西北地區某熱源廠2×46MW+2×70MW機組超低排放改造工程實踐研究

陳志勇 趙 勇

（1.新疆伊寧市供熱有限公司，新疆 伊犁哈薩克自治州 835000；2.煙臺云灃生態環境產業發展股份有限公司，山東 煙臺 264000）

本文圍繞煙氣超低排放改造，主要研究以下三項內容：

一是分析目前常用的脫硫、脫硝、除塵技術。

二是以伊寧市供熱有限公司第四熱源廠超低排放項目為例，分析其在脫硫脫硝及除塵超低排放改造的技術路線。

三是分析改造后SO2、NOx 及煙塵的排放濃度。從收集的數據可以看出，伊寧市供熱有限公司第四熱源廠超低排放改造效果顯著。

此次改造技術，方案成熟、技術合理、實施高效、效果顯著，給后續參與改造的熱電廠提供參考。熱電廠實施超低排放改造，既是響應國家政策，又在保護環境，行使企業的社會責任。煙氣執行超低排放改造，功在當下，立在千秋。

1 超低排放技術研究現狀

脫硫方面主要脫硫技術有干法脫硫、半干法和濕法脫硫，其中石灰（石）-石膏濕法脫硫運用最廣泛。石灰（石）-石膏濕法脫硫技術，技術成熟、應用廣泛、成本低廉。目前，在我國90%燃煤熱電廠的脫硫系統，應用的是石灰石（石）-石膏濕法脫硫技術。但單純的技術設計無法滿足熱電廠對煙氣脫硫效率提出的更高要求，因此必須采取其他增效措施，例如，增加噴淋層數量、采用雙托盤的技術、應用液柱塔技術、設置雙循環的濕法脫硫技術等。[1]

脫硝方面，目前，降低 NOx 濃度的方法主要有以下三類：

一是爐膛噴射技術。

二是應用低氮燃燒技術，通過低氮燃燒器，降低燃料在燃燒過程中氮氧化物的產生。

三是煙氣凈化處理技術，主要有濕法凈化和干法凈化兩種脫硝方法。

現在主要應用的煙氣脫硝方法有：選擇性催化還原技術（SCR）、選擇性非催化還原技術（SNCR）和其他脫硝方法等。[2]

目前，我國大部分熱電廠采用SNCR+SCR 結合技術、低氮燃燒技術+SCR 技術等方式降低NOX濃度，該方法成果明顯、成本可控。此外，還可以增大催化劑數量、增加噴槍數量等措施，來降低NOX濃度，滿足超低排放的要求。[3]

除塵方面，早期，應用較為廣泛的是布袋除塵技術、靜電除塵技術等單一手段除塵技術，隨著排放標準不斷提高，我們積極學習國外先進工藝，因此，目前在我國濕式電除塵技術、低溫靜電除塵技術、旋轉電極靜電除塵技術、電袋復合除塵技術等工藝技術的應用也較為廣泛。[4]

2 伊寧市供熱有限公司第四熱源廠超低排放技術分析

伊寧市供熱有限公司伊寧市供熱有限公司第四熱源廠為2×46MW+2×70MW 機組。煙氣入口參數及排放要求見表1。

表1 煙氣入口參數及排放要求

2.1 脫硫改造技術研究

本項目將現有雙堿法脫硫系統改造為石灰-石膏濕法脫硫系統，脫硫劑選用石灰粉。四臺鍋爐按兩爐一塔布置，塔內循環工藝，共新建兩臺脫硫塔，每臺脫硫塔煙氣處理能力按1 臺46MW 和1 臺70MW 鍋爐煙氣量設計，原有設備如石膏脫水系統、工藝水系統、水池、制漿系統能利舊部分利舊。

性能指標：脫硫處理系統總的設計脫硫效率為98.5%，原始SO2排放濃度按1500mg/Nm3，SO2排放濃度＜35mg/Nm3。

該項目所采用的石灰-石膏濕法脫硫工藝，主要由石灰漿液制備與供應系統、SO2吸收與氧化系統、煙氣系統、工藝（業）水系統、石膏脫水系統、漿液排放回收系統等組成。采用直接外購石灰粉配漿方式，外購的石灰粉用汽車罐車運輸至漿液制備區域，以氣力輸送的方式把石灰粉輸送至石灰粉倉。

此外，本項目脫硫效率在96%以上，因此采取了以下三項措施提高脫硫效率：

1.在原第2、3 層的噴淋層間增大吸收塔高度，設置合金托盤。合金托盤可以積存脫硫循環液，可以實現在單塔內形成兩種噴淋系統的效果。托盤將噴淋層分為上下兩部分，位于下方的噴淋層實現預洗滌的作用，去除煙氣中夾帶的HCl、HF 和飛灰，因此上噴淋層的脫硫效率顯著提高。煙氣通過第一級噴淋層后，塔內煙氣更加均勻，有利于提高二級脫硫效率。

