鍋爐煙氣超低排放脫硫技術改造

王耀(內蒙古博大實地化學有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017300)

0 引言

當前我國大氣污染形勢嚴峻，以可吸入顆粒物(PM10)、細顆粒物(PM2.5)為特征污染物的區域性大氣環境問題日益突出，損害人民群眾身體健康，影響社會和諧穩定。2013年9月國務院出臺《大氣污染防治行動計劃》，明確了具體指標。國家環保要求日益嚴格，根據國家發改委、環保部、能源局聯合頒發的《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020)》，要求新建燃煤發電機組應同步建設先進高效脫硫、脫硝和除塵設施，不得設置煙氣旁路通道。國家發展改革委、國家能源局聯合公布復函，同意內蒙古自治區開展電力體制改革綜合試點，并同時下發《內蒙古自治區電力體制改革綜合試點方案》(以下簡稱《方案》)。《方案》要求，現役自備電廠要按照國家要求和自治區統一部署加快推進節能和超低排放升級改造步伐。

2016年9月為落實國務院《大氣污染防治行動計劃》和《內蒙古自治區人民政府關于貫徹落實大氣污染防治行動計劃的意見》，全面推進2016年全區大氣污染防治工作，不斷改善環境空氣質量，內蒙古自治區人民辦公廳制訂《內蒙古自治區2016年度大氣污染防治實施計劃》。

1 運行現狀

內蒙古博大實地化學有限公司博大實地5080化肥項目配套熱電站現有3×180 h循環流化床鍋爐，1臺25 MW的抽汽凝汽式水冷發電機組，采用“熱電聯產”的運行方式。現脫硫采用氨法脫硫工藝，脫硫裝置按1爐1塔，脫硫后凈煙氣回混凝土煙囪排放設計。脫硫率不小于96.50%,吸收塔出口凈煙氣SO2含量小于105 mg/Nm3,吸收塔出口凈煙氣粉塵含量小于40 mg/Nm3。項目已建成運行多年，目前存在處理煙氣能力不足、脫硫工藝落后，煙氣氨逃逸和氣溶膠現象嚴重，導致煙囪出口煙氣拖尾下沉嚴重、煙囪滲漏嚴重等問題，不能滿足超低排放的環保要求。同時鍋爐煙氣脫硫設施無備用，影響上游鍋爐、下游合成氨、尿素等工藝生產裝置的長周期穩定運行。

為適應國內火電廠大氣污染物控制的發展需要，滿足煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知等相關法規的要求，通過資料收集及現場踏勘等方式，對機組現狀和環保趨勢進行了綜合評估，提出SO2排放濃度低于35 mg/Nm3、煙塵排放濃度低于5 mg/Nm3的控制目標，內蒙古博大實地化學有限公司擬采取措施進一步降低SO2、煙塵排放濃度，滿足超低排放要求。

2 工藝改造方案選擇

本次改造不但要考慮熱電鍋爐燃煤燃燒后產生的SO2氣體，同時要考慮克勞斯硫回收裝置的工藝尾氣送焚燒爐燃燒后產生的SO2氣體，具體煙氣參數如下：(1)流量：655 000 Nm3/h(標態、濕基、實際氧)；(2)SO2含量：6 000 mg/Nm3(標態、濕基、實際氧)；(3)H2O含量：6.27%(標態、濕基、實際氧)；(4)O2含量：8.5%(標態、濕基、實際氧)；(5)塵含量≤30 mg/Nm3((標態、干基、6%氧)；(6)煙氣溫度：140 ℃；(7)鍋爐使用燃煤，除硫回收尾氣外，不得摻燒其他影響脫硫運行以及排放指標的物質。摻燒硫回收尾氣后，煙氣中H2S、COS、CS2、Sx等總量小于10.0×10-6。

新建一臺無煙氣旁路、凈煙氣經塔頂直排煙囪排放的高效脫硫塔，作為現有脫硫裝置及煙囪改造、修復期間的備用塔，備用塔，新建氨法脫硫裝置采用江南環保的超聲波脫硫除塵一體化排放工藝技術，在設計工況下全煙量、全時段的保證脫硫效率不低于99.5%，脫硫后煙氣中SO2不高于30 mg/Nm3(標態，干基，6%氧),塵不高于5 mg/Nm3(標態，干基，6%氧)，達到超凈排放標準。

