基于循環流化半干法的煙氣脫硫除塵、脫硝超潔凈排放環保技術應用

摘要：工業大型燃煤鍋爐煙氣濕法超潔凈技術在國內應用較為廣泛，但高氯廢水處置成本高、煙囪水汽、微細煙塵拖尾影響視覺感觀的弱點也確實存在。中國石油獨山子石化六臺220t/h高壓自然循環煤粉爐循環流化半干法脫硫、除塵裝置自2009年投入實際應用運行，至2016年已不能滿足超低排放要求。2016年至2019年實施基于半干法脫硫脫硝技術的超低排放提標改造，改造效果達到預期超潔凈指標要求。為非電行業循環流化半干法超潔凈技術的推廣應用樹立了典范。

關鍵詞：煙氣;循環流化;超潔凈

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.041

Abstract：The industrial super-clean technology of large-scale coal-fired boiler flue gas is widely used in China. However， the high cost of high-chlorine wastewater treatment， the weakness of chimney water vapor and fine soot tailing， and the visual perception are also present. China Petroleum Dushanzi Petrochemical Liutai 220t/h high-pressure natural circulation pulverized coal boiler circulating fluidized semi-dry desulfurization and dedusting device has been put into practical operation since 2009， and it has not been able to meet the ultra-low emission requirements in 2016. From 2016 to 2019， the ultra-low emission standardization reform based on semi-dry desulfurization and denitration technology was implemented， and the transformation effect reached the expected ultra-cleanness requirements. It has set a good example for the promotion and application of circulating fluidized semi-dry super clean technology in non-electrical industry.

Key words：Flue gas;Circulating fluidization;Ultra clean

1 工藝技術方案

1.1 改造前狀況

2010年7月完成1～6號爐脫硫、除塵系統改造。脫硫系統采用煙氣循環流化床脫硫工藝，二爐一塔模式，6臺鍋爐配3座SO2吸收塔，設計鈣硫比為1.3，脫硫效率大于90%。除塵系統配置3套布袋除塵器，除塵效率大于99.9%。經脫硫、除塵系統改造后，項目SO2、煙塵達標排放，滿足當時環保標準要求。

2014年7月—2015年9月1～6號爐脫硝系統改造陸續投入運行。1～5號爐設計采用低氮燃燒+SNCR+SCR（爐內）聯合脫硝工藝，催化劑按1層布置（布置在鍋爐尾部煙道），6號爐設計采用低氮燃燒+SCR脫硝工藝，催化劑按2+1層布置。1～5號爐出口煙氣NOx排放濃度在170±30mg/Nm3左右運行，6號爐NOx排放濃度可以長期保持在70mg/Nm3左右運行，1～6號爐SO2排放值可以保持在200mg/Nm3以下運行，極限工況（鈣硫摩爾比達到2.5～3），二硫化硫排放值可以達到50mg/Nm3以下，粉塵濃度可以保持在20mg/Nm3以下運行。

1.2 改造目標

消除核心制約因素，解決關鍵問題，實現長周期穩定運行，達到超低排放標準要求，即：NOx排放濃度小于50mg/Nm3，SO2排放濃度小于35mg/Nm3，煙塵排放濃度小于10mg/Nm3。

在原方案工藝設備上實施超潔凈技術升級，實現煙氣超低排放。

1.3 主要改造技術方案

1.3.1 脫硫除塵部分改造目標

最大可能地消除兩爐一島暴露出的穩定性、連續性缺點和不足，著力加強脫硫島對單-雙、雙-單爐切換，鍋爐負荷大幅度調整煙氣溫度、流量、SO2、煙塵濃度等參數劇烈波動工況的適應能力。

（1）解決兩爐一島吸收劑制備系統不穩定、出力不足問題;另行新建獨立公用吸收劑制備站，配置兩套15t/h的消石灰制備系統及相關輸送系統等;新建消化站可與原各島消石灰制備系統同時使用;工藝水系統、精確稱重給料系統、氣輸系統、加熱系統、氣化風系統、除塵排氣系統、物料儲倉等各輔助系統均采用冗余備用配置模式[1]，提高消石灰穩定制備、供應能力。（2）新建消化水水箱實現水位穩定自動控制，消化水泵設置旁路管線并設置電動調節閥，出口設置遠傳壓力變送器，實現流量自動調節控制。（3）單島消石灰給料系統均新增一路消石灰給料系統，按一大一小配置，大的旋轉給料器滿足高硫煤高負荷運行時吸收劑加料用，小的旋轉給料器滿足低硫煤或低負荷運行時吸收劑加料用，兩路消石灰給料全部采用自動控制連續給料，并能夠自動切換，滿足設計工況下SO2排放濃度長期穩定低于35mg/Nm3且波動小于5mg/Nm3的要求。（4）消石灰輸送系統需采用濃相氣力輸送系統，消石灰中間倉內制備好的消石灰通過倉泵分別送至三個脫硫島的消石灰倉，對消石灰倉排氣除塵器進行擴容改造，提高短時間接收更大量消石灰能力。（5）DCS程控改造：①脫硫反應床層濃度、噴水效果、運行溫度、吸收塔入口風量及給料系統等參數均重新設計校核，優化改進控制軟件，增加響應及時度和控制柔性、穩定性，擴展適應范圍;②增加前饋及應急機制，以單島入口SO2濃度做輸出作前饋，精細調節消石灰給料量，實現SO2參數超潔凈（5～30mg/Nm3）自動控制;③清潔煙氣再循環控制由PID模式改為步進式自動調節，增加單島吸收塔風量穩定，穩定脫硫工況，同時對擋板門本體及電動執行機構進行升級;④單島吸收塔主、備高壓噴槍增設電動調節閥及自動控制回路，保證主備噴槍自動平穩切換。（6）脫硫、除塵系統一體化升級改造，通過脫硫系統干式脫硫塔的混并顆粒增大技術改造，為布袋除塵器高效收塵創造條件，升級替換為適合干法脫硫的高塵、防水、防粘特殊超細纖維排放濾袋[2];確保出口煙氣煙塵濃度長期穩定低于10mg/Nm3的超潔凈排放;袋籠升級替換為加強密集型籠骨，減少布袋的機械損壞。

