淺談75t/h粉煤爐超低排放改造應用

包華鋒 薛竟飛

摘要：本文介紹了河南某小型化工廠75t/h煤粉爐結合自身實際進行超低排放改造的工藝原理、改造方案、主要設備，著重分析了關鍵設備管式氣旋濕電除塵除霧器，并對改造后裝置的應用效果和應用過程中發現問題進行總結。

關鍵詞：粉煤爐;超低排放;除塵;脫銷;脫硫;管式氣旋濕電除塵除霧器

河南某小型化工廠現有一臺75t/h煤粉爐，于2007年建成投產，鍋爐配套建設四電廠靜電除塵設施和脫硫設施。隨后與2009年8月進行了脫硫裝置技術改造采用氧化鎂濕法煙氣脫硫工藝技術。2014年7月又進行了脫硝除塵改造工程，采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝+布袋除塵工藝。改造后，裝置可達到在基準氧含量6%條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于30、100、200毫克/立方米。

2016年河南省環境保護廳發布《河南省環境保護廳關于報送2017年大氣污染防治攻堅戰重點項目的通知》（以下簡稱“攻堅戰”）。“攻堅戰”中明確“全省65蒸噸/時以上燃煤鍋爐完成超低排放改造，即在基準氧含量翻乞條件下，煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分別不高于10、35、50毫克/立方米”作為2017年大氣污染防治攻堅戰重點任務。對于此化工廠來說，超低排放改造勢在必行。

一、工藝原理

（一）脫硝系統

脫硝系統采用SCR技術——煙氣和氨、空混合氣混合后，進入SCR反應器，在催化劑的作用下，氨氣將氮氧化物轉化為氮氣，達到脫除氮氧化物的目的。

（二）除塵系統

原有除塵系統采用布袋除塵工藝——經過脫硝系統的煙氣經過960條多孔袋狀過濾元件過濾，將煙氣中的粉塵濾掉，達到脫除粉塵的目的。現有除塵系統無法達到新的國家要求，須加裝靜電除塵裝置后，才能達標。考慮到增加靜電除塵裝置成本較高，經綜合考量，本次改造方案是在煙氣處理最后一道關口——脫硫塔內加裝機電一體化除塵除霧系統。

（三）脫硫系統（含機電一體化除塵除霧系統）

原有脫硫系統采用濕式氧化鎂脫硫工藝——經過除塵系統的煙氣經過與脫硫塔內三層噴淋裝置噴淋下來的氫氧化鎂溶液逆向接觸均勻混合后，溶液中的氫氧化鎂與二氧化硫發生反應生成亞硫酸鎂等物質，達到脫除二氧化硫的目的。本項目改造方案是在噴淋層下與脫硫塔煙氣入口之間加入一層氣液耦合裝置，使煙氣與氫氧化鎂溶液混合更加均勻，反應更加充分，使脫硫效果達到新的排放要求。

脫硫塔內新增機電一體化除塵除霧系統：該系統由管式氣旋濕電除塵除霧器、噴水系統、密封風系統等系統組成。其主體為管式氣旋濕電除塵除霧器，其余系統為配套輔助系統。這里主要介紹管式氣旋濕電除塵除霧器原理。管式氣旋濕電除塵除霧器分為上下兩部分，煙氣自下而上依次分別經過高效氣旋除塵除霧器和濕電除塵除霧器。

1.上部濕式電除塵除霧器工作原理

通過直流高壓發生器，在陽極管束和陰極系統之間形成強大的電場，使煙氣通過陽極管束時，其中的含濕粒子被電離，瞬間產生大量的電子和正負離子，這些電子及離子在電廠力的作用下定向運動，構成了捕集含濕粒子的媒介。上述帶負電荷微粒，在高壓電場力的作用下，定向運動抵達到捕集的陽極管束內筒上，荷電粒子在極板上釋放電子，于是含濕粒子被集聚，再在重力作用下流到或被沖洗到吸收塔內，回落到漿液池中，這樣就達到了除塵除霧的目的。

2.下部高效氣旋除塵除霧器工作原理

經過脫硫噴淋后凈化的煙氣中含有大量的漿液霧滴，凈煙氣進入多級高效氣旋除塵除霧器單元后經過氣旋葉片強制轉向在單元筒內旋轉起來，從而使得凈煙氣中的細小液滴、細微粉塵顆粒等微小顆粒物互相碰撞團聚凝聚成大液滴，在氣旋葉片外旋結構作用下，使凈煙氣向外離心運動，最終被氣旋筒壁液膜捕獲吸收，實現高效除霧除塵。

3.管式氣旋濕電除塵除霧器特點

管式氣旋濕電除塵除霧器既保留了濕式電除塵除霧器能有效去除亞微米級顆粒、SO氣溶膠、硫酸鎂微液滴和控制PM2.5的特性，又同時利用了高效氣旋除塵除霧器高效除塵、除霧的特性，在減小了濕式電除塵除霧器的負擔的同時提高了濕式電除霧器的氣速適用范圍，從而避免了采用常規濕式電除霧器需要拔高塔高、增加塔直徑的弊端。與此同時，還起到了節能的作用，可謂一舉多得。

二、技術改造內容

（一）脫硝系統

加裝預留層的催化劑床層，催化劑體積為16.2m，配套安裝兩臺蒸汽吹灰器，同時根據流場模擬結果調整已有反應器內導流板布置。

（二）除塵系統

對原有使用3年的960條多孔袋狀過濾元件全部進行更換。

（三）脫硫系統（含脫硫塔塔體與塔內改造）

在脫硫塔內煙道入口上方與第1層噴淋層下方之間的空間安裝高效氣液耦合裝置，高效氣液耦合器高度為400mm。拆除脫硫系統內設置的兩級除霧器，沖洗水管和支撐梁，對塔體上部進行加高，塔體總高由原來的18.8m變為23.3m，改造后預留出來的空間安裝管式氣旋濕電除塵除霧器。管式氣旋濕電除塵除霧器安裝在三層噴淋層上部。

三、應用效果

裝置2018年02月投入生產運行至2018年12月，改造前后煙氣的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放折算小時平均濃度具體對比見上表：

從上述表格可以看出鍋爐煙氣排放的三項指標均達標且大幅度低于規定值，且運行期間未發生環保指標超標現象。技術改造滿足了政府要求的排放標準，同時還減少了排放，有效地保護了當地的環境，創造了良好的環境效益和社會效益。

四、結束語

企業充分利用現有條件進行改造，大幅度地減少了工程費用的同時高標準地完成了政府設定的目標，實現了低投資，高效益。改造中使用的管式氣旋濕電除塵除霧器將濕式電除塵除霧器和多級高效氣旋除塵除霧器的優點有機結合，具有對鍋爐燃料及工況變化適應性強、運行可靠、穩定、投資少等優點。改造后裝置成功運行，滿足了國家對鍋爐超低排放的要求，取得了良好的環境效益和社會效益，為其他企業提供了參考，應用前景十分廣泛。

參考文獻：

[1]DL/T 5196-2004火力發電廠煙氣脫離設計技術規程.