300MW循環硫化床機組粉塵濃度超低排放改造探討

摘要：根據國家《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》及《關中地區燃煤火電機組超低排放改造實施方案》文件相關要求西部地區也實現超低排放，現役30萬KW及以上燃煤發電機組改造后污染物排放濃度基本達到排放限值：即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3。這一環保目標提出后，目前國內大多數燃煤發電機組都不能滿足排放限值，需要進行超低排放改造，但根據各電廠實際情況，改造技術路線趨于不同，以某300MW循環硫化床機組為例，探討粉塵濃度超低排放改造。

關鍵詞：超低排放；粉塵濃度；電袋復合除塵器；管式+屋脊式除霧器

中圖分類號：TD713 文獻標識碼：A

0引 言

某火電廠采用2×300MW直接空冷凝汽式機組，配2×1058t/h亞臨界、一次中間再熱循環流化床鍋爐，1號機組于2015年7月投產，2號機組于2015年8月投產。每臺爐設置一套選擇性非催化還原法（SNCR）脫硝裝置、兩臺電袋復合除塵器和一套FGD裝置。實測電袋除塵器出口排放濃度為22.6mg/Nm3（投產時間短，設計值50mg/Nm3）。FGD出口粉塵濃度約為22.6mg/Nm3，氮氧化物排放濃度約為50mg/Nm3，二氧化硫排放濃度為35mg/Nm3。按當時國家2011年前的排放標準設計煙塵排放濃度值<50mg/Nm3，該公司除塵器自投運以來均可達標排放并優于設計值。

2014年9月國家三部委下發2093號文件，鼓勵西部地區實現超低排放，2015年環保部再次下發文件針對超低排放進行“提速、擴圍”，超低排放輻射至全國范圍，根據國家《煤電節能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》及《關中地區燃煤火電機組超低排放改造實施方案》文件相關要求西部地區也實現超低排放，即在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50mg/m3，因此，為滿足國家和地方環保法規要求，改善本地區的大氣環境質量，確保電力和環境的可持續協調發展，建設綠色環保型電廠，該公司對現役兩臺機組進行提效改造以滿足超低排放要求，其中，煙塵排放提效目標確定為≤10mg/Nm3。

該公司經過前期嚴謹考察、論證，分別就電袋復合除塵器、濕法脫硫改造技術路線進行論證，根據實際情況，選用了電袋除塵器增加一組布袋+濕法脫硫協同處理技術方案，改造工程同時包括新增一層管式除霧器、更換下兩層噴淋層的噴嘴為雙孔單向噴嘴等工作。

1超低排放改造方案確定

該電廠干式除塵器采用電袋復合除塵器，實測出口排放濃度為22.6mg/Nm3（投產時間短，設計值50mg/Nm3），經考察研究，結合現場實際情況，綜合考慮一次投資、能耗、維護費用以及改造技術的成熟、可靠、先進和改造周期的長短，改造措施經濟、合理、有效；改造后設備運行穩定、安全；整機使用壽命周期長，設備檢修維護方便；能長期穩定滿足國家及地方相關環保要求等各方面因素基礎上，目前不考慮增設濕電，選擇電袋除塵器增加一組布袋+濕法脫硫協同處理的技術方案實現超低排放。

（1）將電袋復合除塵器提效為<25mg/Nm3超凈電袋，并對濕法脫硫進行改造，實現一定的協同除塵作用，同時確保SO2排放濃度長期<35mg/Nm3，脫硫改造所增加的阻力<500Pa。

（2）脫硫系統

1）原屋脊除霧器不做改變，新增加一層管式除霧器；

2）更換下兩層噴淋層的噴嘴為雙孔單向噴嘴，其余噴淋層不做改動。

從改造周期來看，該方案工期短，工程量小；從一次投資來看，該方案投資量相較其他方案少；從年運行維護來來看，該方案設備運行穩定，維護費用較小；從煙塵排放來看，該方案能滿足煙塵排放濃度≤10mg/Nm3。

