五陽熱電廠鍋爐煙氣超低排放工藝優選及工程應用

連曉芳

（潞安礦業（集團）公司五陽熱電廠，山西長治 046200）

0 引言

隨著我國環境形勢的日益嚴峻，為了保護生態平衡，凈化環境，2017年2月17日，國家環保部等十個部委、省、市人民政府聯合下發文件《關于印發〈京津冀及周邊地區2017年大氣污染防治工作方案〉的通知》，方案要求涉及到的地市10月底前燃煤發電機組（含自備電廠）全部達到超低排放，未達標的全部停產。而五陽熱電廠改造前煙囪煙氣含塵濃度大約為40 mg/Nm3，NOX濃度大約為200 mg/Nm3，SO2濃度大約160 mg/Nm3，污染嚴重，影響環境；為響應國家環保號召，潞安礦業（集團）公司五陽熱電廠投資6 500萬元，改造4臺75 t/h CFB鍋爐（鍋爐煙氣超低排放工程），以保證鍋爐煙囪煙氣含塵濃度5 mg/Nm3，NOX濃度50 mg/Nm3，SO2濃度35 mg/Nm3，汞及其化合物排放 0.03 mg/Nm3，（標態，干基，6%O2）[1-3]，改造后滿足排放要求。

1 鍋爐煤種及煙氣參數概況（見表1、2）

表1 五陽熱電廠煤種參數

表2 五陽熱電廠爐出口煙氣參數

2 鍋爐煙氣超低排放工藝

2.1 鍋爐煙氣超低排放（兩種）工藝

2.1.1 鍋爐煙氣超低排放濕法工藝（見表3）

表3 鍋爐煙氣超低排放改造工藝（濕法）

2.1.2 鍋爐煙氣超低排放干法工藝（見表4）

表4 鍋爐煙氣超低排放改造工藝（干法）

2.2 鍋爐煙氣超低排放工藝對比

（1）技術路徑對比：從技術成熟度、可靠性看，濕法早期在國內大型火力發電廠中應用較多，但其系統龐大復雜，運行費用較高，且產生的脫硫廢水中氯離子濃度較高；干法脫硫除塵一體化工藝在國內外大中小型鍋爐中均有相當規模的應用業績，最高應用的機組容量達660 MW，其系統相對簡單，運行方便，技術也非常成熟。

（2）投資成本對比：濕法系統的組成設備多，防腐處理、廢水處理以及濕式電除塵器造價高。干法簡單，無需防腐處理，投資造價低。濕法投資規模比干法要大，資金投入較多。

（3）運行維護成本對比：由于濕法設備比較多，電耗、水耗比較大，增加了廢水處理成本和煙囪定期防腐大修成本，運行維護成本遠大于干法。

（4）環保方面對比：濕法脫硫過程中會產生大量廢水，由于脫除的汞等重金屬污染物全部進入廢水中，必須進行單獨處理，難以實現廢水“零排放”；干法過程干態，無廢水產生，為真正的“零排放”。

（5）建設工期對比：濕法改造必須對煙囪進行防腐處理，需要停產或新建臨時煙囪。停產會中斷對五陽煤礦的供熱，新建煙囪需向當地環保部門備案，建設工期較長。干法不需要停產，建設工期短。

（6）建設場地方面對比：五陽熱電廠在建廠初期，環保設施系統占地面積小。濕法脫硫設備多，需要的場地大，電廠目前的場地不能滿足要求。干法為一體化設備，占地面積小，適合五陽熱電廠現有場地情況。

