燃煤供熱鍋爐煙氣超凈排放的應用探討

黃松

天津市津能工程管理有限公司，天津，300384

燃煤供熱鍋爐煙氣超凈排放的應用探討

黃松

天津市津能工程管理有限公司，天津，300384

隨著環境污染問題的日益突出，冬季采暖鍋爐煙氣排放所引發的環境問題備受重視。燃煤供熱鍋爐煙氣治理采取何種工藝，是環境管理部門及供熱單位非常關注的問題。本文結合燃煤供熱鍋爐煙氣治理改造，對鍋爐煙氣治理采用超凈排放技術進行了深入分析探討。

燃煤供熱鍋爐；煙氣；超凈排放

1 前言

集中供熱是天津市冬季居民采暖主要方式，截止至2015 年底，在已實施集中供熱面積中，燃煤鍋爐房供熱面積占全部供熱面積的35.3%，熱電聯產供熱面積占全部供熱面積的30.7%，可再生能源、燃氣、電采暖等其它清潔熱源供熱面積占全部供熱面積的34%，燃煤鍋爐供熱仍占據重要位置。目前，環保效益高的燃氣——蒸汽聯合循環發電供熱機組正在天津地區開展大規模建設，隨著燃氣機組投產及供熱鍋爐煤改氣工作的實施，未來能源消費結構中天然氣消費將逐年上升。

我國是煤炭資源較為豐富的國家，資源稟賦條件為“富煤、少油、缺氣”，決定了煤炭是我國的主體能源，在一次能源結構中占70%左右。在未來相當長時期內，煤炭作為主體能源的地位不會改變。受氣價及冬季用氣高峰時天然氣供應緊張的制約，天然氣供熱可靠性面臨考驗。

為緩解燃氣供應壓力、突破能源瓶頸、減少污染物排放、實現煤炭清潔利用，2014年9月天津市政府審議通過《天津市燃煤清潔利用實施方案》，決定在熱力公司華苑供熱所開展供熱鍋爐煤炭清潔利用試點工作。

2 煙氣治理技術調研

天津華苑供熱所原有4臺58MW燃煤鏈條供熱鍋爐，在被確定為煤炭清潔利用試點工程后，2015年又擴建5臺58MW高效煤粉供熱鍋爐。按照煤炭清潔利用試點工作的要求，參照國家及地方標準，燃煤鍋爐煙氣排放指標要達到燃氣鍋爐的排放指標，即粉塵≤5mg/ Nm3，二氧化硫≤20mg/Nm3，氮氧化物≤100mg/Nm3。

近年，隨著國家環保部要求“十三五”期間燃煤電廠要完成超低排放改造任務，各大發電集團迅速開展了電廠超低排放的改造治理工作，并取得了較好效果。以舟山電廠為代表的超凈排放改造的成功，為電站鍋爐煙氣治理改造樹立了榜樣，起到了示范作用。而作為北方城市供熱骨干力量的大型燃煤供熱鍋爐，由于投資效益因素的制約，在煙氣治理投入及技術選用方面一直處于落后狀態，燃煤電站鍋爐煙氣治理超凈排放技術為燃煤供熱鍋爐的改造提供了借鑒參考。筆者在工程實施中參與了燃煤供熱鍋爐煙氣處理工藝選擇的調研工作，經過對舟山電廠、三河電廠等單位鍋爐煙氣處理工藝及效果的考察，并結合與國內菲達、龍凈等環保工程企業技術交流，摸清了國內電站鍋爐煙氣治理技術的特點及應用情況。調研認為電站鍋爐煙氣治理技術完全可以應用到大型燃煤供熱鍋爐上。

3 鍋爐煙氣治理技術的發展和應用

近年來國內各大能源集團積極發展潔凈煤燃燒技術，運用國內外最新技術，基本實現了電站鍋爐的污染物近零排放。國內主要采用煙氣治理技術有：

（1）高效除塵技術

高效除塵一般采用兩級除塵的方法。第一級除塵結合鍋爐燃煤的實際情況，主要選用的除塵型式為：五電場靜電除塵器（包括旋轉電極）、布袋式除塵器和電袋除塵器。第二級除塵，采用濕式靜電除塵器，有效除去煙氣中的SO3、石膏和PM2.5等污染物微小顆粒，脫除效率70%以上，可確保濕式靜電除塵器出口的塵排放不高于5mg/Nm3。

（2）高效脫硫技術

國內電站鍋爐普遍采用高效脫硫技術。脫硫工藝通常有：石灰石-石膏濕法脫硫、海水脫硫、噴霧干燥法脫硫、爐內噴鈣尾部加濕活化器脫硫、電子束脫硫、氨法脫硫等。目前國內電站鍋爐大多采用高效石灰石-石膏濕法脫硫技術，在燃煤含硫量一定的條件下，脫硫效率可達到98%以上，最大程度降低SO2 的排放濃度。

（3）高效脫硝技術

目前國內電站鍋爐普遍采用的高效脫硝方案是爐內低NOx 燃燒技術+SCR煙氣脫硝技術，鍋爐出口NOx 排放濃度不超過200mg/ Nm3，脫硝效率85%以上，脫硝出口NOx 指標小于30mg/Nm3。