（7）脈沖裝置升級改造，重新設計并采用新型脈沖裝置，穩壓、穩流脈沖裝置，重新設計噴吹頻率和噴口布局，更換旋轉噴吹裝置，提高模糊噴吹效率，清灰力度的分布更加均勻、柔和，確保了濾袋良好的整體清灰效果。

1.3.2 脫硝部分改造目標

主要解決前期各階段改造低氮燃燒、SNCR、簡易SCR等系統雜亂無序的操作條件，同時解決穩定性差、性能指標已在超標等邊緣問題，采用目前國內成熟、主流的外置式多層SCR技術，使在運6臺鍋爐煙氣排放NOx達到超潔凈標準。（1）拆除內置式SCR反應器（簡易SCR）及附屬設備、管線、保溫等，在鍋爐高溫省煤器出口和高溫空氣預熱器之間將煙氣引到廠房外，新建外置“背包式”SCR反應器，反應器催化劑布置采用2+1層模式，即初裝2層運行層，預留1層附加層（除催化劑未裝外，其他配置按運行層同標準配置）。（2）煙道從省煤器出口接出，反應器垂直布置，經過脫硝以后的煙氣經水平煙道接入空預器入口煙道，催化劑內部煙氣流速5～5.5m/s。（3）催化劑的改造方案及用量：1#～5#爐拆除爐內原簡易單層SCR催化劑以及SNCR裝置、爐外新建獨立SCR反應器，配備兩層催化劑，每層21個模塊，共42個模塊，用量100.3m3。同時預留一層安裝空間，待兩層催化劑使用周期后期單層補充填裝，延續達標脫除能力，改善經濟性。6#爐拆除現有兩層催化劑，換裝兩層新催化劑。統一6#爐SCR催化劑與新設計1#～5#爐SCR催化劑規格。6#爐SCR催化劑用量由91.8m3增加到100.3m3，兩層布置，每層21個模塊，共42個模塊。單模塊高度尺寸較6#爐原催化劑略大，同樣預留一層安裝空間。（4）根據飛灰的特性和機組的安全運行經驗，避免因死角而造成催化劑失效導致脫硝效率的下降，每層催化劑上部布置兩臺聲波吹灰器。（5）系統可靠性提升：氨稀釋風機，一運一備冗余配置。引風機配套換型改造，由單支改為雙支形式。（6）進行煙道系統和脫硝反應器的流體模型模擬試驗，優化煙氣流場分布，根據流場模型試驗報告開展SCR反應器和引風機改造施工圖設計，保證鍋爐出力不因改造而受到限制。

2 取得的效果

改造后：

1#～6#爐NOx排放濃度小于50mg/Nm3，SO2排放濃度小于35mg/Nm3，煙塵排放濃度小于10mg/m3。每年削減NOx 899t/a，削減SO2236t/a，削減煙塵118t/a，進一步改善了區域大氣環境質量，產生了良好的社會效益。

3 結論

非電行業自備熱電廠是對大氣污染物貢獻量較大的行業之一，基于循環流化半干法煙氣脫硫除塵、脫硝超潔凈環保技術的應用為進一步改善大氣環境質量、污染物消減目標、消除和減輕環境污染局面都具有重要意義。該半干法煙氣提標超潔凈改造項目為非電行業選擇濕法超潔凈技術以外的技術流派樹立了典范。

參考文獻

[1]陳倆，石洪，張瑩.煙氣循環流化床（CFB-FGD）干法脫硫優化調整[J].四川環境，2013（05）：78.

[2]林馳前.干法脫硫實現超低排放的控制優化措施[J].節能與環保，2016（07）：127.

收稿日期：2019-06-20

作者簡介：陳永生（1973-），男，漢族，本科學歷，高級工程師，研究方向為工業燃煤鍋爐煙氣環保治理。