除塵器，同時(shí)脫硫增容改造協(xié)同除塵技術(shù)，除霧器為兩級(jí)屋脊除霧器，提高除塵效率。

性能指標(biāo)：入口煙塵濃度＜5000mg/Nm3，靜電除塵器設(shè)計(jì)除塵效率99%；新建濕式靜電除塵器設(shè)計(jì)除塵效率85%，確保煙囪出口煙塵濃度＜10mg/Nm3。

根據(jù)靜電除塵器具體情況：

1.機(jī)械部件檢修。

2.電氣元件檢修。

現(xiàn)有2×65t/h+2×100t/h 鍋爐煙氣經(jīng)靜電除塵后煙塵含量＜30mg/Nm3，但通過(guò)濕法脫硫后煙氣中的煙塵濃度大約為30-40mg/Nm3，本方案濕式電除塵器入口煙塵設(shè)計(jì)濃度為50mg/Nm3，處理后煙塵排放濃度降至10mg/Nm3，設(shè)計(jì)除塵效率85%。

濕式電除塵器與干式電除塵器相比，二者的主要區(qū)別有兩點(diǎn)：

1.工作原理相似，但是清灰方式不同。WESP 采用水噴淋清洗，而ESP 采用振達(dá)方式清灰容易產(chǎn)生二次揚(yáng)塵；應(yīng)用的煙氣環(huán)境（流速、含塵濃度、溫度）不同。

2.WESP 不受煙氣特性及比電阻的影響，而ESP 受煙氣特性和比電阻的影響較大。

本項(xiàng)目濕式電除塵器技術(shù)的特點(diǎn)有：

1.收塵極板采用新型耐腐蝕復(fù)合材料，蜂窩形式布置，充分利用有效空間，流場(chǎng)分布均勻，耐腐蝕，放電強(qiáng)力穩(wěn)定，使設(shè)備電壓、電流處于較高參數(shù)，保證較好的收塵效果。

2.結(jié)構(gòu)布置靈活，可置于吸收塔出口凈煙道處，也可以布置于脫硫塔塔頂，或者布置于電廠合適的空地上。

3.運(yùn)行時(shí)無(wú)需連續(xù)噴入堿性水，依靠電場(chǎng)管束中收集的霧滴形成溢流實(shí)現(xiàn)清灰的功能。

4.高壓電源采用恒流和高效火花控制裝置，避免閃絡(luò)拉弧現(xiàn)象，保證電場(chǎng)穩(wěn)定。

5.沖洗方式優(yōu)化，包括簡(jiǎn)化供水系統(tǒng)、選用耐腐蝕、導(dǎo)電性強(qiáng)的增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材質(zhì)極板，無(wú)需噴淋堿液。

6.通過(guò)凝并裝置的處理可以增加單個(gè)粉塵的比電阻，促進(jìn)單個(gè)粉塵的長(zhǎng)大使其滿足被電離撲集的要求，提高除塵效率。

3 超低排放改造結(jié)果討論

改造后的SO2、NOx、煙塵分析曲線詳見圖1。

圖1 超低排放改造后SO2、NOx、煙塵排放濃度

上述數(shù)據(jù)表明，改造后的SO2排放濃度可穩(wěn)定在20mg/Nm3左右，NOx 排放濃度控制在40mg/Nm3以下，煙塵排放濃度＜10mg/Nm3，污染物濃度可以滿足相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

4 結(jié)論和展望

為了響應(yīng)國(guó)家政策，伊寧市供熱有限公司伊寧市供熱有限公司第四熱源廠對(duì)2×46MW+2×70MW 機(jī)組鍋爐實(shí)行超低排放改造有以下三點(diǎn)：

4.1 脫硫方面

為保證脫硫效率，采用濕法脫硫工藝技術(shù)，選擇石灰石膏法脫硫技術(shù)，采用兩爐一塔的方案對(duì)脫硫塔進(jìn)行改造，最終脫硫改造效率可達(dá)98.5%以上。

4.2 脫硝方面

采用SNCR+SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)，增加催化劑數(shù)量，預(yù)留備用催化劑空間，增加聲波吹灰裝置，提高脫硝效率。改造結(jié)果：脫硝效率達(dá)到95%，滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4.3 除塵方面

采用靜電除塵結(jié)合濕電除塵工藝，充分利用原有設(shè)備，結(jié)合場(chǎng)地特點(diǎn)、施工便利性、綜合成本控制和系統(tǒng)穩(wěn)定性等因素，增加提效措施，控制出口煙塵濃度。改造后的煙塵去除效率可達(dá)99.8%，排放濃度低于10mg/Nm3。

隨著科技進(jìn)步和時(shí)代發(fā)展，環(huán)保相關(guān)法律法規(guī)也會(huì)更加嚴(yán)格、更加完善，熱電廠超低排放改造技術(shù)的研究也將更加深入，未來(lái)不斷探索研發(fā)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工藝、新材料也必將成為環(huán)保發(fā)展永恒的主題。