2改造內容

2.1除塵器改造

（1）在原電除塵器基礎上，對袋區進行擴容，即增加一組布袋，即保證現階段超低排放，又可消除除霧器隨運行時間效率下降的影響。

原除塵器的濾袋材質過濾精度較低，一般可滿足30mg/Nm3排放，由于該火電廠機組投運時間短，為最大限度的降低改造費用，可通過降低過濾風速，濾袋沿用原材質的方式實現減排。同時，考慮到本方案脫硫系統負擔較大，且隨著運行年限的增加，電袋出口排放也將緩慢增加（因原設計僅為50mg/Nm3，過濾風速高，如原電袋不做任何改造，現實測22.6mg/Nm3，運行1到2年后必將超過25mg/Nm3甚至更高），脫硫除霧器效率也將下降，霧滴逃逸濃度增加，必將引起總排口濃度增加。因此，本次提效改造，對袋區仍進行擴容（原有濾袋、袋籠保持不變，擴容方案與超凈電袋相同），進一步降低前端干式除塵排放，為后端脫硫設備創造更優的條件。同時，在濾袋壽命期后，可更換精度更高的濾袋，實現除塵器出口長期穩定≤15mg/Nm3，消除脫硫除霧器效率下降的影響。

（2）取消旁路煙道

旁路煙道主要功能為超高溫保護濾袋及點爐煤油混燒階段避免油污污染濾袋，但實際工程應用表明，旁路煙道往往是煙塵泄漏點之一，由于不經常動作，又長期受煙氣流沖刷，容易出現磨損，導致煙塵泄漏，而一旦旁路出現泄漏，含塵煙氣將直達下游設備造成排放超標。因此，超低排放項目需取消旁路煙道，不但減少了除塵器泄露；同時，還可降低除塵煙氣通道壓損。

（3）除塵提效可實現脫硫入口粉塵濃度≤25mg/Nm3時，經協同處理后出口粉塵濃度≤10 mg/Nm3。

3.2脫硫系統改造

根據該廠原脫硫系統技術協議的規定：“在任何正常運行工況下，除霧器出口煙氣攜帶的水滴含量應低于75mg/Nm3（干基）”，并在文字中描述采用的除霧器為兩級屋脊除霧器，沒有寫明是否有管式除霧器，根據技術協議的煙氣參數和實際吸收塔的尺寸可知，吸收塔的煙氣流速為3.4m/s，按照常規的兩級屋脊除霧器，出口液滴的實際排放值可以滿足此要求。但對于要保證出口粉塵小于10mg，此液滴的排放量保證值過大。

結合現場實際情況，本次初步改造方案內容如下：增加管式除霧器，原屋脊除霧器不做改變，利舊原支撐梁；更換下兩層噴淋層的噴嘴為雙孔單向噴嘴，原噴淋層不做改動。

（1）除霧器升級改造，降低漿液粉塵逃逸

由于最上層噴淋層的中心距出口煙道的下邊沿僅6.8m的間距，無增加三級屋脊除霧器的空間；且出口煙道短，亦無法增加煙道除霧器。因此本方案在屋脊除霧器的下方增加一層管式除霧器，因原屋脊除霧器為菱形布置，則改造工程量較大，需要整體更換除霧器。

（2）噴淋層+一層托盤設計合理優化，強化傳質除塵作用

三層噴淋層中下面兩層采用的噴嘴為雙向（即上下方向）噴嘴，向上的霧化液滴溶液與煙氣同流向，容易被煙氣帶走。因此本方案將下面兩層采用的噴嘴改為單向雙孔噴嘴。防止煙氣對漿液的夾帶，有效降低煙囪入口的粉塵濃度。

最下層噴淋層與吸收塔入口煙道之間增加一層托盤，強化傳質除塵作用。

3結論

結合某300MW火電廠實際運行工況，通過大量論證和計算，改造后兩臺爐滿負荷運行時，粉塵濃度達到10mg/Nm3，不僅可以保證整體設備的除塵效率，還有一定的降低脫硫排放，如果不改造，有可能在2017年新環保標準出臺后面臨強行關停或改造的現狀，該方案實施我們將在每年的利潤里增加1分錢/度電，按年發電量30億度計算，可實現每年多收入3千萬元，效益顯著且必須實施。

參考文獻：

[1]孟建國等，科技傳播[J].2016-4（下）（157-161）.

[2]中國環境保護產業協會電除塵委員會，燃煤電廠煙氣超低排放技術[M].北京：中國電力出版社，2015-10.

作者簡介：廖亮（1984—），男，陜西蒲城人，漢族，助理工程師，本科，外圍專工。endprint