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.