鍋爐煙氣脫硫、脫硝履行方案評估

張司達

（盤錦市遼河流域污染防治工作辦公室遼寧盤錦124010）

鍋爐煙氣脫硫、脫硝履行方案評估

張司達

（盤錦市遼河流域污染防治工作辦公室遼寧盤錦124010）

通過對富騰公司鍋爐煙氣脫硫、脫硝改造方案的分析、評估，采取切實可行的煙氣凈化方案，以減少鍋爐煙氣中二氧化硫、氮氧化物的排放，減少對周圍環(huán)境的影響，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，同時也減少了排污費用的支出，實現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟、社會效益的統(tǒng)一。

脫硫；脫硝；評估

1　引言

富騰熱電公司是華錦化學工業(yè)股份有限公司自備電廠，是國控重點污染源企業(yè)，監(jiān)控對象是廢氣，主要污染物為二氧化硫、氮氧化物和煙塵。

公司現(xiàn)有三臺220t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐，兩臺410t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐，其中3臺220t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐的脫硫措施為氨法脫硫，工程設計脫硫率不小于97%；2臺410t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐的脫硫措施也為氨法脫硫，工程設計脫硫率不小于95%。現(xiàn)在兩套脫硫裝置運行過程中，脫硫效果不穩(wěn)定，且凈化煙氣帶液量較大，排放煙氣拖尾嚴重，裝置周圍地面布滿銨鹽結(jié)晶。為此，公司現(xiàn)擬對兩套脫硫裝置進行改造，以解決煙氣帶液量大、煙氣拖尾嚴重的問題。

公司現(xiàn)有5臺鍋爐暫時沒有脫硝設施，為了減輕NOx污染，使3臺220t/h循環(huán)流化床燃煤鍋爐、2臺410t/h高溫高壓循環(huán)流化床鍋爐滿足電廠大氣污染物排放新標準中NOx排放限值200mg/Nm3的要求，公司決定對5臺鍋爐實施脫硝改造。

2　煙氣脫硫改造方案評估

2.1技術評估

原有脫硫設施雖然采用氨法濕式脫硫工藝，但當初建設時完全照搬了傳統(tǒng)濕式石灰石法的脫硫機理，將氨法脫硫的三個反應過程（吸收、濃縮結(jié)晶和氧化）集中在一個空塔內(nèi)完成，采取了大循環(huán)、高噴淋量的吸收方式，不僅易導致氣溶膠超標，還增加了能耗。

采用已經(jīng)發(fā)展成熟的氨法脫硫進行改造即可滿足標準要求，又符合降低投資的原則，因此本次改造推薦采用新型濕式氨法脫硫工藝對原有設施進行改造。脫硫裝置在盡量不變原系統(tǒng)設備的前提下由原脫硫裝置改造。僅對脫硫系統(tǒng)進行改造，吸收劑氨水供給存儲系統(tǒng)及硫銨后處理系統(tǒng)沿用原系統(tǒng)。

2.2脫硫工藝設計

項目擬對現(xiàn)有5臺循環(huán)流化床鍋爐進行脫硫設施改造，按5臺鍋爐100%出力規(guī)模設計。

（1）脫硫工藝仍采用氨法脫硫工藝，脫硫系統(tǒng)的設備配置按照燃煤硫份按1.13%設計。（2）脫硫裝置采用三爐一塔（1、2、3號爐）和兩爐一塔（4、5號爐）設計，改造現(xiàn)有脫硫塔，兩套脫硫塔改造方式相同。將原有脫硫塔內(nèi)改成三層，分為煙氣洗滌降溫層、SO2的吸收層以及氨霧及水霧的去除段。煙氣在脫硫塔內(nèi)自下而上流動，吸收液自上而下噴淋，塔頂氨逃逸濃度小于10 mg/m3，霧滴濃度小于75mg/m3，脫硫效率能達到98%。（3）增加氧化循環(huán)槽以及相應設備，增加硫酸銨的氧化效率。（4）吸收劑為氨水，本項目自制吸收液氨水，氨水濃度為20%，由泵送入吸收塔內(nèi)。（5）硫銨后處理裝置包設有離心機、水利旋流器、流化床干燥機等設備，制成成品硫酸銨后外賣。（6）脫硫設備年利用8000h，與鍋爐同步運行。

