燃煤锅炉烟气超低排放技术研究
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燃煤锅炉烟气超低排放技术研究
文_张莹莹 山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司资源环境管理局
摘要:对循环流化床锅炉实现超低排放改造的除尘技术进行综合分析比较,并分析了超低排放改造的投资和运行成本,
从而提出了循环流化床锅炉实现超低排放的技术路线,为循环硫化床锅炉实施超低排放改造提供参考。
关键词:燃煤锅炉烟气;超低排放;技术改造Research on Ultra Low Emission Technology of Coal Fired Boiler Flue Gas
ZHANG Ying-ying
[ Abstract ] The dust removal technology of CFB boiler to achieve ultra-low emission is analyzed and compared, and the investment and operation cost of ultra-low emission transformation are analyzed, and the technical route of realizing ultra-low emission of circulating
fluidized bed boiler is proposed, which provides reference for the implementation of ultra-low emission transformation of circulating
fluidized bed boiler.
[ Key words ] coal fired boiler flue gas; ultra low emission; technical transformation
针对某公司2×480t/h超高压循环流化床锅炉进行烟气超
低排放技术改造,在原有脱硫塔内部增加烟气托盘和高效管束
除雾器,使烟气与脱硫剂充分混合并利用离心力在高效管束除
雾器内分离粉尘和水滴,进一步降低烟气中的SO2和粉尘浓度,
使之满足超低排放标准。
1 改造内容
本次改造项目总投资876.8万元,在原有脱硫塔内部增加
烟气托盘和高效管束除雾器,使烟气与脱硫剂充分混合并利用
离心力在高效管束除雾器内分离粉尘和水滴,进一步降低烟气
中的SO2和粉尘浓度,使之满足超低排放标准(即:氮氧化物
50mg/Nm3、二氧化硫35mg/Nm3、烟尘10mg/Nm3)。两台
锅炉于2017年9月底技改完成,2号锅炉于2017年10月19日
启动投入运行,1号锅炉于11月10日启动投入运行,检测结果
三项指标均达到超低排放标准。
本次改造在原有炉外脱硫系统上进行,且不影响原有设备
的性能。具有“工期短、投资少、效益好”等特点。
2 工艺方案选择研究
在对大气污染物“尘硫氮”改造特别是“尘”实施“超低排
放”,如何选择技术路线成为摆在我们面前的一个课题。目前国
内粉尘超低排放技术方案主要有湿式电除尘、电袋复合式除尘
器和管束式除尘器等。
2.1 湿式电除尘
湿式电除尘器是一种用来处理含微量粉尘和微颗粒的新除
尘设备,主要用来除去含湿气体中的尘、酸雾、水滴、气溶胶、
臭味、PM2.5等有害物质,是治理大气粉尘污染的常用设备。但
湿式电除尘存在改造投入成本高、占用空间大、施工周期长、施工难度大,投入后,运行阻力及运行成本较高,且存在增加脱
硫系统废水缺点,加重脱硫废水系统处理负担。
2.2 电袋复合式除尘器
电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特
点,通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的
一种高效除尘器,它充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除
尘优势,以及两者相结合产生新的性能优点,弥补了电除尘器和
布袋除尘器的除尘缺点。但电袋除尘器存在运行阻力较大,对
于在役机组改造来说,引风机需要较大余量。电袋除尘,滤袋
破袋后对粉尘影响较大,在追求粉尘超低排放的当下一旦出现
破袋,将对排放产生重大影响。
2.3 管束式除尘器
管束式除尘器是近年来发展起来的一种新型除尘器,通过
在吸收塔顶部加载除尘管束(替代原除雾器),达到粉尘超低排
放的目的。管束式除尘器是利用烟气通过其设置的三层导流叶
片后产生旋转,通过离心力分离烟气中的雾滴及粉尘,其主要有
以下特点:
(1)使用环境的特点
管束式除尘器的使用环境是含有大量液滴的50℃饱和净烟
气,其特点是雾滴量大,雾滴粒径分布范围广,由浆液液滴、凝
结液滴和尘颗粒组成,除尘主要是脱除浆液液滴和尘颗粒。
