煤粉鍋爐煙氣超低排放改造

郭 慶，侯 剛

(河南能源化工集團鶴壁煤化工有限公司，河南 鶴壁 458000)

鶴壁煤電股份有限公司化工分公司年產60萬噸甲醇項目動力站配置3臺300t/h華西能源工業集團有限公司生產的DGJ220/9.81-Ⅱ7型煤粉鍋爐。自運行以來，鍋爐煙氣執行《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)排放標準，脫硝裝置NOX排放濃度不高于100 mg/Nm3，脫硫裝置出口SO2排放濃度不高于200 mg/Nm3，煙囪出口煙塵排放濃度為不高于30 mg/Nm3。隨著國家對鍋爐煙氣排放標準進一步提高，新的NOX排放濃度不高于50mg/Nm3，SO2排放濃度不高于35mg/Nm3，煙塵排放濃度不高于10mg/Nm3，因此原鍋爐煙氣處理系統需要實施超低排放改造。

1 改造背景

1.1 原設備及工藝情況

DGJ220/9.81-Ⅱ7型煤粉鍋爐設計燃用貧瘦煤，采用高壓、自燃循環汽包爐，四角切圓燃燒，平衡通風，固態干式風冷排渣。單臺鍋爐額定蒸發量下耗煤量為36.42t/h，額定蒸發量下單臺鍋爐煙氣量為28.2萬Nm3/h，進入脫硫裝置的煙氣含塵量：≤30mg/Nm3，SO2濃度：2500mg/Nm3。原設計脫硝采用SCR工藝，煙氣除塵系統采用袋式除塵，煙氣經脫硝、除塵后進入脫硫塔，脫硫采用“氨-硫酸銨+副產硫酸銨”的塔外蒸發結晶工藝路線，三臺鍋爐共用1座脫硫塔及1條固體硫酸銨副產品生產線。

1.2 主要存在的問題

(1)隨著國家環保要求日益嚴格，原排放指標已不能滿足新的環保要求，成為影響公司進一步發展的重要因素；

(2)除塵器通透量不足，造成除塵器布袋壓差高，導致除塵器出口粉塵含量偏高；

(3)脫硫裝置的脫硫塔進口環形噴淋前后煙道及附件存在腐蝕問題。脫硫裝置整體設備故障率高、部分漿液管道易堵，無法長周期穩定運行；

(4)脫硫塔直排煙囪的煙氣夾帶液滴較多，煙囪出口煙羽現象嚴重；

(5)脫硫塔的噴淋層不足、噴淋效果不好，為了使煙氣出口SO2達標，超設計量使用液氨。

1.3 改造目標

為了響應國家節能減排、環保排放的政策，本著從嚴治理的目的，此次鍋爐超低排放改造指標要求為：NOX排放濃度不高于50mg/Nm3，SO2排放濃度不高于35mg/Nm3，煙塵排放濃度不高于5mg/Nm3。

2 改造方案

本次改造采用鍋爐脫硝系統增效改造+除塵器提效改造+脫硫除塵一體化改造+引風機改造方案。鍋爐煙氣經脫硝、除塵后經過新建煙道進入脫硫系統，經過降溫濃縮段、噴淋吸收段、一二級水洗段后經塔頂直排煙囪排放。

2.1 除塵系統改造

除塵系統在原除塵器的基礎上增加4個室共728條濾袋及氣力輸灰系統，每臺鍋爐可以增加30%除塵面積。新增加除塵器外觀布置設計與原除塵器及輸灰系統一致，增加的4個室布置在原除塵器后，每臺爐新增2臺倉泵，新增一根輸灰母管至灰庫，可以與原有輸灰母管相互切換。將原有濾袋更換采用PPS+超細纖維+PTFE覆膜材質除塵袋并改進濾袋口密封裝置；取消現有旁路煙道并更換所有現用脈沖反吹閥。

2.2 脫硝系統改造

因煙氣排放標準不能滿足現行的國家標準GB13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》要求，脫硝系統已于2015年4月至10月底進行了改造。脫硝裝置主要設備有液氨儲罐、氨蒸發器、氨氣緩沖罐、稀釋風機、催化劑等。采用LNB(低氮燃燒法)+SCR(選擇性催化還原法)工藝，

