小型熱電廠SO2和NOx超低排放改造項目淺談

周志堅 安學軍 陶紅

摘 ?要：根據鍋爐整治的相關要求，通過對實施3臺75t/h循環流化床鍋爐脫硫脫硝提標技術改造項目，進行連續4d驗收檢測，結果均合格，企業全面實現了超低排放，取得良好的社會效益，對區域空氣質量改善做出了貢獻。

關鍵詞：熱電廠 ?超低排放 ?改造

中圖分類號：TM621 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）06（b）-0016-02

1 ?項目背景

為切實做好大氣污染防治工作，努力改善區域空氣環境質量，廣達熱電積極落實主體責任，按照《常州市新北區2018年大氣污染防治攻堅行動方案》（常新委〔2018〕43號）要求，開展3臺75t/h循環流化床鍋爐脫硫脫硝提標技術改造項目，目前項目已竣工，SO2、NOx排放濃度進一步降低，達到了超低排放標準。

2 ?企業簡介

常州新區廣達熱電有限公司作為一家區域型熱電聯產企業，于2001年4月開始生產，2004年4月和2005年2月分別完成了熱電聯產項目一期、二期工程，總規模為1臺35t/h鏈條鍋爐（#1爐）、3臺75t/h次循環硫化床鍋爐（#2～#4爐）并配1臺7MW抽凝式汽輪發電機組（#1機）和1臺15MW背壓式汽輪發電機組（#2機）。

根據上級政府部門鍋爐整治的相關要求，企業已將35t/h鏈條爐于2017年停用（系統隔斷），今年8月辦理了注銷，現規模為3爐2機運行。

3 ?項目綜述

熱電企業實現超低排放的3個因子主要為SO2、NOx和煙塵，廣達熱電歷年來陸續實施了爐外煙氣濕法脫硫（鈉鎂雙堿法）、爐內噴鈣脫硫、SNCR脫硝、濕式靜電除塵器等技改項目，截至2017年底，綜合治污能力已達到SO2和NOx低于特別排放限值（SO2<50mg/Nm3，NOx<100mg/Nm3）、煙塵低于超低排放限值（煙塵<10mg/Nm3）的標準（詳見《常州新區廣達熱電有限公司“75t/h循環流化床鍋爐脫硫提標技術改造項目”“電廠煙氣除塵系統超低排放技術改造項目”竣工環保驗收意見》（常新環驗[2017]72號）。

為繼續推進環保治污，徹底實現超低排放，企業2018年又投入160萬元實施脫硫系統擴容以及鍋爐低氮燃燒改造，進一步提升3臺75t/h循環流化床鍋爐的脫硫、脫硝能力，使SO2、NOx也達到超低排放標準（SO2<35mg/Nm3，NOx<50mg/Nm3）。

4 ?脫硫提標技術改造

企業原有脫硫工藝為二級脫硫：爐內噴鈣+爐外煙氣濕法脫硫（鈉鎂雙堿法），兩級的脫硫效率分別為>50%和>95%，日常運行以爐外濕法為主，爐內噴鈣為輔。

爐內噴鈣簡述：石灰石粉通過罐車泵送入石灰石粉儲罐中，然后通過可以變頻調速的石灰石給料機將適量的石灰石粉送入連續輸送泵，利用羅茨風機的動力將石灰石粉通過返料入口送入爐膛參與爐內脫硫。石灰石受熱分解成氧化鈣和二氧化碳，再與煙氣中二氧化硫，反應生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，最終被氧化成硫酸鈣，副產物隨爐渣排出。

CaCO3→CaO+CO2

CaO+SO2+0.5O2→CaSO4

爐外煙氣濕法（鈉鎂雙堿法）簡述：用氫氧化鈉溶液（NaOH）和氧化鎂漿液[Mg（OH）2]吸收煙氣中SO2，得到含結晶水的亞硫酸鎂和硫酸鎂的固體吸收產物，然后再用氧化鎂進行再生。