(2)细小液滴与颗粒的凝聚
大量的细小液滴与颗粒在高速运动条件下碰撞机率大幅增
加,易于凝聚成为大颗粒,从而实现从气相的分离。
(3)大液滴和液膜的捕悉
除尘器筒壁面的液膜会捕悉接触到其表面的细小液滴及在
增速器和分离器叶片表面的大液滴层,细小液滴经大液滴层实
现对细小雾滴的脱除。
(4)多级分离器实现对不同粒径液滴的捕悉研 究·RESEARCH66
气体旋转流速越大,离心分离效果越佳,捕悉液滴量越大,
形成的液膜厚度越大,运行阻力越大,越容易发生二次雾滴的
生成;因此其采用多级分离器,分别在不同流速下对雾滴进行脱
除,保证较低运行阻力下的高效除尘效果。
三种粉尘超低排放改造技术比对见表1。
比对项目湿式电除尘器电袋复合除尘器管束式除尘器
投资800 万元800 万元350 万元
施工量及难度难度大难度大简单
施工周期60d(不含前期土建施工)70d25d
增加阻力600Pa950Pa350Pa
运行成本高中低
设备可靠性中高高
经过以上比较,管束式除尘器无论从投资、施工及运行成
本、可靠性来说,在燃煤机组粉尘超低排放改造中,都具有一定
优势,因此我们把管束式除尘器作为此次改造路线的首要选择。
3 改造实施方案
3.1 方案技术原则
本次改造区域仅限于脱硫塔内喷淋层以上包括喷淋层、除
雾器、净烟气出口烟道等。
改造后,石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺能在锅炉启动及
任意负荷下安全稳定运行。
尽量利用现有系统设备,整体系统节能降耗,便于运行维护,
提升整套系统超低排放改造的最佳性价比。同时,投标方必须尽
可能降低对原有系统的影响,招标方为超低排放改造的施工、安
装提供便利并尽量满足改造所需的停机时间,缩短施工周期。
须采用先进、成熟、可靠人技术,造价经济、合理、便于
运行维护。运行费用最低,确保人员设备安全,节省能源、原材
料和占地。
在设计上要留有足够的通道,包括消防、施工、检修需要的
吊装及运输通道。
3.2 改造方案
本次改造方案仍采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。
全烟气脱硫,一炉一塔。
为满足最新的锅炉烟气污染物超低排放标准,提高现有脱
硫系统的效率,吸收塔内新装管束除尘器。
保证烟囱入口的烟气温度不低于50℃,在任何正常运行工
况下,除雾器出口烟气携带的水滴含量应低于20mg/Nm3。烟
囱不得有石膏雨现象。烟气处理能力为最大连续工况时的烟气
量,脱硫效率≥98%。
核对现有脱硫设备的性能出力,尽量利用现有设备。
脱硫系统新增阻力由现有引风机克服,不设置增压风机。脱硫剂不变,吸收塔浆液循环泵和氧化风机不变。
吸收塔结构简单,内部设计避免出现死角、结垢和堵塞等
问题。吸收塔顶部制造所选用的材质及内部防腐涂料须满足脱
硫工艺的运行要求,内部所有部件均可承受最大入口气流及最
高进口烟气温度的冲击,并可承受烟气飞灰和脱硫固体悬浮物
的磨损。塔体和内部结构在设计时应考虑合适的腐蚀余度。为
防止塔内液体泄漏,吸收塔本体为气密性结构,改造时尽可能使
用焊接连接,以保证壳体结构的完整性,法兰和螺栓连接仅在
必要时使用。塔体上的人孔、通道、连接管道等需要在壳体穿
孔的地方均相应进行密封,防止泄漏。改造后吸收塔脱硫效率
不低于98%;脱硫塔出口烟尘浓度不大于5mg/Nm3。
4 改造后效果对比分析
改造后,氮氧化物、二氧化碳、烟尘三项指标均达到规定
的超低排放标准。改造前后指标对比见表2。污染指标改造前(mg/Nm3)改造后(mg/Nm3)超低排放标准(mg/Nm3)氮氧化物8219.03350二氧化硫1129.39735烟尘283.35210
5 技术综合比较
该公司作为煤矸石综合利用热电厂,年消化当地煤泥、煤矸
石等劣质燃料120余万t,可节约标准煤35.27万t(700元/t,共
计2.5亿元)。同时减少了煤泥、煤矸石的堆存量。改造前后排放
总量及环保税缴纳对比分析见表3。环境保护税自2018年开始征
收,通过表3对比分析,改造后每年少缴纳环保税626.51万元。
污染指标改造前总量(t/a)应缴环保税(万元)改造后总量(t/a)应缴环保税(万元)氮氧化物2119.8401.65573.36108.64二氧化硫1889.7358.04286.6854.7烟尘48039.63114.679.47合计799.32172.81
6 结语
在此次技改过程中,通过多方案比选,采用了技术先进、改
造量小、工程实施快,占地面积小的改造方案,节省了大量的
投资,取得可观的经济效益。锅炉改造后,各系统运转良好,烟
气排放各项指标时刻处于超低排放标准范围内。
参考文献
[1] 王中本,武隋新,符亚丽,等.超低排放技术在工业燃煤锅炉系统
烟气治理中的应用[J].化工管理,2019(28):36-39.
[2] 黄三明.电除尘技术的发展与展望[J].环境保护,2005,(7):59-63.