煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造分析

康 寧

（山西汾西礦業（集團）有限責任公司，山西 介休 032000）

1 煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造必要性

1.1 國家和地方政府“十二五”環境保護和節能減排的相關要求

《國家環境保護“十二五”規劃》中提出，到2015年，主要污染物排放總量比2010年顯著減少。其中，化學需氧量排放總量下降8%，氨氮排放總量下降10%，二氧化硫排放總量下降8%，氮氧化物排放總量下降10%。《山西省環境保護“十二五”規劃》中提出，到2015年，工業污染防治水平進一步提升，礦山生態環境恢復治理得到加強，主要指標包括：化學需氧量、氨氮排放量比2010年分別減少9.6%和12.2%；二氧化硫、氮氧化物排放量比2010年分別減少11.3%和13.9%；煙塵、工業粉塵排放量比2010年分別減少10.0%和10.0%。而2014年5月發布的《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）規定，在用燃煤鍋爐大氣污染物排放質量濃度限值為顆粒物80mg/m3、二氧化硫400mg/m3。排放標準的逐步提高，進一步要求煤礦企業必須提升采暖鍋爐的脫硫除塵設施的效率。

1.2 鍋爐房運行現狀及脫硫除塵裝置改造必要性

1.2.1 鍋爐房運行現狀

汾西礦區各主力礦井都分別建有集中供熱鍋爐房，統一為生產、生活供暖，運行狀況基本相似。本文以其中某礦一座燃煤鍋爐房（2臺35t和2臺20t鍋爐）為例進行分析論證。該礦鍋爐房脫硫除塵工藝系統于2008年建成使用，脫硫除塵設備采用一體化濕法水浴玻璃鋼塔，除塵兼脫硫。脫硫工藝采用雙堿法，氫氧化鈉配塊狀石灰；室外水池灰泥清理方式采用機械抓斗，定期清理，同煤渣一起排放。目前，由于脫硫除塵設備已經運行多年，部分設施老化，筒體及煙道漏風嚴重，導致處理效率嚴重下降，污染物排放達不到國家及地方要求的排放標準。

根據《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2001）要求，鍋爐房裝機總容量大于28MW（40t/h）時，其煙囪高度應按批準的環評報告確定，但不得低于45m。該礦鍋爐房煙囪高度為80m，現執行的標準為二氧化硫最高允許排放質量濃度900mg/m3，煙塵最高允許排放質量濃度200mg/m3［1-2］。

1.2.2 燃煤鍋爐大氣污染物排放情況

鍋爐房安裝有在線監測裝置，第63頁表1數據引用于2014年度在線監測數據，是剔除了異常數值后的最高值和最低值。

從表1可以看出，燃煤鍋爐房2014年全年污染物排放質量濃度中，二氧化硫排放質量濃度1月、11月和12月均有超標情況發生，最大超標為7.0%；煙塵排放質量濃度1月～4月、10月～12月均有超標情況發生，最大超標42.5%。其原因主要有：1）鍋爐房冬季時3臺運行、1臺備用，天氣最冷的時候4臺全部運行，脫硫除塵設備運行多年效率下降，無法完全滿足處理要求；2）燃煤鍋爐燃用礦區自產的高硫高灰原煤，平均灰分為30%，平均硫分為2.27%。

表1 燃煤鍋爐房大氣污染物監測數據（2014年度）

1.2.3 脫硫除塵裝置改造的必要性

新修訂后的《環保法》第6章明確規定，企事業單位違法排放污染物拒不改正的，按照原處罰數額按日連續處罰。同時，新的《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）已經開始實施，其規定的污染物排放濃度更加嚴格。該礦鍋爐房脫硫效率遠遠低于90%，除塵效率遠小于80%，根據當地環保部門的核定，該礦2014年度繳納排污費僅廢氣一項就達到134萬元，占總排污費用的97%。因此，從長遠角度出發，對脫硫除塵設備進行更新改造，有利于企業合法合規生產經營，減少污染物排放，降低環境成本。

2 煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造可行性

2.1 燃煤鍋爐運行參數（見表2）

表2 脫硫除塵設備入口煙氣參數

2.2 鍋爐脫硫除塵改造設計原則

結合投資節約、運行節約的原則，保證（2×35t/h）＋（2×20t/h）燃煤鏈條鍋爐符合新標準（GB13271-2014）的排放要求，保障連續運行可靠性。同時，不影響運行性能的前提下，盡量利用現有設施設備。

