煙氣循環流化床同時脫硫脫硝技術在熱電廠中的應用

孫微

（黑河市熱電有限責任公司，黑龍江 黑河 164300）

隨著我國國民經濟的快速發展，傳統能源的開發利用引發了嚴重的大氣污染。依據我國資源構成的特點，以燃煤發電為主的能源結構長期很難改變。燃煤煙氣污染控制已成為了當前乃至今后的幾十年中我國環保領域重大的科學、技術和工程問題。循環流化床干法工藝是國內外研究最多、應用最廣的一種干法煙氣凈化工藝。該工藝具備實現一套系統完成SO2、NOX、Hg、SO3、HCl、HF和粉塵等多種污染物的同時治理的能力。在此基礎上開發高效的干式超凈技術，可以最大限度減少設備的投資成本、運行維護費用和占地面積具有重要意義。

一、煙氣循環流化床同時脫硫脫硝技術簡介

煙氣循環流化床同時脫硫脫硝技術由脫硫脫硝工程公司研究和開發，是在引進德國魯奇公司的CFB脫硫技術的基礎上發展而成，進一步提高了煙氣循環流化床干法工藝的脫硫率，并結合低溫氧化協同脫硝技術和流化床反應器相結合。煙氣循環流化床同時脫硫脫硝系統采用消石灰為吸收劑，鍋爐煙氣從下部經文丘里裝置進入煙氣循環流化床，由返料灰、鍋爐煙氣夾帶的煙塵和加入的消石灰，組成了一個高灰濃度的煙氣流化床。通過向流化床內噴水控制煙氣溫度在合理范圍內，并大大增加了反應面積，經多次不斷循環的消石灰和煙氣中的SO2、SO3、NO、NO2、HCI和HF等污染物進行充分反應，生成CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O、Ca(NO3)2等。

另外返料循環系統和清潔煙氣再循環系統也為提高污染物脫除效率起到非常重要的作用。返料循環系統將布袋除塵器灰斗內的飛灰經返料斜槽輸送至煙氣循環流化床內，大大提高流化床內灰濃度，結合脫硫水噴槍的水噴入，增加了流化床內反應物的反應面積，成為有別于改造前的半干法脫硫系統的重要環節。

二、煙氣循環流化床同時脫硫脫硝技術應用現狀

煙氣循環流化床同時脫硫脫硝工藝具有系統簡單、工程投資費用低，占地面積小等特點。適于現有電廠及工業鍋爐的改造。吸收劑在流化床內多次循環，氣固間劇烈紊流混合，吸收劑利用率較高。而且吸收劑與煙氣接觸時間長，因此脫硫效率較高，脫硫產物可以綜合利用，系統基本上不存在像濕法吸收塔中存在嚴重的腐蝕、結垢與堵塞等問題，還可以脫除部分重金屬，特別是可以脫出一部分汞，對煙氣的進一步治理很有意義。但是國外的研究脫硫和脫硝雖然同時在床體內完成，其實仍是分開進行的，并不是真正意義上的同時脫硫脫硝，吸收劑不能即脫硫又脫硝。脫硝還是用催化還原方法。仍存在催化劑中毒和不能重復利用，運行費用高等問題。

三、4#爐和6#爐深度治理改造介紹

4#爐和6#爐煙氣深度治理改造由脫硫脫硝工程公司總承包實施，包括系統的設計、供貨、調試和交付。

（一）脫硫系統

通過對入口SO2初始濃度、煙氣量、煙溫、消石灰加入量、床壓等參數進行了優化設計和控制，煙氣循環流化床的脫硫效率能夠達到93%以上，保證SO2排放濃度控制在35mg/Nm3以下。

（二）脫硝系統

深度治理改造前，4#爐和6#爐通過SNCR脫硝系統，將空預器出口的NOx排放嗎、濃度控制在100mg/Nm3以下。由于鍋爐煙氣中的NOx一般以NO形式存在，難以被吸收塔內的消石灰脫除，深度治理改造工藝采用在吸收塔內加入亞氯酸鈉溶液，將NO氧化成NO2，這樣NO2容易和消石灰反應進行脫除。

（三）除塵系統

除塵器采用干法脫硫專用低壓旋轉脈沖清灰方式的布袋除塵器，清灰用壓縮空氣在0.1MPa以下。清灰風機采用羅茨風機。濾布采用無錫必達福產的脫硫專用進口超細PPS濾料，表面采用防水、防油的PTFE浸漬處理。除塵后凈煙氣經煙道、引風機至煙囪排出，濾袋收集的飛灰下落至灰斗，大部分飛灰經氣化斜槽輸送至吸收塔作為脫硫脫硝用循環灰，小部分外排，由倉泵輸送至灰庫。為滿足吸收塔低負荷運行的需要，引風機出口設置了清潔煙氣再循環煙道，將煙氣輸送至吸收塔入口。通過清潔煙氣再循環煙道上的調節風門調節，可確保不同負荷下經過吸收塔的煙氣量保持在一個穩定值。

（四）DCS控制系統

煙氣循環流化床同時脫硫脫硝系統包括以下閉環控制回路：清潔煙氣再循環控制、吸收塔出口溫度控制、床層壓降控制、SO2排放控制和布袋清灰壓力控制。包括：1.清潔煙氣再循環控制回路；2.吸收塔出口溫度控制；3.床層壓降控制；4.SO2排放控制；5.NOX排放控制；6.布袋清灰壓力控制；7.順序控制功能；8.聯鎖及保護；9.報警系統。

四、建設、運行和技術評估情況

（一）建設和運行情況

4#爐和6#爐深度治理改造于2017年2月上旬開工，經過舊體拆除、土建施工和本體設備的建設安裝，歷經3個多月的施工，到2017年5月中旬具備單體調試的條件。6#爐于2017年7月25日至8月31日進行168h連續試運行。4#爐于2017年8月6日至8月13日進行168h連續試運行。從兩臺鍋爐的168h連續試運行情況看，在滿足設計前提的情況下，鍋爐出口煙氣排放參數均達到設計要求，即：SO2排放濃度＜35mg/m3，NOx排放濃度＜50mg/m3，煙塵排放濃度＜5mg/m3。

（二）性能評估試驗

該熱電有限公司對4#爐和6#爐煙氣深度治理系統進行了性能評估。性能評估的內容包括脫硫、脫硝、除塵設施的性能試驗和效果評價。

（三）試驗結果

該熱電有限公司兩臺130t/h循環流化床鍋爐實施了深度治理改造，采用半干法煙氣循環流化床同時脫硫脫硝系統+旋轉噴吹布袋除塵器系統+低溫脫硝系統。經第三方評估單位進行技術評估，燃煤熱電鍋爐也能達到《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223－2011)中天然氣排放標準，即：SO2＜35mg/m3，NOx＜50mg/m3，煙塵＜5mg/m3。

結束語：

燃煤煙氣循環流化床干式技術，可實現脫硫、脫硝、除塵及多污染物協同凈化的功效，該技術具有高效、協同、經濟、穩定的“超凈+”排放等特點,而且沒有廢水產生、煙囪無需防腐、排煙透明無視覺污染，真正實現技術經濟性好的燃煤煙氣的超低排放要求，具有極為廣闊的應用前景。