淺談75t/h粉煤爐超低排放改造應(yīng)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(jié)合自身實(shí)際進(jìn)行超低排放改造的工藝原理、改造方案、主要設(shè)備，著重分析了關(guān)鍵設(shè)備管式氣旋濕電除塵除霧器，并對(duì)改造后裝置的應(yīng)用效果和應(yīng)用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行總結(jié)。

關(guān)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(xiàn)有一臺(tái)75t/h煤粉爐，于2007年建成投產(chǎn)，鍋爐配套建設(shè)四電廠靜電除塵設(shè)施和脫硫設(shè)施。隨后與2009年8月進(jìn)行了脫硫裝置技術(shù)改造采用氧化鎂濕法煙氣脫硫工藝技術(shù)。2014年7月又進(jìn)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(dá)到在基準(zhǔn)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(huán)境保護(hù)廳發(fā)布《河南省環(huán)境保護(hù)廳關(guān)于報(bào)送2017年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)重點(diǎn)項(xiàng)目的通知》（以下簡(jiǎn)稱“攻堅(jiān)戰(zhàn)”）。“攻堅(jiān)戰(zhàn)”中明確“全省65蒸噸/時(shí)以上燃煤鍋爐完成超低排放改造，即在基準(zhǔn)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(jiān)戰(zhàn)重點(diǎn)任務(wù)。對(duì)于此化工廠來(lái)說(shuō)，超低排放改造勢(shì)在必行。

一、工藝原理

（一）脫硝系統(tǒng)

脫硝系統(tǒng)采用SCR技術(shù)——煙氣和氨、空混合氣混合后，進(jìn)入SCR反應(yīng)器，在催化劑的作用下，氨氣將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓_(dá)到脫除氮氧化物的目的。

（二）除塵系統(tǒng)

原有除塵系統(tǒng)采用布袋除塵工藝——經(jīng)過(guò)脫硝系統(tǒng)的煙氣經(jīng)過(guò)960條多孔袋狀過(guò)濾元件過(guò)濾，將煙氣中的粉塵濾掉，達(dá)到脫除粉塵的目的。現(xiàn)有除塵系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到新的國(guó)家要求，須加裝靜電除塵裝置后，才能達(dá)標(biāo)。考慮到增加靜電除塵裝置成本較高，經(jīng)綜合考量，本次改造方案是在煙氣處理最后一道關(guān)口——脫硫塔內(nèi)加裝機(jī)電一體化除塵除霧系統(tǒng)。

（三）脫硫系統(tǒng)（含機(jī)電一體化除塵除霧系統(tǒng)）

原有脫硫系統(tǒng)采用濕式氧化鎂脫硫工藝——經(jīng)過(guò)除塵系統(tǒng)的煙氣經(jīng)過(guò)與脫硫塔內(nèi)三層噴淋裝置噴淋下來(lái)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(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸鎂等物質(zhì)，達(dá)到脫除二氧化硫的目的。本項(xiàng)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(yīng)更加充分，使脫硫效果達(dá)到新的排放要求。

脫硫塔內(nèi)新增機(jī)電一體化除塵除霧系統(tǒng)：該系統(tǒng)由管式氣旋濕電除塵除霧器、噴水系統(tǒng)、密封風(fēng)系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。其主體為管式氣旋濕電除塵除霧器，其余系統(tǒng)為配套輔助系統(tǒng)。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(jīng)過(guò)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(guò)直流高壓發(fā)生器，在陽(yáng)極管束和陰極系統(tǒng)之間形成強(qiáng)大的電場(chǎng)，使煙氣通過(guò)陽(yáng)極管束時(shí)，其中的含濕粒子被電離，瞬間產(chǎn)生大量的電子和正負(fù)離子，這些電子及離子在電廠力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，構(gòu)成了捕集含濕粒子的媒介。上述帶負(fù)電荷微粒，在高壓電場(chǎng)力的作用下，定向運(yùn)動(dòng)抵達(dá)到捕集的陽(yáng)極管束內(nèi)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(nèi)，回落到漿液池中，這樣就達(dá)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(jīng)過(guò)脫硫噴淋后凈化的煙氣中含有大量的漿液霧滴，凈煙氣進(jìn)入多級(jí)高效氣旋除塵除霧器單元后經(jīng)過(guò)氣旋葉片強(qiáng)制轉(zhuǎn)向在單元筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)起來(lái)，從而使得凈煙氣中的細(xì)小液滴、細(xì)微粉塵顆粒等微小顆粒物互相碰撞團(tuán)聚凝聚成大液滴，在氣旋葉片外旋結(jié)構(gòu)作用下，使凈煙氣向外離心運(yùn)動(dòng)，最終被氣旋筒壁液膜捕獲吸收，實(shí)現(xiàn)高效除霧除塵。

3.管式氣旋濕電除塵除霧器特點(diǎn)

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(jí)顆粒、SO氣溶膠、硫酸鎂微液滴和控制PM2.5的特性，又同時(shí)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(fù)擔(dān)的同時(shí)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(guī)濕式電除霧器需要拔高塔高、增加塔直徑的弊端。與此同時(shí)，還起到了節(jié)能的作用，可謂一舉多得。

二、技術(shù)改造內(nèi)容

（一）脫硝系統(tǒng)

加裝預(yù)留層的催化劑床層，催化劑體積為16.2m，配套安裝兩臺(tái)蒸汽吹灰器，同時(shí)根據(jù)流場(chǎng)模擬結(jié)果調(diào)整已有反應(yīng)器內(nèi)導(dǎo)流板布置。

（二）除塵系統(tǒng)

對(duì)原有使用3年的960條多孔袋狀過(guò)濾元件全部進(jìn)行更換。

（三）脫硫系統(tǒng)（含脫硫塔塔體與塔內(nèi)改造）

在脫硫塔內(nèi)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(tǒng)內(nèi)設(shè)置的兩級(jí)除霧器，沖洗水管和支撐梁，對(duì)塔體上部進(jìn)行加高，塔體總高由原來(lái)的18.8m變?yōu)?3.3m，改造后預(yù)留出來(lái)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(yīng)用效果

裝置2018年02月投入生產(chǎn)運(yùn)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(shí)平均濃度具體對(duì)比見(jiàn)上表：

從上述表格可以看出鍋爐煙氣排放的三項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)且大幅度低于規(guī)定值，且運(yùn)行期間未發(fā)生環(huán)保指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象。技術(shù)改造滿足了政府要求的排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還減少了排放，有效地保護(hù)了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，創(chuàng)造了良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

企業(yè)充分利用現(xiàn)有條件進(jìn)行改造，大幅度地減少了工程費(fèi)用的同時(shí)高標(biāo)準(zhǔn)地完成了政府設(shè)定的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)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(jí)高效氣旋除塵除霧器的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)結(jié)合，具有對(duì)鍋爐燃料及工況變化適應(yīng)性強(qiáng)、運(yùn)行可靠、穩(wěn)定、投資少等優(yōu)點(diǎn)。改造后裝置成功運(yùn)行，滿足了國(guó)家對(duì)鍋爐超低排放的要求，取得了良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，為其他企業(yè)提供了參考，應(yīng)用前景十分廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T 5196-2004火力發(fā)電廠煙氣脫離設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程.