煤粉锅炉烟气超低排放改造

郭 庆，侯 刚

(河南能源化工集团鹤壁煤化工有限公司，河南 鹤壁 458000)

鹤壁煤电股份有限公司化工分公司年产60万吨甲醇项目动力站配置3台300t/h华西能源工业集团有限公司生产的DGJ220/9.81-Ⅱ7型煤粉锅炉。自运行以来，锅炉烟气执行《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—2011)排放标准，脱硝装置NOX排放浓度不高于100 mg/Nm3，脱硫装置出口SO2排放浓度不高于200 mg/Nm3，烟囱出口烟尘排放浓度为不高于30 mg/Nm3。随着国家对锅炉烟气排放标准进一步提高，新的NOX排放浓度不高于50mg/Nm3，SO2排放浓度不高于35mg/Nm3，烟尘排放浓度不高于10mg/Nm3，因此原锅炉烟气处理系统需要实施超低排放改造。

1 改造背景

1.1 原设备及工艺情况

DGJ220/9.81-Ⅱ7型煤粉锅炉设计燃用贫瘦煤，采用高压、自燃循环汽包炉，四角切圆燃烧，平衡通风，固态干式风冷排渣。单台锅炉额定蒸发量下耗煤量为36.42t/h，额定蒸发量下单台锅炉烟气量为28.2万Nm3/h，进入脱硫装置的烟气含尘量：≤30mg/Nm3，SO2浓度：2500mg/Nm3。原设计脱硝采用SCR工艺，烟气除尘系统采用袋式除尘，烟气经脱硝、除尘后进入脱硫塔，脱硫采用“氨-硫酸铵+副产硫酸铵”的塔外蒸发结晶工艺路线，三台锅炉共用1座脱硫塔及1条固体硫酸铵副产品生产线。

1.2 主要存在的问题

(1)随着国家环保要求日益严格，原排放指标已不能满足新的环保要求，成为影响公司进一步发展的重要因素；

(2)除尘器通透量不足，造成除尘器布袋压差高，导致除尘器出口粉尘含量偏高；

(3)脱硫装置的脱硫塔进口环形喷淋前后烟道及附件存在腐蚀问题。脱硫装置整体设备故障率高、部分浆液管道易堵，无法长周期稳定运行；

(4)脱硫塔直排烟囱的烟气夹带液滴较多，烟囱出口烟羽现象严重；

(5)脱硫塔的喷淋层不足、喷淋效果不好，为了使烟气出口SO2达标，超设计量使用液氨。

1.3 改造目标

为了响应国家节能减排、环保排放的政策，本着从严治理的目的，此次锅炉超低排放改造指标要求为：NOX排放浓度不高于50mg/Nm3，SO2排放浓度不高于35mg/Nm3，烟尘排放浓度不高于5mg/Nm3。

2 改造方案

本次改造采用锅炉脱硝系统增效改造+除尘器提效改造+脱硫除尘一体化改造+引风机改造方案。锅炉烟气经脱硝、除尘后经过新建烟道进入脱硫系统，经过降温浓缩段、喷淋吸收段、一二级水洗段后经塔顶直排烟囱排放。

2.1 除尘系统改造

除尘系统在原除尘器的基础上增加4个室共728条滤袋及气力输灰系统，每台锅炉可以增加30%除尘面积。新增加除尘器外观布置设计与原除尘器及输灰系统一致，增加的4个室布置在原除尘器后，每台炉新增2台仓泵，新增一根输灰母管至灰库，可以与原有输灰母管相互切换。将原有滤袋更换采用PPS+超细纤维+PTFE覆膜材质除尘袋并改进滤袋口密封装置；取消现有旁路烟道并更换所有现用脉冲反吹阀。

2.2 脱硝系统改造

因烟气排放标准不能满足现行的国家标准GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》要求，脱硝系统已于2015年4月至10月底进行了改造。脱硝装置主要设备有液氨储罐、氨蒸发器、氨气缓冲罐、稀释风机、催化剂等。采用LNB(低氮燃烧法)+SCR(选择性催化还原法)工艺，

