燃煤熱電廠煙氣超低排放改造工程實(shí)踐

大氣網(wǎng)訊:摘要：某燃煤熱電廠采用SNCR-SCR耦合脫硝+布袋除塵+濕法石灰石-石膏煙氣脫硫+濕式靜電除塵的組合工藝對(duì)原煙氣凈化設(shè)施進(jìn)行改造,以實(shí)現(xiàn)煙氣污染物的超低排放。隨機(jī)抽取1個(gè)月的污染物排放數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果表明:SO2排放濃度非常低,平均濃度僅為6.32mg/m3,應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化控制參數(shù)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。NOx排放濃度穩(wěn)定,98.2%的時(shí)段排放濃度<50mg/m3,但氨逃逸控制不理想。經(jīng)過(guò)濕法脫硫和濕式靜電除塵后,96%的時(shí)段粉塵排放濃度<2.5mg/m3。綜合分析,組合工藝是一種適合燃煤煙氣超低排放改造的可靠工藝。

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)大氣污染呈現(xiàn)復(fù)合型特征，霧霾問(wèn)題日益突出。而燃煤煙氣排放的粉塵、二氧化硫( SO2) 和氮氧化物( NOx) 等是最主要的霧霾前驅(qū)體。控制燃煤過(guò)程排放的大氣污染物成為解決霧霾問(wèn)題的重要舉措。為推進(jìn)煤炭清潔化利用、改善大氣環(huán)境質(zhì)量，環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局聯(lián)合印發(fā)了《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》和《關(guān)于實(shí)行燃煤電廠超低排放電價(jià)支持政策有關(guān)問(wèn)題的通知》，即要求火電廠燃煤鍋爐在末端治理過(guò)程中，采用多種污染物高效協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術(shù)，使其大氣污染物排放濃度符合燃?xì)鈾C(jī)組排放限值，即粉塵、SO2、NOx排放濃度( 基準(zhǔn)含氧量為6%) 分別不超過(guò)5，35，50mg /m3。

隨著DB33 /2147—2018《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( 超低排放) 的提出，有必要采用全新的“協(xié)同治理”技術(shù)應(yīng)對(duì)全新的環(huán)保形勢(shì)。對(duì)于粉塵來(lái)講，當(dāng)粉塵排放濃度要求達(dá)到≤10mg /m3，甚至≤5mg /m3 時(shí)，僅在濕法脫硫前采用高效除塵器的工藝方案是不能滿足要求的，需要在脫硫后進(jìn)一步安裝濕式靜電除塵器。目前常見(jiàn)的超低除塵技術(shù)有低低溫靜電除塵( 低溫省煤器) 、布袋除塵、電袋除塵器等。當(dāng)前煙氣脫硫多采用石灰石-石膏濕法工藝，主流的脫硫改造可采用單塔技術(shù)( 包括噴淋空塔、托盤(pán)塔、單塔雙循環(huán)等技術(shù)) 和串聯(lián)塔技術(shù)。對(duì)于燃用中低硫煤的火電機(jī)組，通過(guò)優(yōu)化吸收塔設(shè)計(jì)，提高吸收塔液氣比( 增設(shè)噴淋層，提高漿液循環(huán)泵流量) 或者采取增強(qiáng)氣液傳質(zhì)措施( 增設(shè)托盤(pán)持液層、湍流層、聚氣環(huán)等) ，可大幅提高吸收塔的脫硫效率，滿足超低排放要求。而串塔改造方案可以通過(guò)控制一、二級(jí)吸收塔的pH值實(shí)現(xiàn)分區(qū)控制。一級(jí)吸收塔低pH 值運(yùn)行，利于石膏氧化結(jié)晶; 二級(jí)吸收塔高pH 值運(yùn)行，利于高效脫硫。NOx控制采用低氮燃燒技術(shù)和煙氣脫硝技術(shù)相結(jié)合的綜合防治措施，低氮燃燒技術(shù)作為燃煤電廠NOx控制的首選技術(shù)，主要有低氮燃燒器、空氣分級(jí)燃燒技術(shù)和燃料分級(jí)燃燒技術(shù)等，煙氣脫硝技術(shù)以高效SCR為主。

