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燃煤锅炉烟气脱硫除尘环保设施改造及应用郑健安

发表时间：2020/1/13 来源：《防护工程》2019年18期作者：郑健安周超泉

[导读] 焦化废水作为一种高污染、高浓度、难降解且有毒有害的工业废水，在我国工业废水排放总量中约占2%，废水产生量较大。

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　　摘要：在当今时代发展过程中，环保工作已经纳入基本国策，其中，大气环境的保护则是环境保护的重中之重。随着我国经济的发展，能源结构也在发生着变化，例如，风电及太阳能大量替代火电；燃气代替燃煤；液化气及电能代替汽油等。然而，在西北地区，绝大部分区域的冬季供暖仍然以燃煤锅炉为主，因此，冬季燃煤锅炉的烟气污染困扰着大部分西北区的市、县区域，特别是其中的颗粒物及SO2。
　　关键词：燃煤锅炉；烟气脱硫除尘环保设施；改造及应用
　　
　　
　　引言
　　烟气脱硫作为改善生态环境的重要举措，需要我们国家引起重视。工业化的发展极大改变了人们的生活方式，使社会发生了翻天覆地的变化，火力发电行业大量涌现出来，进而推动煤炭行业的发展，发展的同时各种有害气体大量排入到空气当中，极大破坏了生态环境，尤其是含硫量的大量排入，极大威胁到人们身体健康，正是基于该现状，我国在推进社会主义现代化强国建设过程中，加紧推进生态环境保护。所以，加强和改善工业生产过程中燃煤脱硫技术迫在眉睫，对实现可持续发展具有重要意义。
　　1燃煤锅炉烟气脱硫除尘的作用
　　在锅炉生产的过程中，由于燃料不充分燃烧或者是其他因素，使得锅炉生产排出的烟气当中含有大量的污染物质，如硫化物质和粉尘等，给人民生活的质量造成了非常严重的影响。在锅炉生产运行的过程中，应用锅炉烟气脱硫除尘技术，可以有效清除烟气当中的硫化物和粉尘，从而净化烟气的质量，以保证人民生活的基本安全。
　　2项目概况
　　2010年7月完成1～6号炉脱硫、除尘系统改造。脱硫系统采用烟气循环流化床脱硫工艺，二炉一塔模式，6台锅炉配3座SO2吸收塔，设计钙硫比为1.3，脱硫效率大于90%。除尘系统配置3套布袋除尘器，除尘效率大于99.9%。经脱硫、除尘系统改造后，项目SO2、烟尘达标排放，满足当时环保标准要求。
　　2014年7月—2015年9月1～6号炉脱硝系统改造陆续投入运行。1～5号炉设计采用低氮燃烧+SNCR+SCR（炉内）联合脱硝工艺，催化剂按1层布置（布置在锅炉尾部烟道），6号炉设计采用低氮燃烧+SCR脱硝工艺，催化剂按2+1层布置。1～5号炉出口烟气NOx排放浓度在170±30mg/Nm3左右运行，6号炉NOx排放浓度可以长期保持在70mg/Nm3左右运行，1～6号炉SO2排放值可以保持在200mg/Nm3以下运行，极限工况（钙硫摩尔比达到2.5～3），二硫化硫排放值可以达到50mg/Nm3以下，粉尘浓度可以保持在20mg/Nm3以下运行。
　　3燃煤锅炉烟气脱硫除尘环保设施改造及应用
　　最大可能地消除两炉一岛暴露出的稳定性、连续性缺点和不足，着力加强脱硫岛对单-双、双-单炉切换，锅炉负荷大幅度调整烟气温度、流量、SO2、烟尘浓度等参数剧烈波动工况的适应能力。
　　3.1解决两炉一岛吸收剂制备系统不稳定、出力不足问题
　　新建独立公用吸收剂制备站，配置两套15t/h的消石灰制备系统及相关输送系统等；新建消化站可与原各岛消石灰制备系统同时使用；工艺水系统、精确称重给料系统、气输系统、加热系统、气化风系统、除尘排气系统、物料储仓等各辅助系统均采用冗余备用配置模式，提高消石灰稳定制备、供应能力。