本次改造脱硝改造在原基础加装第三层催化剂，并增加相应的吹灰设施。原脱硝装置原设计吹灰方式为声波吹灰，声波吹灰器每层2台。增加的催化剂层已预留声波吹灰器位置。经过加装催化剂进行脱硝系统提效改造后，脱硝效率达到92%，脱硝装置出口NOX浓度可达到<50mg/Nm3，达到锅炉超低排放的要求。

2.3 脱硫系统改造

脱硫系统为本次改造的重中之重，此次改造采用北京航天环境工程有限公司氨法工艺采用吸收塔喷淋技术，按三炉全开气量设计，共一套独立的烟气脱硫吸收系统，新建脱硫塔与原脱硫塔烟气可以互相切换。

脱硫塔为脱硫装置的核心设备，因硫酸铵浆液中的氯离子浓度很高，腐蚀性很强，脱硫塔采用碳钢材质，内衬玻璃鳞片防腐。脱硫塔自下而上可分为四个主要的功能区：

1)浓缩区：该区为脱硫塔浆池区，主要功能是将浆液中的水分蒸发，浓缩浆液的作用，并且可以用于硫酸铵的结晶，此区设置三台浓缩循环泵，其中一台用于浓缩喷淋，一台用于塔底浆液池的脉冲悬浮搅拌，第三台泵用于浓缩喷淋泵备用。

2)吸收区：该区包括三层吸收喷淋层。其主要功能是用于吸收烟气中的酸性污染物及飞灰等物质，循环浆液由喷淋层下方的积液盘收集，再自流至塔外的吸收浆液槽中。

3)水洗区：该区包括两级水洗，主要目的是为了降低氨逃逸及气溶胶现象的出现，每级水洗喷淋层下方均有积液盘，将水洗水收集至塔外的水洗水槽里。上层水吸盘上方设置了填料，加强对气溶胶的捕捉。

4)除雾区：设置两级除雾器，用于分离烟气中夹带的雾滴，降低对下游设备的腐蚀，节约用水；减少结垢，降低吸收剂的消耗。

烟气从吸收塔出口引出后，进入高效塔板除尘装置，继续捕捉烟气中的颗粒及小雾滴，将烟气含尘量浓度控制在5mg/Nm3以内。脱硫塔内浆液随着反应时间，硫酸铵比例的增大，浆池浓度增高，吸收能力降低。浆池浓度达到一定浓度，经排浆泵排至硫铵后处理系统，经水力旋流器、稠厚器、离心机、循环流化床干燥机后，达到一定纯度的硫铵晶体。滤液返回脱硫塔内，使塔内浆液浓度稳定维持在一定范围之内。

2.4 其他系统改造

本次改造脱硝系统加装催化剂预计增加阻力300Pa，布袋除尘器提效改造后阻力增加300Pa。同时，在现有锅炉满负荷运行时，引风机压头偏紧张。本次引风机改造，设备尽量利旧。经初步核算，改造后的引风机风量维持不变，压头增加，

由于除尘器增加了4个室728条滤袋及气力输灰系统，除尘器出口需向烟囱方向挪动，需将原除尘器出口烟道进行改造，并将烟道出口测点位置后移。

3 改造效果

本次改造工程于 2018 年5 月完成通烟，改造后烟气中NOX浓度低于50mg/Nm3，SO2排放浓度低于35mg/Nm3[1]，尘含量降到5mg/Nm3以下，外排烟气烟羽现象明显改善[2]。当脱硫塔入口烟气中尘含量不大于30mg/Nm3时)，产品硫酸铵的质量达GB535-1995合格品标准。另外，实际生产中大量消耗甲醇变换单元废水作为脱硫系统补充水，节约用水35m3/h左右。

4 结语

通过锅炉超低排放改造，大大降低了锅炉烟气污染物的排放，按照改造前后核算每年可减排烟尘315.9 t、减排二氧化硫1158.3 t、减排氮氧化物351t，尤其烟尘的减排对降低区域空气中的PM2.5贡献重大。对促进当地经济发展、保护环境和确保装置运行经济性以及保持地区经济可持续发展等都具有十分重要的意义。