第三熱電廠鍋爐排放廢氣提標改造

晁云剛

(陽泉煤業(集團)有限公司發供電分公司第三熱電廠，山西 陽泉 045000)

1 鍋爐、燃煤煤質及現有脫硫脫硝系統概述

1.1 鍋爐概述

1#、2#、3#鍋爐為東方鍋爐廠生產的DG150/9.8-1型鍋爐，4#鍋爐為濟南鍋爐廠生產的YG270/9.8-M型鍋爐，1#、2#、3#、4#鍋爐均為高壓、露天布置、單爐膛、燃煤固態排渣、自然循環汽包鍋爐，“∏”型布置，煤粉懸浮燃燒。1#、2#、3#鍋爐建設于1996年，4#鍋爐建設于2004年。

1.2 燃煤煤質概述

本廠屬于典型的坑口電廠，燃煤主要來源于旁邊的礦井所供給的無煙煤，其主要元素分析如表1。

表1 煤質工業分析數據

1.3 脫硫脫硝系統概述

現有脫硫系統采用石灰石-石膏法脫硫工藝，其中：1#、2#鍋爐共用1#吸收塔，3#、4#鍋爐共用2#吸收塔，兩個吸收塔共用1個石灰石漿液制備系統、共用2套真空皮帶機系統、共用1個事故漿液池，1#、2#吸收塔其中分別設置有：4臺漿液循環泵、4層噴淋、單噴嘴、一層托盤、一級管式除霧器及兩級屋脊式除霧器、4臺側攪拌器，1#、2#吸收塔入口SO2質量濃度最高時可達到6 000 mg/Nm3。根據《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)要求，1#吸收塔出口ρ(SO2)<200 mg/Nm3，而3#、4#鍋爐共用一個排放口，2#吸收塔出口ρ(SO2)<100 mg/Nm3。

現有1#、2#、3#鍋爐采用SCR脫硝工藝，4#鍋爐采用低氮燃燒器加SCR脫硝工藝，脫硝劑采用尿素，共用1個尿素制備系統、尿素溶液儲存及輸送系統，1#、2#鍋爐SCR布置兩層催化劑，3#、4#鍋爐SCR布置三層催化劑，1#、2#、3#鍋爐SCR脫硝系統入口NOx濃度最高時可達到650 mg/Nm3，3#鍋爐SCR脫硝系統入口NOx濃度最高時可達到850 mg/Nm3。根據《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)要求，1#吸收塔出口ρ(NOx)<200 mg/Nm3，2#吸收塔出口ρ(NOx)<100 mg/Nm3。

1#、2#、3#鍋爐除塵設施采用布袋除塵器，4#鍋爐除塵設施采用電除塵器及布袋除塵器，1#、2#吸收塔出口煙塵質量濃度<30 mg/Nm3。

2 提標改造方案

為確保1#、2#吸收塔出口SO2、NOx、煙塵煙氣排放濃度能滿足《環大氣[2017]29號》、《晉氣防 [2017]1號》、《京津冀及周邊地區2017大氣污染防治工作方案》要求，需要對鍋爐脫硫系統、脫硝、除塵脫硫系統進行進一步升級改造，經過系統性的計算、核算，分系統進行提標改造，方案如下。

2.1 脫硫部分

為徹底將1#、2#吸收塔出口SO2排放值降至35 mg/Nm3以下，在現有吸收塔基礎上，做如下改造。

1) 因筒體平面尺寸無法再做調整，只能分別增高1#、2#吸收塔筒體，使得煙氣在筒體中停留時間延長，從而實現反應時間延長，提高SO2吸收程度。

2) 優化除霧器系統。在原有一級管式除霧器及兩級屋脊式除霧器的基礎上，增加冷凝濕膜離心高效除塵除霧一體化裝置，并重新優化除霧器沖洗管道及噴嘴，使得除霧更為徹底，達到凈煙氣中大于10 μm的液滴100%被去除分離，小于10 μm的液滴70%被去除分離。