國內“污染物近零排放”技術的發展，為燃煤供熱鍋爐煙氣治理提供了借鑒和參考。

4 燃煤供熱鍋爐超凈排放應用實例

2006年，天津華苑供熱所為滿足城市供熱，建設了4臺58MW燃煤鏈條供熱鍋爐。由于鍋爐煙氣處理使用多管除塵器和麻石水膜脫硫工藝，難以滿足日益嚴格的環保要求，排放數據見表1。

表1 4臺燃煤鏈條鍋爐環保驗收時監測的煙氣排放數據

從以上數據看，鍋爐排放指標距離達到燃氣鍋爐的排放指標的要求相差較大。為使擴建的5臺58MW高效煤粉爐取得環保審批所需的污染物總量指標，根據環保部門的要求，在運行的4臺燃煤鏈條鍋爐也需進行超凈排放的改造。

從國內電站鍋爐使用超凈排放技術的經驗看，燃煤供熱鍋爐選擇超凈排放技術是可以達到燃氣鍋爐排放標準的。在經過充分論證后，首先開展的5臺58MW高效煤粉爐試點工程選擇的鍋爐煙氣處理方案為：SNCR+SCR脫硝，布袋除塵器作為一級除塵，石灰石——石膏濕法脫硫，并選擇濕式電除塵器作為二級除塵。為減少占地，節省投資，脫硫設計了兩套“三爐一塔”裝置。為保證設備可靠性，兩臺脫硫塔入口煙道安裝了聯通門，可以滿足三臺爐脫硫設備互為備用。上述5臺鍋爐在2015年底開始運行調試。監測結果見表2。

表2 環保監測部門煙氣監測數值

從監測數據看，擴建的5臺鍋爐排放符合設計要求，達到了超凈排放水平。

在上述成功的基礎上，目前4臺燃煤鏈條鍋爐煙氣治理工程也在實施。按照設計，煙氣治理選用了選擇性催化還原（SCR）脫硝+布袋除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫+濕式電除塵器技術方案。考慮到原有多管除塵器及麻石脫硫塔拆除后，場地狹小，脫硫采用了“四爐一塔”方案，立式濕式靜電除塵器布置在脫硫塔上方，有效解決場地狹小問題。

5 超凈排放的社會效益

華苑供熱所5臺58MW高效煤粉鍋爐和4臺58MW鏈條鍋爐采用超凈排放技術擴建、改建后，環境效益十分突出。工程實施后供熱能力增加了580萬平米，同時削減了污染物排放總量，其中氮氧化物削減193.97噸/年，二氧化硫削減172.79噸/年，煙塵削減178.9噸/年，為天津市節能減排做出了貢獻。

6 超凈排放技術應用中存在問題

通過擴建的5臺58MW高效煤粉爐試運行可以看出，超凈排技術應用于燃煤供熱鍋爐，在實際效果方面都是比較令人滿意的，但也存在著較為突出的問題：

（1）與原有燃煤供熱鍋爐所采用的多管除塵器和麻石水膜脫硫的簡易煙氣處理裝置相比較，煙氣超凈排放處理工藝系統較為復雜，自動化控制水平高，對運行及檢修人員的技術水平要求高，需要供熱企業加強員工的培訓，適應新設備要求。

（2）采用超凈排放技術在投資及占地等方面均較大，如原有供熱鍋爐房建設時沒有預留足夠的場地，煙氣超凈排放處理裝置很難布置。

（3）采用超凈排放技術運行成本較高，天津市現行供熱收費標準為25元/平米，采用超凈排放技術后，經初步計算供熱成本在27元/平米左右（低于天然氣供熱成本）。因此，為保證采用超凈排放的燃煤供熱鍋爐正常運行，需積極取得政府的支持和適當的經濟補貼。

7 結論

燃煤供熱鍋爐煙氣治理的工程實例表明，將電站鍋爐超凈排放技術應用于大型燃煤供熱鍋爐是可行的。由于我國煤炭資源較為豐富，燃煤供應可靠性高，采用超凈排放的燃煤供熱鍋爐對提高城市供熱可靠性非常重要。尤其是在已經聯網供熱的城市，在熱電聯產供熱、燃氣鍋爐供熱、燃煤鍋爐供熱并存的熱源結構中，當冬季天然氣供應緊張時，超凈排放的燃煤供熱鍋爐將發揮重要的調峰補充作用，可對維持城市供熱管網安全穩定供熱發揮不可替代的重要作用。

在目前供熱價格體系下，超凈排放的燃煤鍋爐需要政府給予適當的補貼，以確保供熱的安全穩定性。

[1]天津市供熱規劃.（2014～2020）天津市城市規劃設計院.

[2]中國燃煤電廠節能減排技術措施綜述.陳仁杰.華東電力設計院.

[3]4×58MW鏈條鍋爐項目竣工環保驗收監測報告.天津市環境監測中心.

[4]4×58MW鍋爐尾部煙氣凈化改造項目技術方案.浙江菲達環保公司.

[5]5×58MW高效煤粉鍋爐試點項目環評報告.天津市環評中心.

[6]火電廠大氣污染物排放標準.GB 13223-2011.

[7]鍋爐大氣污染物排放標準.DB 12/151-2003.