煙囪煙羽脫白技術(shù)在燃煤鍋爐的應(yīng)用研究

賈囡囡

【摘 要】根據(jù)環(huán)保最新要求，燃煤發(fā)電鍋爐需執(zhí)行煙塵≯5mg/m?、二氧化硫≯25mg/m?的排放標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合峰煤焦化鍋爐的生產(chǎn)實(shí)際，通過對脫硫、除塵的改造，消除煙囪白煙，達(dá)到SO2和煙塵的超低排放，以滿足國家最新的環(huán)保要求。

【關(guān)鍵詞】燃煤發(fā)電鍋爐；脫硫；除塵；煙囪白煙

1、研究的背景

隨著對環(huán)保的要求越來越嚴(yán)格，污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷降低。新《大氣污染防治法》的頒布實(shí)施，使國家對環(huán)境整治力度更加深入、更加規(guī)范。按照《邯鄲市2018年鋼鐵、焦化行業(yè)超低排放改造和無組織排放治理實(shí)施方案》和《河北省鋼鐵、焦化、燃煤電廠深度減排攻堅(jiān)方案》文件要求，燃煤發(fā)電鍋爐需執(zhí)行煙塵≯5mg/m?、二氧化硫≯25mg/m?的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，污染物的排放與控制，是當(dāng)前迫切需要解決的問題。

2、重點(diǎn)要解決的問題

河北峰煤焦化有限公司廠內(nèi)現(xiàn)采用石灰石-石膏法脫硫，脫硫后煙囪出口的飽和濕煙氣與溫度較低的環(huán)境空氣接觸時，飽和濕煙氣中的水蒸氣遇冷冷凝，與可凝結(jié)性顆粒物、煙塵等結(jié)合成凝結(jié)核，不斷積聚形成白霧。冬季溫度較低，更容易出現(xiàn)濕煙羽，夏天由于溫度高，出現(xiàn)濕煙羽的幾率大大降低，濕煙羽的嚴(yán)重程度與環(huán)境溫度和相對濕度有明顯關(guān)聯(lián)。濕煙氣攜帶的液滴中含有大量鹽類，排放煙氣中的水液滴蒸發(fā)后會產(chǎn)生數(shù)量龐大且粒徑微小的鹽類顆粒物，對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。

按照《河北省鋼鐵、焦化、燃煤電廠深度減排攻堅(jiān)方案》要求，采取煙控制等有效措施進(jìn)一步減少鍋爐煙氣中的可凝結(jié)顆粒物排放。鼓勵采用先冷凝再加熱的方法消除石膏雨和有色煙羽。

3、方案的改造

3.1現(xiàn)有脫硫、除塵情況介紹

現(xiàn)脫硫工藝采用石灰石石膏濕法脫硫工藝技術(shù)，采用兩爐兩塔的配置方式，F(xiàn)GD能滿足最大工況下的煙氣處理量，以及公用的制漿、工藝水等公用系統(tǒng)及電、控系統(tǒng)。除塵工藝采用布袋除塵器，滿足標(biāo)準(zhǔn)20mg/Nm?，減小設(shè)備阻力，節(jié)省風(fēng)機(jī)耗電量。

峰煤焦化濕法脫硫技術(shù)是將從除塵器出來的煙氣通過增壓風(fēng)機(jī)進(jìn)入換熱器，煙氣被冷卻后進(jìn)入吸收塔，并與石灰石漿液相混合。漿液中的部分水份蒸發(fā)掉，煙氣進(jìn)一步冷卻。煙氣經(jīng)循環(huán)石灰石稀漿的洗滌，可將煙氣中95%以上的硫脫除，同時還能將煙氣中近100%的氯化氫除去。在吸收器的頂部，煙道氣穿過除霧器，除去懸浮水滴。離開吸收塔以后，在進(jìn)入煙囪之前，煙氣再次穿過換熱器，進(jìn)行升溫。石灰石-石膏稀漿從吸收塔沉淀槽中泵入安裝在塔頂部的噴嘴集管中，在稀漿沿噴霧塔下落過程中它與上升的煙氣接觸。煙氣中的SO2溶入水溶液中，并被其中的堿性物質(zhì)中和，從而使煙氣中的硫脫除。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧（空氣中的氧）發(fā)生反應(yīng)，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀槽中從溶液中析出。其反應(yīng)式如下：

SO2+H2O→H++HSO3-

H++HSO3-+1/2O2→2H++SO42-

CaCO3+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2

石膏稀漿由吸收塔沉淀槽中抽出，經(jīng)濃縮、脫水和洗滌后先儲存起來，然后再用貨車運(yùn)走。

鍋爐煙氣除塵采用旋風(fēng)除塵器+布袋除塵器。除塵機(jī)理是使含塵氣流作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。原除塵器經(jīng)過一次改造，更換全部布袋、袋籠，加長設(shè)計(jì)，增加過濾面積，降低過濾風(fēng)速至0.8m/min。布袋材質(zhì)擬采用PPS+30%PTFE基布+PTFE浸漬，外表層采用進(jìn)口超細(xì)纖維履膜，濾料克重580g/m2。袋籠采用無文丘里結(jié)構(gòu)的格柵式防護(hù)板型式，減少阻力。凈氣室高度從237mm～500mm，調(diào)高到800mm，減少濾袋出口與凈氣室水平氣流間的阻力。在線清灰，定阻/定時混合清灰。