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　　3.2单岛消石灰给料系统均新增一路消石灰给料系统
　　按一大一小配置，大的旋转给料器满足高硫煤高负荷运行时吸收剂加料用，小的旋转给料器满足低硫煤或低负荷运行时吸收剂加料用，两路消石灰给料全部采用自动控制连续给料，并能够自动切换，满足设计工况下SO2排放浓度长期稳定低于35mg/Nm3且波动小于5mg/Nm3的要求。
　　3.3消石灰输送系统需采用浓相气力输送系统
　　消石灰中间仓内制备好的消石灰通过仓泵分别送至三个脱硫岛的消石灰仓，对消石灰仓排气除尘器进行扩容改造，提高短时间接收更大量消石灰能力。
　　3.4 DCS程控改造
　　①脱硫反应床层浓度、喷水效果、运行温度、吸收塔入口风量及给料系统等参数均重新设计校核，优化改进控制软件，增加响应及时度和控制柔性、稳定性，扩展适应范围；②增加前馈及应急机制，以单岛入口SO2浓度做输出作前馈，精细调节消石灰给料量，实现SO2参数超洁净（5～30mg/Nm3）自动控制；③清洁烟气再循环控制由PID模式改为步进式自动调节，增加单岛吸收塔风量稳定，稳定脱硫工况，同时对挡板门本体及电动执行机构进行升级；④单岛吸收塔主、备高压喷枪增设电动调节阀及自动控制回路，保证主备喷枪自动平稳切换。
　　3.5脱硫、除尘系统一体化升级改造
　　通过脱硫系统干式脱硫塔的混并颗粒增大技术改造，为布袋除尘器高效收尘创造条件，升级替换为适合干法脱硫的高尘、防水、防粘特殊超细纤维排放滤袋；确保出口烟气烟尘浓度长期稳定低于10mg/Nm3的超洁净排放；袋笼升级替换为加强密集型笼骨，减少布袋的机械损坏。
　　3.6脉冲装置升级改造
　　重新设计并采用新型脉冲装置，稳压、稳流脉冲装置，重新设计喷吹频率和喷口布局，更换旋转喷吹装置，提高模糊喷吹效率，清灰力度的分布更加均匀、柔和，确保了滤袋良好的整体清灰效果。
　　3.7脱硫塔改进
　　某节能环保企业通过现场运行试验及研究，开发出了“高效内置式外循环脱硫塔”，首先，该塔改变了进口烟道的结构，并在其垂直方向设置一组喷淋层，其次，在将喷淋区与塔釜分开，浆液搅拌器改为顶进式，循环浆液通过管道进入塔釜，最后，塔釜变径处理。通过上述改进，脱硫塔具有以下几方面的优点：
　　（1）进口烟道喷淋层可对烟气加以冷却，避免防腐层因烟温过高而损坏；
　　（2）进口喷淋层对进塔烟气中的颗粒物及SO2进行预处理，可相应降低塔内喷淋层的覆盖率，也可降低能耗（主要是循环泵电耗）；
　　（3）由于烟速降低，塔内喷淋浆液的量减少，因此除雾器堵塞现象减轻，其冲洗间隔时间可相应增加至120min，如此就节约了大量的用水；
　　（4）较低的烟气流速使脱硫塔内烟气流态更加稳定，也增加了烟气停留时间，可提高脱硫效率；
　　（5）塔釜搅拌器由3台侧进式变为1台顶进式，避免了搅拌器漏浆现象的发生；另外降低了设备成本。
　　结语
　　锅炉除尘脱硫技术是立足于我国环境污染现状下，亟需大力发展的技术，是改善我国环境污染问题的重要举措。某节能环保企业以发现问题并解决问题作为始发点，立足于西部，净化城市污染，通过不断的努力与尝试对于脱硫除尘系统不断进行改进，对整套系统中烟道、喷淋、出灰等环节进行了研究，其中部分已经在工程上得以应用，运行结果显示企业改进的脱硫除尘系统在降低建设成本及运行费用上具有显著优势，在西北较为落后地区具有广泛的适用性，部分研究尚在试验阶段。但是整套系统中仍有一些问题需要改进，仍需我们笃笃前行，仍需改进和研究的地方有：烟道预除尘脱硫的循环浆液量确定及其对喷淋层液气比的影响；预除尘脱硫阻力的影响及最佳喷嘴的形式；最佳pH值、SO2浓度与加碱量关系的确定。
　　参考文献：
　　[1]蒋文举，赵君科，等.烟气脱硫脱硝技术手册[M].化学工业出版社，2007.
　　[2]张殿印，王纯，等.除尘器手册[M].环境科学与工程出版中心，2005.
　　[3]2018年中国环境污染治理行业分析报告-市场运营态势与发展前景研究.中国报告网.
　　[4]神华宁煤集团麦垛山煤矿燃煤锅炉脱硫除尘设施改造技术方案.宇星科技发展（深圳）有限公司.
　　[5]陈俩，石洪，张莹.烟气循环流化床（CFB-FGD）干法脱硫优化调整[J].四川环境，2013（05）：78.