2.3 鍋爐煙氣超低排放投資費用對比（見表5、6、7、8）

表5 干法超低排放投資費用

表6 濕法超低排放投資費用

表7 鍋爐煙氣超低排放運行費用對比

表8 鍋爐煙氣超低排放維護費用對比

2.4 鍋爐煙氣超低排放工藝的選擇

綜合考慮工程技術先進性、投資成本、運行維護費用、建設工期、改造場地及實際達到的環保效果等各方面因素，決定采用干法工藝(爐內噴鈣+脫硫除塵一體化干法工藝方案）。

3 超低排放干法工藝方案（圖1）

圖1 五陽熱電廠干法工藝流程

3.1 脫硝工藝方案

脫硝系統改造包括鍋爐低氮燃燒系統+原有SN?CR脫硝系統升級改造。

（1）通過低氮燃燒技術（包括鍋爐燃燒調整、二次風調整、旋風分離器改造等），使鍋爐SNCR入口NOx濃度降低至120 mg/Nm3（干基，6%O2）以下。

（2）對現有SNCR脫硝裝置進行優化改造，通過優化噴射流場及增加相應設備，增加噴入點數量（現有噴槍數量為每爐6只），最終在氨氮比不超過2.5的前提下，提高脫硝效率到75%以上。

（3）通過改造使鍋爐煙氣出口NOx的排放值＜50 mg/Nm3（干基，6%氧量）。

3.2 脫硫工藝方案

脫硫系統改造包括爐內噴鈣系統+脫硫除塵一體化工藝。

（1）采用爐內噴鈣干法系統（一級脫硫），使鍋爐脫硫除塵一體化工藝入口的SO2濃度降低至100 mg/Nm3（干基，6%O2）以下。

（2）二級脫硫采用脫硫除塵一體化工藝，最終使煙囪SO2排放值＜35 mg/Nm3（干基，6%O2）。

3.3 除塵工藝方案

除塵系統改造包括原除塵系統升級改造+脫硫除塵一體化工藝。

（1）通過采用布袋除塵器（一級布袋除塵器）升級改造，使脫硫除塵一體化工藝入口粉塵濃度降低至20 mg/Nm3（干基，6%O2）以下。

（2）二級除塵采用脫硫除塵一體化工藝，最終使煙囪中粉塵排放值＜5 mg/Nm3（干基，6%O2）。

4 超低排放干法結果分析

4.1 超低排放干法結果分析（見表9、10）

表9 4臺爐煙囪污染物取樣值

表10 4臺爐鍋爐爐膛溫度取樣值

根據表9可以得出：通過改造五陽熱電廠4×75 t/h CFB鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵工程，可以滿足鍋爐煙氣超低排放要求。根據表10可以得出：相同的鍋爐出力，隨著鍋爐床溫的提高，煙囪氮氧化物排放隨之提高，特點在980℃左右時，煙囪氮氧化物排放顯著提高，驗證了循環流化床鍋爐超過950℃（床溫一般控制在850℃～950℃之間）時，鍋爐氮氧化物顯著提高。床溫對二氧化硫、粉塵影響不明顯。

4.2 超低排放干法單爐改造結果

3#爐超低排放改造結果見圖2。

圖2 五陽熱電廠3#爐超低排放改造結果

（1）3#爐改造后鍋爐煙氣含塵量濃度5.79 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（2）3#爐改造后鍋爐煙氣含NOX濃度為39.87 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（3）3#爐改造后鍋爐煙氣含SO2濃度為2.38 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

4#爐超低排放改造結果見圖3。

圖3 五陽熱電廠4#爐超低排放改造結果

（1）4#爐改造后鍋爐煙氣含塵量濃度為5.47 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（2）4#改造后鍋爐煙氣含NOX濃度為39.78 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（3）4#改造后鍋爐煙氣含SO2濃度為1.86 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

5 結論

（1）潞安礦業（集團）五陽熱電廠干法脫硫工藝比濕法脫硫工藝優勢多。

（2）潞安礦業（集團）五陽熱電廠通過改造脫硫、脫硝、除塵能夠滿足鍋爐煙氣超低排放要求（煙氣含塵濃度 5 mg/Nm3，NOX濃度 50 mg/Nm3，煙氣含二氧化硫濃度 35 mg/Nm3）。

（3）潞安礦業（集團）五陽熱電廠鍋爐煙氣超低排放改造工程對環保有益。