某礦燃煤鍋爐煙氣提標改造

文_魏姍姍 晉煤集團資源環境管理局

長平煤礦地處山西省晉城市，其燃煤鍋爐之前執行的標準為：煙塵排放濃度≤80mg/Nm3、SO2及NOX排放濃度均≤400mg/Nm3。為達到特別排放限值規定，長平煤礦對燃煤鍋爐煙氣處理設施進行了提標改造，且滿足《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）中的特別排放限值要求（燃煤鍋爐的煙塵排放濃度≤30mg/Nm3、SO2及NOX排放濃度均≤200mg/Nm3）。

1 工程概況

長平煤礦的鍋爐形式為循環流化床爐，鍋爐數量為3臺，每臺鍋爐蒸發量為15t/h，年運行時間為3600h。鍋爐產生的SO2總量為408t/a，煙塵總量為907t/a，NOX總量為159t/a，單臺爐煙氣量流量為42000m3/h。

根據3臺鍋爐排放煙氣量及燃煤含硫量、煙氣實際SO2、NOX、煙塵實際排放值和目標數據進行計算，要達到特別排放限值的脫硫、脫硝、除塵效率如表1。

表1 三臺鍋爐運行脫硫、脫硝、除塵效率計算表

2 廢氣提標改造

2.1 SNCR脫硝

中小型燃煤鍋爐煙氣脫硝的技術比較常見的有選擇性非催化還原（SNCR）脫硝、選擇性催化還原（SCR）脫硝及SNCRSCR 聯合脫硝技術。三種脫硝技術的工藝比較見表2。

從表2可以看出，SCR 技術成熟、脫硝效率可達到70%～90%，但工程投資及運行費用較高，對NOX脫除效率要求較高時經濟性較好；SNCR-SCR聯合技術結合了SCR和SNCR 兩種工藝的優勢，能夠提高脫硝效率，降低催化劑的使用量，節省占地空間和裝置成本；SNCR技術以爐膛為反應器，可通過對鍋爐的改造實現，建設周期短，投資成本和運行成本較前兩者都低，適合中小型鍋爐的煙氣脫硝改造。 從表1的煙囪出口NOX排放值可以看出采用SNCR技術能夠滿足NOX排放濃度≤200mg/Nm3。

長平煤礦的鍋爐煙氣脫硝的具體設置方法：①設置1個尿素溶液儲罐，儲罐有效容積為10m3。儲罐容量滿足系統3～5天的尿素溶液用量要求。②增加一路除鹽水系統，主要用來調節最終的尿素濃度以滿足鍋爐不同負荷的要求。③每爐2根雙流體霧化噴槍，單根噴槍的尿素溶液加入能力為50～100L/h。④在爐膛高溫區安裝雙流體霧化噴槍和熱電偶溫度傳感器( 二者均耐高溫)。此工藝通過檢測溫度實現自動控制：溫度傳感器檢測溫度在850～1100℃時，噴槍將尿素溶液以霧狀形式均勻地噴射到爐膛高溫區內，使NOX還原成N2和H2O，實現脫硝的目的；低于850℃時，噴槍不工作；高于1100℃時，沿煙氣流動方向向后檢測出850～1100℃的溫度區域，噴槍在此區域開始工作。

表2 脫硝工藝技術比較表

2.2 電袋復合除塵

較靜電除塵器和袋式除塵器而言，電袋復合除塵器具有以下優勢：①綜合了電除塵和袋除塵的優點，其機理為“荷電收塵”和“攔截過濾”。②對微細粉塵的捕集效率高，除塵效率高，能確保達標排放。③比袋式除塵器運行阻力低，過濾阻力減小，濾袋壽命增長。④比電除塵器運行電耗低。⑤能有效去除PM2.5和重金屬顆粒物。

本次除塵改造采用電袋復合除塵器。具體措施為：將原靜電除塵器改為1個電場區和2個布袋區，即保留原靜電除塵器第一電場，并進行維修改進，拆除第二、三電場及出風口，將其改為布袋區。含塵煙氣首先均勻地進入收塵電場，在電場中一部分粉塵被收集，大部分細微粉塵、高比電阻粉塵隨著煙氣進入袋式收塵區(采用外濾式濾袋)，粉塵被阻留在濾袋表面上，純凈煙氣從濾袋內腔經過提升進入煙道排出。

2.3 石灰—石膏法脫硫

原脫硫系統采用鈉堿雙堿法脫硫工藝，煙氣中SO2初始濃度900mg/Nm3，脫硫塔出口SO2濃度保證值小于400mg/Nm3。現脫硫改造不但要保證脫硫效率，滿足脫硫塔出口SO2濃度小于200mg/Nm3，還要降低脫硫塔出口排放的霧滴及煙塵濃度。

若在原有鈉堿雙堿法的基礎上進行升級改造，其工藝流程復雜，投資費用及運行成本、占地面積等方面不占優勢，并且從實際運行情況來看，雙堿法易結垢，運行不穩定。石灰—石膏法脫硫技術是目前世界上普遍采用的脫硫方法，所占比例在90%以上。其優勢在于脫硫效率高（鈣硫比（Ca/S）在 1.05 左右，脫硫效率達 90%以上）；石灰容易獲得，價格低廉并且利用率高；適用范圍廣。其最大缺點是系統存在結垢、堵塞以及磨損問題。但是近幾年來隨著吸收塔內主要部件（如噴頭、除霧器等）的技術更新加快，結垢、堵塞等問題得到改善，石灰—石膏法脫硫系統工藝配置將更加趨于完善，有利于該技術的應用推廣。

本次脫硫改造采用石灰—石膏法脫硫。①將現有的麻石塔拆除，采用3臺爐1塔，新建1個脫硫塔：石灰漿液通過循環泵從吸收塔漿液池送至塔內噴淋系統，煙氣與噴淋層漿液對流接觸，通過氧化風機對漿液區直接鼓入空氣，強制氧化脫硫漿液中的亞硫酸鈣，使之產生硫酸鈣，從而達到脫硫的效果。脫硫產物通過石膏排出泵輸送至真空皮帶脫水系統。②噴嘴材料采用碳化硅材料，能避免磨損、結垢和堵塞；吸收塔的設計避免死角存在，保證漿液在吸收塔內不沉積。③除霧器采用PP材料，安裝在吸收塔上部，用以分離凈煙氣夾帶的霧滴。

3 改造效果

長平煤礦2017年10月完成鍋爐煙氣環保提標改造并安裝在線監測系統，經過1年多的在線監控檢測，廢氣排放均達到《鍋爐大氣污染物排放標準》（GB 13271-2014）中的特別排放限值要求。

4 結語

隨著對環境質量的嚴格要求，長平煤礦分別采用SNCR脫硝、電袋復合除塵、石灰—石膏法脫硫對燃煤鍋爐煙氣進行提標改造，且取得了良好運行效果。但工作實際中還要不斷調整設備間的協調運行，提高工人們的操作水平，已發揮更好的作用。

本次長平煤礦燃煤鍋爐煙氣提標改造可以為同類燃煤鍋爐煙氣處理在技術改造等方面提供借鑒，具有一定的參考價值。