在超低排放技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，在工藝和技術(shù)上并沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)。本文基于某燃煤熱電廠2 ×130 t /h循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造工程，隨機(jī)選取其在網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行30d的煙氣污染物排放數(shù)據(jù)( 720個(gè)時(shí)段) ，對(duì)改造后SO2、NOx和粉塵的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，研究其排放特性，為燃煤熱電廠超低排放改造提供工程解決方案和數(shù)據(jù)支撐。

1 工程概況

該熱電廠原有的煙氣處理流程為: SNCR脫硝→靜電除塵器→石灰石-石膏煙氣脫硫。但原有靜電除塵器的內(nèi)極板、極線、殼體以及煙道在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中均已存在較大程度的腐蝕，所以采用全新的布袋除塵器替換原有的靜電除塵器。原有石灰石-石膏煙氣脫硫裝置的SO2排放設(shè)計(jì)值為200mg /m3，與SO2超低排放要求有較大的差距，需要進(jìn)行改造。脫硫改造仍采用石灰石-石膏煙氣脫硫工藝，按照兩爐 塔配置，在現(xiàn)有3層噴淋基礎(chǔ)上增加1層噴淋，并更換原有3 層噴淋層全部噴嘴( 上下雙向) ，同時(shí)將除霧器更換成1層管式+兩級(jí)屋脊除霧器，最后在脫硫塔頂加裝立管式濕式電除塵器。另外，原有的SNCR脫硝NOx的設(shè)計(jì)排放值為100mg /m3，無(wú)法滿足超低排放要求。為此，脫硝改造采用“SNCR 優(yōu)化+SCR( 1 層催化劑) ”耦合脫硝工藝。最終該企業(yè)確定實(shí)現(xiàn)超低排放的技術(shù)方案為SNCR脫硝+SCR脫硝+布袋除塵+石灰石-石膏濕法煙氣脫硫( 兩爐1塔) +濕式靜電除塵器( 兩爐1 塔) ，工藝流程如圖1所示。

2 改造效果

2.1 脫硫效果分析

2.1.1 SO2排放濃度

脫硫后SO2排放濃度較為穩(wěn)定( 圖2) ，僅有21個(gè)時(shí)段超過(guò)35mg /m3 的排放標(biāo)準(zhǔn)，占總時(shí)段的2.9%。而且SO2排放濃度控制得很低，30d 內(nèi)平均濃度僅為6.32mg /m3。如表1 所示，SO2排放濃度<10mg /m3 的時(shí)段占81.7%，甚至<5 mg /m3 的時(shí)段也占65.1%。

經(jīng)分析計(jì)算，脫硫過(guò)程中鈣硫比約為1.07，顯示沒(méi)有過(guò)多的脫硫劑加入。但脫硫過(guò)程中液氣比>15，且沒(méi)有根據(jù)入口煙氣條件進(jìn)行調(diào)節(jié)，導(dǎo)致SO2出口濃度很低。雖然從環(huán)保指標(biāo)上看，低SO2排放濃度有助于SO2總量減排，但對(duì)脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和綜合社會(huì)效益是不利的。所以須加強(qiáng)脫硫過(guò)程的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)過(guò)程參數(shù)的優(yōu)化，降低能耗物耗，達(dá)到高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.1.2 脫硫效率

本脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率為98. 9%，如圖3 所示?？芍? 脫硫效率多數(shù)時(shí)段維持在99%以上。此時(shí)，企業(yè)的調(diào)控空間很小，這導(dǎo)致了最終的SO2排放濃度都控制在很低的水平。但有部分時(shí)段脫硫效率出現(xiàn)了異常的低值，經(jīng)核查該時(shí)段進(jìn)口SO2表計(jì)出現(xiàn)故障而無(wú)法獲取準(zhǔn)確的進(jìn)口SO2濃度。由于煙氣初始條件波動(dòng)，把98. 9%的脫硫效率作為控制指標(biāo)的實(shí)際意義小，而應(yīng)該把考察的重點(diǎn)放在如何穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)SO2的超低排放，并通過(guò)優(yōu)化控制參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí)需要進(jìn)一步加強(qiáng)SO2表計(jì)的維護(hù)和保養(yǎng)，以獲取準(zhǔn)確的排放數(shù)據(jù)。