3 工藝流程簡介

本項目采用塔內飽和結晶工藝，按三爐一塔設計，煙氣系統無旁路，采用氨作吸收劑吸收煙氣中的SO2，管道輸送來液氨或化工裝置廢氨水作脫硫劑。整套工藝系統包括煙氣輸送系統、吸收系統、空氣氧化系統、工藝水系統、硫酸銨后處理系統等，其中空氣氧化系統、硫酸銨后處理系統、工藝水系統利舊改造，系統流程簡圖如圖1所示。

圖1 系統流程簡圖

引風機來煙氣經入口煙道進入脫硫塔，經洗滌降溫、吸收SO2、除霧后進入超聲波除塵裝置，完成對煙氣中顆粒物的控制、洗滌、補集功能，保證脫硫塔出口煙氣達到排放要求，脫硫后凈煙氣經塔頂直排煙囪排放。煙氣中的二氧化硫被吸收，形成的亞硫酸氨溶液，經氧化、濃縮、結晶，得到一定固含量的硫酸銨漿液，該漿液送到原后處理系統，再經旋流器、離心機、干燥機后，得到水分＜1%的硫酸銨，在進入包裝機包裝即可得到從產品硫酸銨。

4 運行情況

項目于2019年5月開始調式、試運行，期間由于一級循環泵揚程未能滿足噴頭展開壓力，吸收效率低、氨逃逸嚴重、粉塵不達標、煙氣拖尾等問題突出，故進行二次改造；通過改造一級循環泵葉輪提高泵揚程、噴淋層噴頭調整，吸收段各級噴淋層噴頭壓力提高，氣液兩相接觸面積大大提高，吸收效率加強。二次改造前噴淋層進口壓力情況如表1所示，改造完成后運行各項指標情況如表2所示。

表1 二次改造前后吸收段噴淋層進口壓力統計 單位：MPa

表2 改造完成后運行各項指標情況

5 項目效益分析

5.1 改造前后消耗指標統計

改造前后消耗指標統計如表3所示。由表3數據可以看出，各物料消耗相比原來工藝降低了，系統能耗低，年脫二氧化硫總量得到了提升。

表3 改造前后消耗指標統計

5.2 環境效益

本工程屬環境保護工程，改造后脫硫效率達99.5%以上，SO2排放濃度低于30 mg/Nm3，脫硫后煙塵排放濃度低于5 mg/Nm3，滿足《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》的通知的要求，并適應未來環境保護的發展趨勢。該項目實施后，內蒙古博大實地化學有限公司每年減少SO2排放約1 548.3 t、粉塵排放約175 t，氨的利用率達到99%以上，氨逃逸及氣溶膠得到有效控制，顯著改善了公司周邊環境質量。

5.3 經濟效益

本項目無原料預處理工序，系統簡單，流程短，設備少，占地面積小，合理的工藝設計，避免了阻塞現象，投資少；實施后，各項指標顯著降低，經濟效益明顯。本項目在脫除煙氣、硫回收尾氣中的SO2時，不產生CO2；不產生任何廢水、廢液和廢渣，沒有任何二次污染；SO2、粉塵排放量的降低，減少了內蒙古博大實地化學有限公司污染物總量控制的壓力，治理污染的同時又變廢為寶，真正實現了循環經濟，為公司的持續發展創造了條件。

6 結語

本項目通過對原有落后的氨法脫硫工藝進行技術改造，徹底解決了改造前鍋爐煙氣采用一爐一塔脫硫模式，脫硫塔沒有備用，一旦脫硫塔故障，與之對應的鍋爐需要停運，合成氨、尿素裝置就必須減產，開停車引起物耗增加、煙氣排放超標等問題，新增脫硫直排塔，可以隨時進行新舊系統的切換，也便于在不停車的情況下解決原混凝土煙囪長期滲漏的問題，降低了頻繁開停車過程中的安全風險，也滿足上下游裝置長周期穩定運行的需要，為實現內蒙古博大實地化學有限公司減排增效、清潔生產的發展目標奠定基礎。