吸收單元：MgSO3+SO2+H2OMg（HSO3）2

Na2SI3+SO2+H2O2NaHSO3

或 2NaOH+SO2Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

再生單元：MgO+Mg（HSO3）2NaOH2MgSO3↓+H2O

MgO+2NaHSO3MGSO3↓+Na2SO3+H2O

企業脫硫系統原配置有5臺脫硫泵，其中#1～#4脫硫泵為180t/h流量，#5脫硫泵為150t/h流量，為進一步提高脫硫效率，增強脫硫系統穩定性，企業于2018年更換#3、#5脫硫泵，改為兩臺320t/h流量的脫硫泵（型號200UHB-ZK-320-32/55-4，生產廠家宜興宙斯泵業），以增加脫硫塔噴淋量，進而降低二氧化硫排放濃度。

脫硫提標改造項目于2018年4月開工，7月竣工，更換了兩臺大容量脫硫泵后，有效保障了脫硫液母管壓力不低于0.3MPa，加大了脫硫塔內的噴淋量，使塔內吸收SO2效果更佳，SO2排放濃度下降10～30mg/Nm3，可穩定低于35mg/Nm3，達到超低排放標準。

5 ?脫硝提標技術改造（低氮燃燒）

企業原有脫硝工藝為SNCR法，是一種不用催化劑，在850℃～1100℃的溫度范圍內，將含氨基的還原劑（氨水）噴入爐內，將煙氣中的NOx還原脫除，生成氮氣和水的清潔脫硝技術。以氨水為還原劑的主要反應為：

4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O

循環流化床鍋爐的循環倍率，對NOx生成量有一定影響，提高循環倍率，可使物料循環量增加，懸浮段焦炭濃度增加，從而加強NO與焦炭的還原反應，使NOx排放量下降。爐內NO與焦炭反應：

NO+CN2+CO

2NO+CN2+CO2

因此，可采取提高爐內物料循環倍率的方法，來減少NOx生成量。同時，循環流化床鍋爐的燃燒溫度，對NOx生成量有直接的影響，床溫降低可進一步減少NOx生成量。

循環流化床鍋爐中心筒工作原理簡介：高溫煙氣經分離器切口高速進入，在中心筒與分離器之間旋轉，旋轉產生離心力，使絕大部分飛灰顆粒撞擊分離器內壁，掉落下來，高溫煙氣則經中心筒內流出，從而達到飛灰與煙氣分離目的。

如適當加長中心筒，可增加物料循環倍率，使得更多飛灰經返料器回到爐膛繼續參與循環燃燒，一方面加強懸浮段NO與焦炭的還原反應，另一方面降低床溫，從而有效遏制了爐內NOx的生成量，同時還可以降低鍋爐飛灰可燃物含量，提高鍋爐效率。

廣達熱電此次脫硝提標改造，將3臺75t/h循環流化床鍋爐的中心筒下端各加長25cm（其中#4爐中心筒于18年上半年先行試驗改造，加長10cm后，取得了一定效果，然后繼續加長15cm并推廣至所有鍋爐，另#3爐中心筒為整體更換加長），且內徑從1280cm減至1180cm。項目從18年3月份開工，8月份3臺鍋爐全部改造完成。竣工后，對比改造前后的運行參數，相同蒸發量工況下，鍋爐床溫下降約10℃～30℃，NOx下降約20～60mg/Nm3，可穩定低于50mg/Nm3，達到了超低標準。

6 ?項目成效

此次脫硫脫硝技術提標改造項目已全部完成建設和調試，并于8月21～24日委托常州市人居環境檢測防治中心進行連續4d驗收檢測，結果均合格，企業全面實現了超低排放，預計可減少SO2排放64t/年，減少NOx排放221t/年，取得良好的社會效益，對區域空氣質量改善做出貢獻。

參考文獻

[1] 宋暢，劉釗，汪濤，等.超低排放電廠PM，SO2，NOx及汞污染排放特征[J].華北電力大學學報：自然科學版，2017，44（6）：93-99.

[2] 李俊，李之棟.淺析大唐寶雞熱電廠SO2超低排放改造[J].硫酸工業，2017（1）：33-36.

[3] 李興華，何育東.燃煤火電機組SO2超低排放改造方案研究[J].中國電力，2015，48（10）：148-151，160.