2.2 脫硝效果分析

2.2.1 NOx排放濃度

如圖4 和表2 所示，NOx排放濃度較為穩(wěn)定，98.2%的時(shí)段NOx排放濃度< 50mg /m3。而NOx>100 mg /m3的情況是氨水泵出現(xiàn)問(wèn)題，氨水無(wú)法注入所致?？傮w來(lái)看，30%左右時(shí)段的NOx排放濃度>30mg /m3，NOx的平均濃度為24. 6mg /m3，所以省煤器后面的煙道內(nèi)加裝1 層SCR 催化劑對(duì)于高效脫硝仍存在一定的不足，后續(xù)應(yīng)再增加1 層催化劑。

2.2.2 SNCR+SCR 后氨逃逸

雖然NOx排放濃度符合超低排放要求，但氨逃逸控制并不理想，超標(biāo)情況較多( 見(jiàn)圖5、圖6) 。氨逃逸的技術(shù)指標(biāo)為2.5mg /m3，1號(hào)爐氨逃逸的平均濃度為2.78mg /m3，超標(biāo)比例達(dá)到38.3%; 2 號(hào)爐氨逃逸的平均濃度為4.10 mg /m3，超標(biāo)比例達(dá)到65.6%。根據(jù)氨氮比( NH3 /NOx) 計(jì)算，1、2號(hào)爐的氨氮比分別達(dá)到1.99 和1.87。因此，在SNCR+SCR耦合脫硝過(guò)程中，仍需嚴(yán)格控制氨投加量，進(jìn)一步優(yōu)化SNCR中噴氨量。

2.3 除塵效果分析

2.3.1 濕電出口粉塵濃度

由于布袋除塵后未設(shè)置專門(mén)的粉塵在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所以僅對(duì)濕式電除塵后的煙氣中的粉塵濃度進(jìn)行分析。經(jīng)過(guò)布袋除塵、濕法脫硫和濕式電除塵后，粉塵排放濃度整體達(dá)標(biāo)( 圖7) ?？芍? 大多數(shù)時(shí)段粉塵排放濃度<2. 5 mg /m3，但仍有2. 5%的時(shí)段粉塵排放濃度>5mg /m3的排放標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)人工監(jiān)測(cè)分析，布袋除塵效果不佳，可能是導(dǎo)致尾部粉塵超標(biāo)的重要原因。

2.3.2 濕式靜電除塵器二次電壓對(duì)粉塵排放濃度的影響

從濕式靜電除塵器對(duì)粉塵的脫除效果來(lái)看，隨著二次電壓的升高，粉塵脫除效果有一定改善，但提高幅度有限。在25kV 二次電壓下，粉塵排放濃度為0.4～1.8mg /m3，而當(dāng)二次電壓增加到40kV 時(shí)，粉塵排放濃度為0.2～1.0 mg /m3。

3 結(jié)論

1) 某燃煤電廠煙氣超低排放改造后，運(yùn)行1個(gè)月內(nèi)SO2排放濃度僅有21個(gè)時(shí)段超過(guò)35mg /m3，占總時(shí)段的2.9%。且SO2排放濃度控制得很低，平均濃度僅為6.32 mg /m3。總體上脫硫效率已控制到位，但由于煙氣初始條件波動(dòng)大，把高脫硫率作為技術(shù)指標(biāo)的實(shí)際意義小，而應(yīng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)SO2的穩(wěn)定超低排放，并通過(guò)優(yōu)化控制參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2) NOx排放濃度穩(wěn)定， 98.2%的時(shí)段NOx排放濃度<50mg /m3。濕法脫硫?qū)Ox沒(méi)有顯著脫除效果，脫硫后煙氣中NO2在NOx中比例有所提高。SNCR+SCR 后氨逃逸控制不理想，超標(biāo)情況較多，在SNCR+SCR 耦合脫硝中NH3 /NOx的控制需更加嚴(yán)格。

3) 經(jīng)過(guò)布袋除塵、濕法脫硫和濕式靜電除塵器后，絕大多數(shù)時(shí)段粉塵排放濃度都在2.5mg /m3 以下，但濕式靜電除塵器的除塵效果并不顯著，后期研究將結(jié)合實(shí)際工況進(jìn)一步優(yōu)化濕式靜電除塵器運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)其高效和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

原標(biāo)題:燃煤熱電廠煙氣超低排放改造工程實(shí)踐