3) 優化漿液循環及噴淋系統。在1#、2#吸收塔原有4臺漿液循環泵的基礎上，增加1臺大功率漿液循環泵，并對2臺循環泵提效增容，使得漿液循環量、噴淋量有所提升；同時將噴淋系統由四層增加至五層，在原有一層托盤的基礎上，重新安裝一層托盤，進一步提高了煙氣與漿液接觸時間、接觸面積、接觸均勻性；同時，為保證橫截面上漿液覆蓋率達300%，進一步提高SO2吸收效率，對噴淋層的噴嘴分布重新進行了優化，并將原有單個噴嘴更換為高效雙噴嘴。

4) 對工藝水系統、石膏脫水系統、廢水處理系統、漿液儲存、制備及輸送系統進行再優化，尤其加裝漿液輸送管道備用管路，防止運行管路出現故障時，因無法及時進漿造成指標超標現象。

5) 引風機改造。因系統缺少增壓風機，且提效改造后，吸收塔增高、內部均流托盤增加、SCR催化劑增加系統阻力增大等因素影響，對現有8臺引風機進行擴容改造。

2.2 脫硝部分

為徹底將1#、2#吸收塔出口NOx排放值降至50 mg/Nm3以下，根據每臺鍋爐不同的運行工況，做出如下改造。

1) 更新1#、2#鍋爐SCR布置的兩層催化劑，同時為保證NOx排放值重新增加一層催化劑。

2) 更新3#鍋爐SCR布置的三層催化劑中使用年限較長的下兩層。

3) 更新4#鍋爐SCR布置的三層催化劑中使用年限較長的下兩層，為保證NOx排放值重新增加一層催化劑，將熱解系統進行了擴容改造。

4) 根據1#、2#、3#、4#鍋爐實際運行工況，結合動力場模擬數據，在SCR入口煙道加裝導流板，對于現有的噴氨格柵重新進行了優化，確保噴射更為均勻，更能與煙氣充分混合反應；同時將每臺鍋爐尿素溶液計量系統、噴射系統進行優化升級，并對公用的兩臺尿素溶液循環泵進行了擴容改造。

5) 為進一步解決因鍋爐啟動初期，SCR催化劑溫度達不到要求，NOx排放超標的現象，重新建設一套臭氧氧化濕法脫硝系統。

2.3 除塵部分

結合吸收塔冷凝濕膜離心高效除塵除霧一體化裝的協同除塵效果，為進一步降低吸收塔出口煙塵濃度，將四臺鍋爐布袋除塵器布袋全部更換為耐高溫的P84+PTFE濾袋。

3 提標改造實施效果

以上方案的實施后，邀請第三方對脫硝系統、脫硫系統、除塵系統分別進行性能測試，結果如下。

1) 經提標改造，1#、2#、3#、4#鍋爐脫硝出口NOx質量濃度為29.12 mg/Nm3、28.36 mg/Nm3、40.36 mg/Nm3、39.45 mg/Nm3(標態、干基、6%O2)，符合ρ(NOx)<50 mg/Nm3的排放要求，且脫硝綜合效率均達到90%以上。

2) 經提標改造，1#、2#吸收塔出口SO2質量濃度為13.5 mg/Nm3、15.4 mg/Nm3(標態、干基、6%O2)，符合ρ(SO2)<35 mg/Nm3的排放要求，且脫硫效率達到99%。

3) 經提標改造，1#、2#吸收塔出口煙塵質量濃度為4.1 mg/Nm3、4.7 mg/Nm3(標態、干基、6%O2)，符合煙塵質量濃度<5 mg/Nm3的排放要求。

4 結論

在現有石灰石-石膏法、SCR脫硝、布袋除塵器的基礎上，通過吸收塔擴容改造、循環噴淋系統改造、加裝高效除霧器、增加催化劑層數以及更換布袋的方式，進一步降低了大氣排放標準，使得系統更為優越、智能化、精準化，機組對外排放SO2、NOx、煙塵濃度得到進一步大幅度下降。