2.3環(huán)境評估

2.3.1環(huán)境空氣影響分析

項目運營后SO2對敏感保護目標造成環(huán)境空氣污染均有所減輕，敏感保護目標區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀因本項目運營將會得到改善。年減排549.72t。

（1）煙塵影響分析。項目煙囪出口處粉塵的排放濃度為23.25 mg/m3,年排放粉塵量為312.48 t/a,排氣筒高度為70m和120m，粉塵排放濃度和排放速率符合《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996），對大氣環(huán)境影響很小。

（2）NH3和霧滴濃度影響分析。經(jīng)過與設計單位進行核實，本項目改造后煙囪出口NH3濃度小于10 mg/m3，霧滴濃度小于75 mg/m3，滿足《火電廠煙氣脫硫工程技術規(guī)范·氨法》中要求，對周邊環(huán)境影響較小。

（3）硫酸銨煙霧影響分析。項目改造后煙囪出口硫酸銨排放速率小于91kg/h和120 kg/h，滿足《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值要求。

2.3.2水環(huán)境影響分析

項目產(chǎn)生的脫硫水大部分回用，不外排，只有少量水分以蒸汽形式揮發(fā)，對周圍環(huán)境影響較小。

2.3.3噪聲環(huán)境影響分析

項目新增噪聲來源于工藝水泵、過濾泵、壓濾機等設備，設備產(chǎn)生的噪聲聲級范圍85～95 dB(A)，運行過程均在密閉房間內(nèi)，設備經(jīng)過廠房隔聲衰減、距離衰減，可滿足《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標準》中3類標準，

2.3.4固體廢物環(huán)境影響分析

項目建成后，除塵器收集的粉塵和硫酸銨成品全部外售，不會對外環(huán)境造成負面影響。

2.4經(jīng)濟評估

項目總投資2509萬元，建設主要基于保護環(huán)境的角度出發(fā)，解決脫硫效果不穩(wěn)定，且凈化煙氣帶液量較大，煙氣帶液量大、煙氣拖尾嚴重的問題，雖然經(jīng)濟效益不是十分明顯，但是，環(huán)境效益和社會效益十分顯著。

2.5評估結(jié)論

該項目技術先進、成熟，可有效解決本公司脫硫效果不穩(wěn)定，且凈化煙氣帶液量較大，排放煙氣拖尾嚴重，裝置周圍地面布滿銨鹽結(jié)晶等帶來的環(huán)境問題，環(huán)境效益和社會效益十分顯著。

3　煙氣脫硝改造方案評估

3.1技術評估

公司現(xiàn)有3臺220t/h鍋爐煙氣脫硝采用SNCR工藝，設計脫硝效率40%，NOx排放濃度減少到180mg/Nm3以下，2臺410t/h鍋爐煙氣脫硝采用“低溫燃燒+SNCR”工藝，低溫燃燒系統(tǒng)將NOx排放濃度控制到270mg/Nm3以下，再經(jīng)SNCR脫硝后，NOx排放濃度減少到162mg/Nm3以下，綜合設計脫硝效率46%。

3.1.1220t/h鍋爐脫硝改造

（1）SNCR是在沒有催化劑作用下向830℃～950℃爐膛中噴入還原劑，還原劑迅速熱解成NH3與煙氣中NOx反應生成N2。爐膛中會有一定量氧氣存在，噴入的還原劑選擇性的與NOx反應，基本不與氧氣反應。SNCR的還原劑一般為氨、氨水或尿素等。本項目采用氨水作為還原劑。

（2）整個SNCR系統(tǒng)可分為：還原劑存儲系統(tǒng)、霧化系統(tǒng)及噴射系統(tǒng)。還原劑存儲系統(tǒng)主要是儲藏、稀釋還原劑，通過計量泵將一定濃度的還原劑輸送給SNCR噴槍，再噴入爐膛。SNCR反應的化學原理如下：