2.3 鍋爐脫硫除塵改造方案

根據現場條件和新的排放標準要求，確定如下改造方案：將現有鍋爐房的2臺一體化濕法水浴玻璃鋼塔拆除，新建4臺布袋除塵器，1臺鍋爐對應1臺除塵器，2臺濕式噴淋脫硫吸收塔，每2臺鍋爐對應1座脫硫吸收塔。

方案中選用的低壓脈沖袋式除塵器是國內最先進過濾式除塵器的一種，是利用纖維性濾袋捕集粉塵的除塵設備。箱式脈沖袋式除塵器的優點是除塵效率高，屬高效除塵器，除塵效率可大于99.5%，運行穩定，不受風量波動影響，不受粉塵比電阻值限制，適應性強。其主要由上箱體、中箱體、灰斗、卸灰裝置、脈沖噴吹裝置和控制系統等幾部分組成。含塵煙氣由中箱體下部進入，在擋風板形成的預分離室內大顆粒粉塵因慣性作用落入灰斗。煙氣繼而沿擋風板向上到達濾袋過濾區，粉塵被阻留在濾袋外面，干凈煙氣進入袋內，并經袋口和上箱體由排風口排出。當濾袋外表的粉塵層不斷增長，導致設備阻力上升到設定阻力值時，壓差控制器有信號輸出，控制系統便發出指令，進行噴吹清灰。此時，壓縮空氣從噴吹氣包按順序經脈沖閥和噴吹管上的噴嘴向濾袋內噴射。在濾袋膨脹產生的加速度和反向氣流的作用下，附于袋外表面的粉塵脫離濾袋落入灰斗，由灰斗下部卸灰閥排出。

方案所采用的煙氣脫硫工藝按鈉鈣雙堿法設計。在設計上可以同時采用石灰石-石膏法和鈉堿法，二者可利用原有舊設備改造后配合新建設備實現。二氧化硫吸收系統主要包括吸收塔、噴淋層、除霧器、漿液循環泵和氧化風機等。本方案所采用的濕式噴淋脫硫塔，為碳鋼制作，內襯防腐材料，其塔內采用的旋流噴淋設施是濕式脫硫工藝中的主流塔型，采用氣液逆流方式布置，煙氣從塔的下部進入，通過旋流板后產生旋轉氣流，與上部均勻噴出的吸收漿液逆流接觸。由于塔高延長了煙氣與吸收漿液、漿霧接觸時間，塔內設計部件較少，阻力損失也小，逆流運行有利于煙氣與吸收液的充分接觸。塔內布置3層噴淋裝置，均采用全覆蓋式噴淋，每個噴淋系統都有多個316L無堵塞螺旋式霧化噴嘴，交叉布置，噴淋覆蓋率達到300%。旋流板采用316L材質，具有抗高腐蝕性和耐磨性，使用壽命長。塔內微細霧滴形成懸浮霧化狀態，創造了氣、液、固充分接觸條件，有利于吸收SO2和清除微細粉塵。因而，旋流噴淋塔脫硫效率、除塵效率能達到雙高目的。本著節約節儉的原則，在吸收劑制備系統中只設置制漿系統，并新建1個80m3石灰粉倉，滿足煙氣脫硫1周的消耗量。石灰粉經給料機排出，進入新建的石灰漿液攪拌池，漿液攪拌池內石灰粉與水混合至含固量15%的石灰漿液。用石灰漿液輸送泵（一用一備）將漿液輸送至氧化反應池（利用原有），根據pH值來控制漿液量，以防止漿液過量結塊和管道堵塞。

3 結語

隨著國家《大氣污染防治行動計劃》的進一步實施，更加嚴格的環保標準相繼出臺，高效的脫硫除塵工藝及設備對全面整治燃煤鍋爐污染物排放將起到無可替代的作用。

［1］ 郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程［M］.第2版.北京：高等教育出版社，2002：305-351.

［2］ 天津市環境保護科學研究院，中國環境科學研究院.鍋爐大氣污染物排放標準：GB 13271-2014［S］.北京：中國標準出版社，2014.