煤泥循環流化床鍋爐超低排放技術研究及應用

張立飛

摘要：本文針對某電廠3 X 75T/fl煤泥循環流化床鍋爐超低排放的改造，通過分析脫硫、脫硝以及超低粉塵監測技術，在調試及運行中存在的問題及后續解決方案進行分析論證，來論證煤泥循環流化床鍋爐超低排放的有效性和可行性。

關鍵詞：煤泥循環流化床;超低排放;應用

一、鍋爐SNCR+SCR脫硝改造

本次改造在原SNCR+低氮燃燒的基礎上進行，在改造后的轉彎煙道處安裝蜂窩式催化劑，同時安裝蒸汽吹灰器及聲波吹灰器。脫硝泵由于量程小由柱塞泵改為大量程離心泵，滿足SNCR及SCR氨水需求（氨水濃度10%）。同時對脫硝噴槍進行了更換。目前噴槍位置在鍋爐15.8m平臺處，前墻、左墻、右墻共10支噴槍。初步改造完成后鍋爐即投入運行，在運行一段時間后發現氮氧化物控制困難，雖然滿足現階段環保要求參數，但與技術協議要求的50mg/Nm以下還存在差距。全燒煤泥或參燒中煤較少時較好控制，如果參燒混煤過多氮氧化物達到130mg/Nm左右。

（一）原因分析

為查清原因電廠與設計單位進行了各方面的檢查，分析原因如下：

1.鍋爐受熱面布置不合理

該鍋爐底部設置埋管，吸收爐膛估計30%的熱量，造成鍋爐底部溫度較高950～1050℃，爐膛上部溫度較低800℃。上部區域無法滿足SNCR反應850～200℃的要求導致脫硝效率低。

2.二次風布置不合理

造成鍋爐內部氧量分布不均，燃燒不完全，在以前的煙氣測試中，CO的含量達到10000ppm，有時可能更高。

3.脫硝噴槍設置位置不合理、脫硝效率差

目前每臺鍋爐10個噴槍，前墻4支，側墻兩側分別3支。鍋爐煤泥給料方式為爐頂直接給料，煤泥進入爐膛后表面水分迅速揮發而爆裂燃燒一部分，直至爆裂完全燃燒。這就造成完全燒煤泥與參燒混煤鍋爐內部的溫度場不同。SNCR改造噴槍布置時按照鍋爐常態考慮的，當混煤參燒比例過高時，高溫區溫度場下移，造成脫硝效率降低。

4.SCR催化劑效率降低

在運行中利用插入式煙氣分析儀測試催化劑前后NOx含量，催化劑效率只有30%。后利用停爐期間抽出實驗模塊，發現催化劑外表面附著一層黑色物質，發生磁化現象，并交由設計單位委托第三方進行鑒定成分發現砷和汞富集較快是造成效率降低的主要原因。

（二）鍋爐尾部空預器出現腐蝕及堵灰

3號爐最早通過改造，投入運行，運行幾個月后，很難達到滿負荷運行，只有50t/h左右。根據鍋爐參數斷定空預器出現堵灰現象。原因是第一次改造后氮氧化物控制困難，噴氨過量，過量的氨與SO反應成硫酸氫銨，后者在一定溫度下是極易附著物質，并且有腐蝕性，常規的脫硝無論是SNCR還是SCR都是布置在空預器前，而空預器區域的煙氣溫度正好是硫酸氫銨沉降的區間，空預器蓄熱元件間隙很小，硫酸氫銨沉降并沾附煙氣中的灰塵后造成堵塞。

必須在空預器處增加吹灰裝置，并增加空預器的耐磨、耐腐蝕措施，解決磨損及腐蝕問題，最主要的還是控制氨水的過量問題。

二、電袋除塵改造

超低排放改造前電除塵已改為原1電場保留，2、3電場改為布袋除塵。本次改造電袋改造主要對1電場的陽極板、陰極線進行更換，電源更換為除塵效率更高的高頻電源，最高電壓為72kV。布袋區主要更換損壞的布袋及袋籠。因電袋除塵漏風嚴重，要求施工單位對電袋除塵殼體整體安裝新護板。更換完畢后要求達到除塵出口低于30mg的要求。目前從運行上看，電袋除塵成為制約鍋爐長周期運行的重要環節。超低排改造后一旦電袋除塵出現問題，雖然后面吸收塔有濕電除塵，但會嚴重影響石灰漿液品質，造成石膏脫水困難，石膏發黑無法處理等一系列問題。

三、石灰石—石膏法工藝系統問題及分析

（一）工藝流程

本工程脫硫吸收劑采用外購石灰石粉（250目，90%過篩率），用氣力輸送方式將石灰石粉送至制漿區的石灰石粉倉儲存。儲存于石灰石粉倉中的石灰石粉在流化風機的流化下，通過旋轉給料閥進入石灰石漿液箱，由攪拌機將粉與工藝水攪拌充分混合，制成工藝需要濃度的石灰石漿液，石灰石漿液用漿液泵送至吸收塔進行脫硫。每臺吸收塔配有1條石灰石漿液輸送環管，再循環回到石灰石漿液箱，石灰石漿液通過環管上的分支管道輸送到吸收塔，以防止漿液在輸送管道內沉淀堵塞。

煙氣通過鍋爐引風機進入吸收塔，不設增壓風機。在吸收塔內脫硫凈化，經除霧、濕電除塵器除去霧滴、微塵后，接入原煙道經煙囪排入大氣。

（二）運行中遇到的問題及解決方案

1.石膏排出管道與泵選型不匹配問題

因為石膏排出泵考慮事故排除的作用，在選型上考慮大了些。在實際運行中出現部分管道磨損泄露問題，尤其是管道轉彎部位。主要原因石膏排出泵流量大，管道襯瓷后更細，造成漿液流速過高，增加了管道的磨損尤其是管道轉彎處。為解決這一現象在石膏排出泵出口增加節流孔板降低流速，來降低管道磨損。

2.吸收塔底部細管座泄露問題

因吸收塔底部管座較細，防腐容易出現空檔，隨著漿液的滲透管座逐步腐蝕泄漏。這個問題主要是施工質量問題，對于細管道，防腐確實很難做到位，現場才去的措施是DN80以下的管座均改為DN80，再由法蘭進行變徑。

3.煙氣在線監測系統出現的問題及分析

利用電化學式煙氣檢測設備，參數與CEMS數據差別不大。在查找問題的過程中，對石灰石進行了化驗，檢驗無問題，化驗了鍋爐的燃料也顯示無問題。化驗了漿液顯示重金屬及Cl離子較多。在沒有其他辦法的情況下對漿液進行了置換。以上均沒有找出問題所在。由于數據無法解釋，請來第三方專業測試公司測量，檢測NOx、氧量與CEMS數據一致，但SO數據檢測值較低。該檢測設備為紫外差分法。后又請來了環境監測站人員（紫外差分法）來檢測數據與第三方檢測一致。最終確定還是CEMS本身有問題。因為測試標氣無問題，首先懷疑煙氣中有干擾氣體的存在。CEMS廠家根據光譜分析，煙氣中含有大量的碳氫化合物，對SO產生影響。尤其是鍋爐出現燃燒不充分時，數據影響更為嚴重。

四、總結

對于75T/H低倍率煤泥循環流化床鍋爐的超低排放改造，在國內無相同案例的情況下，只能摸索前進，逐步把出現的問題一一解決掉，最終形成一套完善的超低排放改造工程。

參考文獻：

[1]柳勇，吳家文.淺談低熱值煤的利用方法[J].中國化工貿易，2015，8（1）：1-3.