某電廠4x75t/h循環流化床鍋爐煙氣環保升級改造實例

文_唐世偉 合肥熱電集團有限公司天源分公司

1 概述

某電廠現有4臺循環流化床鍋爐，其中3#、4#鍋爐為濟南鍋爐集團股份有限公司生產制造（YG-75/3.82-M1），1#、2#鍋爐為無錫華光鍋爐股份有限公司生產制造（UG-75/3.82-M41）。現有鍋爐污染物排放濃度執行《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）排放要求，即氮氧化物＜200mg/Nm3、二氧化硫＜200mg/Nm3、煙塵＜30mg/Nm3。為了滿足《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014～2020年)》及《安徽省煤電節能減排升級與改造行動計劃（2015～2020年）》要求，對鍋爐煙氣進行脫硫、除塵、脫硝環保升級改造，本次環保升級改造工程實施后，煙氣中氮氧化物排放濃度＜50mg/Nm3(標態，干基，6%氧)、二氧化硫排放濃度＜35mg/Nm3(標態，干基，6%氧)、煙塵排放濃度＜5mg/Nm3(標態，干基，6%氧)，滿足超低排放的要求，排放總量明顯降低，符合建設資源節約型、環境友好型社會的目標，具有顯著的環保效益和社會效益。

2 電廠現有環保系統

現該電廠四臺鍋爐均采用的是低氮燃燒+SNCR+布袋除塵+燃煤摻燒石灰石+爐內噴鈣工藝路線。脫硝部分還原劑采用尿素，低氮燃燒后煙氣中氮氧化物排放濃度低于230mg/Nm3，SNCR投入后煙氣中氮氧化物排放濃度為130mg/Nm3左右，氨逃逸不大于8ppm；除塵部分四臺鍋爐均采用XLDM系列離線清灰低壓脈沖式布袋除塵器，現實際粉塵排放濃度15～20mg/Nm3；脫硫部分燃煤摻燒石灰石及爐內噴鈣后，最終控制二氧化硫排放濃度可控制在150mg/Nm3左右。

3 環保升級改造方案

本次環保升級改造的要求是：在設計煤種及校核煤種下，30%～110%BMCR負荷范圍內，脫硝裝置及脫硫除塵裝置能穩定運行且排放達標。

3.1 脫硝改造方案

3.1.1 改造路線確定

目前低氮燃燒改造運行良好，故本次改造不再對其進行優化改造；由于現有SNCR在保證氨逃逸合格的基礎上無法滿足排放要求，故本次改造增設爐內SCR，同時對原SNCR系統進行提標改造；此外，考慮低負荷工況條件下，鍋爐爐膛溫度無法滿足SNCR使用要求，僅靠爐內SCR無法實現氮氧化物的達標排放，故系統增設COA協同脫硝裝置作為備用保障手段確保氮氧化物的達標排放。

3.1.2 改造具體方案

（1） SNCR提效改造

更換原有SNCR噴槍，選擇覆蓋面更大的扇形噴槍；每個旋風分離器出口增設噴槍兩支（運行軌跡和化學試劑濃度見圖1），該位置處噴氨即能起到SNCR脫硝目的，又可為尾部SCR進行精確補氨；對SNCR的運行參數進行優化調整，包括尿素溶液的濃度、尿素溶液和霧化壓縮空氣的壓力。SNCR系統的設計參數見表1。

（2）爐內SCR

由于現場空間有限，采用爐內SCR脫硝，即在尾部煙道合適溫度處布置一層催化劑。根據鍋爐熱力計算書及實際運行情況，為了獲得催化劑的安裝空間及保證SCR的入口溫度區間，對原有鍋爐省煤器進行移位并對省煤器排管進行調整。SCR不單獨進行噴氨，其主要利用新增SNCR出口噴槍噴入過量的氨（氨的劑線如圖2所示）。SCR系統設計參數見表2。

表2 SCR系統設計參數

（3） COA低溫協同脫硝

在后續半干法脫硫塔合適位置處布置噴射強氧化劑（本工程采用亞氯酸鈉），其以循環流化床反應器內激烈湍動的、擁有巨大的表面積的吸附劑顆粒作為載體，將難溶于水的NO氧化為NO2并與鈣基吸收劑發生反應從而達到去除NOx的目的。COA系統設計參數見表3。

表3 COA系統設計參數

3.2 脫硫除塵改造方案

3.2.1 改造路線確定

本工程燃煤含硫量0.53%，SO2排放標準＜35mg/Nm3，計算脫硫效率不低于97.7%，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝相對半干法脫硫工藝投資高、運行成本高、煙囪需防腐處理、運行中會產生廢水且煙氣脫白成本較高，故本項目選用循環流化床半干法脫硫工藝；本項目粉塵要求排放濃度小于5mg/Nm3，目前布袋除塵為達到5mg/Nm3最為經濟有效的手段，故選用布袋除塵器作為半干法脫硫附屬除塵器；考慮鍋爐粉煤灰具有一定的經濟價值，而半干法脫硫灰目前經濟價值低，故脫硫前設置靜電預除塵器收集粉煤灰；綜上最終脫硫除塵工藝路線確認為靜電預除塵+半干法脫硫（附屬布袋除塵器）。

3.2.2 脫硫除塵一體化改造具體方案

結合現場狀況以及裝置的實際特點，系統按“一爐一塔”、“單級串聯”配置，布置在現有鍋爐與煙囪之間。鍋爐空預器出口煙氣經過靜電預除塵除去大部分粉煤灰后從底部進入脫硫塔，脫硫后的煙氣經過附屬布袋除塵器后由引風機排往煙囪。

循環流化床煙氣半干法除塵脫硫裝置主要由煙氣系統、預電除塵系統、吸收塔系統、布袋除塵器系統、吸收劑制備及供應系統、物料再循環系統、工藝水系統、壓縮空氣系統及蒸汽系統等組成，其工藝流程示意圖見圖4，脫硫除塵系統設計參數見表4。

表4 脫硫除塵系統設計參數

3.3 煙氣脫白處理改造方案

當濕度較大的低溫煙氣排入空氣中時，煙氣中的水蒸氣會飽和析出從而產生“白煙”現象。該電廠處于居民區周圍，大量白煙的排放其會引起周圍居民的誤解從而引起投訴，故本次改造增設脫白裝置。考慮本項目采用脫硫采用半干法脫硫裝置，煙氣排煙溫度75～80℃，高于煙氣飽和溫度20℃以上，其只會在室外溫度較低或者陰雨天才會出現白煙現象，故本裝置煙氣脫白采用低壓蒸汽直接加熱煙氣的方式實現。

4 結語

本項目綜合鍋爐煙氣的特性、鍋爐的運行實況、現場的布置情況及排放指標要求，本次環保升級改造采用了SNCR+爐內SCR+COA+靜電預除塵+循環流化床半干法脫硫（附屬布袋除塵器）+脫白技術路線，通過上述工藝路線組合可實現30-110%負荷范圍內煙氣中氮氧化物、二氧化物及粉塵的達標排放，同時現場感官良好，該工程實施前后煙氣污染物排放濃度及排放量對比情況(以設計煤質計)見表5。

表5 某電廠節能改造前后煙氣污染物排放濃度及排放量對比表

根據改造前后各項數據對比可知，該工程實施改造后，電廠煙氣污染物排放濃度將得到大大削減，各項指標均達到超低排放標準；SO2、煙塵、NOx年排放量分別減少82.8t/a、7.2t/a、63t/a，環境效益十分明顯。