本次改造脫硝改造在原基礎加裝第三層催化劑，并增加相應的吹灰設施。原脫硝裝置原設計吹灰方式為聲波吹灰，聲波吹灰器每層2臺。增加的催化劑層已預留聲波吹灰器位置。經過加裝催化劑進行脫硝系統提效改造后，脫硝效率達到92%，脫硝裝置出口NOX濃度可達到<50mg/Nm3，達到鍋爐超低排放的要求。

2.3 脫硫系統改造

脫硫系統為本次改造的重中之重，此次改造采用北京航天環境工程有限公司氨法工藝采用吸收塔噴淋技術，按三爐全開氣量設計，共一套獨立的煙氣脫硫吸收系統，新建脫硫塔與原脫硫塔煙氣可以互相切換。

脫硫塔為脫硫裝置的核心設備，因硫酸銨漿液中的氯離子濃度很高，腐蝕性很強，脫硫塔采用碳鋼材質，內襯玻璃鱗片防腐。脫硫塔自下而上可分為四個主要的功能區：

1)濃縮區：該區為脫硫塔漿池區，主要功能是將漿液中的水分蒸發，濃縮漿液的作用，并且可以用于硫酸銨的結晶，此區設置三臺濃縮循環泵，其中一臺用于濃縮噴淋，一臺用于塔底漿液池的脈沖懸浮攪拌，第三臺泵用于濃縮噴淋泵備用。

2)吸收區：該區包括三層吸收噴淋層。其主要功能是用于吸收煙氣中的酸性污染物及飛灰等物質，循環漿液由噴淋層下方的積液盤收集，再自流至塔外的吸收漿液槽中。

3)水洗區：該區包括兩級水洗，主要目的是為了降低氨逃逸及氣溶膠現象的出現，每級水洗噴淋層下方均有積液盤，將水洗水收集至塔外的水洗水槽里。上層水吸盤上方設置了填料，加強對氣溶膠的捕捉。

4)除霧區：設置兩級除霧器，用于分離煙氣中夾帶的霧滴，降低對下游設備的腐蝕，節約用水；減少結垢，降低吸收劑的消耗。

煙氣從吸收塔出口引出后，進入高效塔板除塵裝置，繼續捕捉煙氣中的顆粒及小霧滴，將煙氣含塵量濃度控制在5mg/Nm3以內。脫硫塔內漿液隨著反應時間，硫酸銨比例的增大，漿池濃度增高，吸收能力降低。漿池濃度達到一定濃度，經排漿泵排至硫銨后處理系統，經水力旋流器、稠厚器、離心機、循環流化床干燥機后，達到一定純度的硫銨晶體。濾液返回脫硫塔內，使塔內漿液濃度穩定維持在一定范圍之內。

2.4 其他系統改造

本次改造脫硝系統加裝催化劑預計增加阻力300Pa，布袋除塵器提效改造后阻力增加300Pa。同時，在現有鍋爐滿負荷運行時，引風機壓頭偏緊張。本次引風機改造，設備盡量利舊。經初步核算，改造后的引風機風量維持不變，壓頭增加，

由于除塵器增加了4個室728條濾袋及氣力輸灰系統，除塵器出口需向煙囪方向挪動，需將原除塵器出口煙道進行改造，并將煙道出口測點位置后移。

3 改造效果

本次改造工程于 2018 年5 月完成通煙，改造后煙氣中NOX濃度低于50mg/Nm3，SO2排放濃度低于35mg/Nm3[1]，塵含量降到5mg/Nm3以下，外排煙氣煙羽現象明顯改善[2]。當脫硫塔入口煙氣中塵含量不大于30mg/Nm3時)，產品硫酸銨的質量達GB535-1995合格品標準。另外，實際生產中大量消耗甲醇變換單元廢水作為脫硫系統補充水，節約用水35m3/h左右。

4 結語

通過鍋爐超低排放改造，大大降低了鍋爐煙氣污染物的排放，按照改造前后核算每年可減排煙塵315.9 t、減排二氧化硫1158.3 t、減排氮氧化物351t，尤其煙塵的減排對降低區域空氣中的PM2.5貢獻重大。對促進當地經濟發展、保護環境和確保裝置運行經濟性以及保持地區經濟可持續發展等都具有十分重要的意義。