3.2脫硫、除塵改造

（1）原脫硫塔加高4米，并設(shè)置相應(yīng)支撐及平臺爬梯。

（2）原脫硫塔出口煙道提升，配套設(shè)置煙道支撐。

（3）原脫硫塔四層噴淋上方新增一套噴淋層，與原有噴淋系統(tǒng)組成五層噴淋，增設(shè)一臺循環(huán)泵；此循環(huán)泵應(yīng)與原循環(huán)泵并入一個系統(tǒng)。

（4）煙氣進(jìn)口上方加2205材質(zhì)托盤，并設(shè)置相應(yīng)支撐；增加托盤裝置可優(yōu)化二氧化硫處理效率。

（5）脫硫塔上部設(shè)置三層高效屋脊除霧器，并配套相應(yīng)支撐及相應(yīng)沖洗設(shè)施，以達(dá)到煙塵排放濃度要求。

（6）相關(guān)電氣設(shè)備改造。

（7）在新加漿液循環(huán)泵管道加裝豎直方向漿液冷卻器一套，并設(shè)置相應(yīng)支撐及平臺爬梯。

（8）在出口總煙道內(nèi)加裝煙氣再熱器一套，并配套設(shè)置支撐。

（9）更換原有兩臺風(fēng)機(jī)電機(jī)、葉輪及改造控制系統(tǒng)（需委托原廠家改造或使用原廠配件），控制系統(tǒng)改造后出具改造圖，改造完成后除滿足本系統(tǒng)運(yùn)行要求外預(yù)留1000pa壓力。

（10）購置安裝煙氣含濕量和溫度檢測、測量儀表，對煙氣含濕量和溫度等單獨(dú)進(jìn)行連續(xù)實(shí)時監(jiān)控。在整個煙氣脫白系統(tǒng)須設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，將溫度、流量和壓力等相關(guān)控制數(shù)據(jù)全部上傳到中控室電腦，實(shí)現(xiàn)中控室集中控制，正常運(yùn)行時實(shí)現(xiàn)無人值守。

3.3改造后的工藝流程

漿液冷凝可將脫硫塔分成三個區(qū)域：

1、常溫蒸發(fā)區(qū)：采用常規(guī)（常溫）漿液噴淋系統(tǒng)，主要作用是煙氣脫硫吸收、漿液部分水份蒸發(fā)發(fā)生相變成為水蒸汽，使煙氣進(jìn)入飽和狀態(tài)。

2、低溫冷凝區(qū)：采用低溫噴淋層，主要作用是通過向經(jīng)過常溫蒸發(fā)脫硫吸收區(qū)處理過的飽和煙氣中噴入低溫漿液，水蒸汽發(fā)生相變轉(zhuǎn)化為液態(tài)，析出凝結(jié)水，減少煙氣濕度，強(qiáng)化脫硫除塵。

3、相變聚凝區(qū)：主要作用是在低溫凝結(jié)水的基礎(chǔ)上利用相變凝并、碰撞凝并等原理，促進(jìn)灰塵微粒和霧滴凝并長大，并高效補(bǔ)集脫除。

煙氣進(jìn)入脫硫塔后經(jīng)過降溫后的漿液的噴淋煙溫降低，水蒸氣被冷凝收集，然后進(jìn)入煙氣再熱器被加熱升溫至70℃以上后進(jìn)入煙囪排放。冷凝器冷卻水系統(tǒng)設(shè)置一運(yùn)一備的循環(huán)水泵。由于濕煙氣先被冷凝除水、除鹽，煙氣中含濕量減小，煙氣所需升溫幅度減小。

4、成果分析

峰煤焦化2×75t/h鍋爐消白及超低排放改造工程的建設(shè)不僅是環(huán)境保護(hù)的迫切需要和社會文明進(jìn)步的標(biāo)志，也是進(jìn)一步完善企業(yè)功能的必要措施，通過環(huán)保意識的加強(qiáng)以及基地形象的提升，從而提高企業(yè)的競爭力。本工程對原脫硫塔進(jìn)行改造，消除煙囪白煙，達(dá)到SO2和煙塵的超低排放，以滿足國家最新的環(huán)保要求，為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的環(huán)保效益。

5、環(huán)保效益

峰煤焦化消白改造工程建設(shè)符合國家大氣污染物減排的政策，該項(xiàng)目的建成最大限度地發(fā)揮了鍋爐的使用效益，對改善當(dāng)?shù)卮髿猸h(huán)境，以及對污染綜合治理都具有重要意義，使社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益和諧統(tǒng)一。

本工程設(shè)計(jì)年處理煙氣量為13.6億m?（按8000小時計(jì)算），項(xiàng)目投產(chǎn)后，年減排SO2量34噸，粉塵13.6噸。

參考文獻(xiàn)：

[1]王穎聰.濕法脫硫煙氣石膏雨成因分析及處理方案綜述 [J].華北電力技術(shù)，2012（10）：68-71，75.

[2]陳蓮芳，徐夕仁，馬春元，等.濕式煙氣脫硫脫硫過程中白煙的產(chǎn)生及防治[J].發(fā)電設(shè)備，2005，19（5）：326-328.

[3]裘立春.大型燃煤電站鍋爐冒白煙的研究[J].鍋爐技術(shù)，2015，46（3）：26-29.

[4]趙文升，劉英.國華臺山電廠煙囪消除白霧的研究與應(yīng)用[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2015，（4）：177-180.

（作者單位：河北峰煤焦化有限公司）