2.適當增加循環泵揚程。

3.噴槍采用高效單向雙頭噴嘴，其具有提高噴淋覆蓋、強化二次霧化效果的作用，因而噴淋層覆蓋率至500%以上。

2.2 脫硝改造技術研究

本項采用爐內SNCR+爐外SCR 聯合脫硝技術，新建一套尿素溶解制備系統供四臺鍋爐使用，每臺鍋爐設置一套SNCR 爐內脫硝裝置，每臺爐新建一套爐外SCR 脫硝系統。通過改造鍋爐尾部受熱面，提供SCR脫硝系統反應所需的溫度區間。

性能指標：脫硝系統設計脫硝效率90%，原始NOx濃度按350mg/Nm3，NOx 排放濃度＜50mg/Nm3。

SNCR+SCR 聯合煙氣脫硝技術是SNCR 工藝的還原劑噴入爐膛技術同SCR工藝利用未反應氨結合起來，或利用SNCR 和SCR 還原劑需求量不同，分別分配還原劑噴入SNCR 系統和SCR 系統的工藝有機結合起來，達到所需的脫硝效果，它具有SNCR 工藝費用低和SCR脫硝效率高的優點。SNCR+SCR 聯合脫硝工藝的脫硝效率可達到≥86%，氨逃逸＜5mg/Nm3。

2.3 除塵改造技術研究

本項采目現有靜電除塵器大修，更換損壞的極板極線，確保除塵效率；并在脫硫后增設濕式靜電除塵器，同時脫硫增容改造協同除塵技術，除霧器為兩級屋脊除霧器，提高除塵效率。

性能指標：入口煙塵濃度＜5000mg/Nm3，靜電除塵器設計除塵效率99%；新建濕式靜電除塵器設計除塵效率85%，確保煙囪出口煙塵濃度＜10mg/Nm3。

根據靜電除塵器具體情況：

1.機械部件檢修。

2.電氣元件檢修。

現有2×65t/h+2×100t/h 鍋爐煙氣經靜電除塵后煙塵含量＜30mg/Nm3，但通過濕法脫硫后煙氣中的煙塵濃度大約為30-40mg/Nm3，本方案濕式電除塵器入口煙塵設計濃度為50mg/Nm3，處理后煙塵排放濃度降至10mg/Nm3，設計除塵效率85%。

濕式電除塵器與干式電除塵器相比，二者的主要區別有兩點：

1.工作原理相似，但是清灰方式不同。WESP 采用水噴淋清洗，而ESP 采用振達方式清灰容易產生二次揚塵；應用的煙氣環境（流速、含塵濃度、溫度）不同。

2.WESP 不受煙氣特性及比電阻的影響，而ESP 受煙氣特性和比電阻的影響較大。

本項目濕式電除塵器技術的特點有：

1.收塵極板采用新型耐腐蝕復合材料，蜂窩形式布置，充分利用有效空間，流場分布均勻，耐腐蝕，放電強力穩定，使設備電壓、電流處于較高參數，保證較好的收塵效果。

2.結構布置靈活，可置于吸收塔出口凈煙道處，也可以布置于脫硫塔塔頂，或者布置于電廠合適的空地上。

3.運行時無需連續噴入堿性水，依靠電場管束中收集的霧滴形成溢流實現清灰的功能。

4.高壓電源采用恒流和高效火花控制裝置，避免閃絡拉弧現象，保證電場穩定。

5.沖洗方式優化，包括簡化供水系統、選用耐腐蝕、導電性強的增強碳纖維復合材質極板，無需噴淋堿液。

6.通過凝并裝置的處理可以增加單個粉塵的比電阻，促進單個粉塵的長大使其滿足被電離撲集的要求，提高除塵效率。

3 超低排放改造結果討論

改造后的SO2、NOx、煙塵分析曲線詳見圖1。

圖1 超低排放改造后SO2、NOx、煙塵排放濃度

上述數據表明，改造后的SO2排放濃度可穩定在20mg/Nm3左右，NOx 排放濃度控制在40mg/Nm3以下，煙塵排放濃度＜10mg/Nm3，污染物濃度可以滿足相關排放標準要求。

4 結論和展望

為了響應國家政策，伊寧市供熱有限公司伊寧市供熱有限公司第四熱源廠對2×46MW+2×70MW 機組鍋爐實行超低排放改造有以下三點：

4.1 脫硫方面

為保證脫硫效率，采用濕法脫硫工藝技術，選擇石灰石膏法脫硫技術，采用兩爐一塔的方案對脫硫塔進行改造，最終脫硫改造效率可達98.5%以上。

4.2 脫硝方面

采用SNCR+SCR 聯合脫硝技術，增加催化劑數量，預留備用催化劑空間，增加聲波吹灰裝置，提高脫硝效率。改造結果：脫硝效率達到95%，滿足超低排放標準的要求。

4.3 除塵方面

采用靜電除塵結合濕電除塵工藝，充分利用原有設備，結合場地特點、施工便利性、綜合成本控制和系統穩定性等因素，增加提效措施，控制出口煙塵濃度。改造后的煙塵去除效率可達99.8%，排放濃度低于10mg/Nm3。

隨著科技進步和時代發展，環保相關法律法規也會更加嚴格、更加完善，熱電廠超低排放改造技術的研究也將更加深入，未來不斷探索研發新技術、新產品、新工藝、新材料也必將成為環保發展永恒的主題。