SNCR工藝設計脫硝效率40%，氮氧化物排放濃度由300mg/Nm3降至180mg/Nm3。

3.1.2410t/h鍋爐脫硝改造

采用低溫燃燒系統(tǒng)+SNCR脫硝工藝改造

（1）SNCR工藝與220t/h鍋爐脫硝相同

（2）低溫燃燒系統(tǒng)改造

氮氧化物是指一氧化氮、二氧化氮以及少量的氧化二氮，燃燒任何化石燃料由于溫度高氧氣存在與空氣和燃料中的氮都會產(chǎn)生一定量的NOx。

燃燒過程中排放出來的NOx約90%是NO，5%～10%是NO2，1%是N2O。氮氧化物主要是通過三種路徑形成的：熱力型、快速型及燃料型。

熱力型NOx的形成對溫度有很強的依賴關系，在溫度超過1200℃時隨溫度的增加NOx的形成按指數(shù)規(guī)律增加，降低熱力型NOx可以通過對燃燒系統(tǒng)的控制來實現(xiàn)，通過控制燃料與空氣的混合來控制燃燒速度，從而降低燃燒最高溫度點的溫度以來降低熱力型NOx的形成。

快速型NOx是通過空氣中的氮和碳氫原子軒的反應生成的，快速型NOx產(chǎn)生量很少。

燃料型NOx是煤燃燒時產(chǎn)生NOX的主要來源，煤燃燒時約75%～90%的NOx是燃料型NOx。

循環(huán)流化床的NOx排放比傳統(tǒng)煤粉爐和爐排爐要低很多，主要是由于循環(huán)流化床鍋爐床溫一般情況下為870℃，而其它爐型則超過1100℃。此外循環(huán)流化床鍋爐采用分級燃燒也有效地降低了NOx的生成。

增加爐膛內(nèi)屏式受熱面。經(jīng)過計算采用增長水冷屏的技術方案，6片水冷屏每片長度增加3.1m可滿足要求。

低溫燃燒后的氮氧化物排放濃度由300mg/Nm3降至270mg/Nm3，SNCR工藝設計脫硝效率40%，經(jīng)SNCR脫硝后，氮氧化物排放濃度由270mg/Nm3降至162mg/Nm3。

3.2環(huán)境評估

3.2.1廢氣

工程為現(xiàn)有工程的環(huán)保改造工程，項目建成后，熱電分公司廢氣污染物NOx得到了大幅度削減，改善了周圍環(huán)境空氣質(zhì)量。

3.2.2廢水

本期脫硝改造工程正常工況下沒有廢水排放，但如果在事故狀態(tài)下，如卸氨時不慎泄漏，或氨儲罐故障檢修時，均有可能緊急排放氨氣，排放入氨氣稀釋槽中，將采取大量水噴淋稀釋，通過熱電公司雨排管網(wǎng)進入污水處理站進行初步處理，處理后的廢水進入華錦集團污水處理廠處理，一部分經(jīng)深度處理后回用于集團，一部分達標后經(jīng)六里河最后匯入雙臺子河。

3.2.3噪聲

本期脫硝改造工程中新建SNCR系統(tǒng)，新增氨水泵、除鹽水泵等高噪聲設備，脫硝裝置距離現(xiàn)有的南廠界最近，約為130m，氨水存儲區(qū)距離南廠界為210m，除鹽水泵房距離南廠界最近距離約60m。

經(jīng)預測，脫硝裝置對南廠界噪聲影響值為30.7dB(A)，不會導致西廠界噪聲超標；氨水存儲區(qū)設備噪聲對南廠界噪聲影響值為31.3dB(A)，除鹽水泵房設備噪聲對南廠界噪聲影響值為32.4dB (A)，不會導致南廠界噪聲超標。

3.3經(jīng)濟評估

項目總投資2105萬元，建設主要基于保護環(huán)境的角度出發(fā)，為了減輕NOX污染，滿足電廠大氣污染物排放新標準中NOX排放限值200mg/Nm3的要求，雖然經(jīng)濟效益不是十分明顯，但是，環(huán)境效益和社會效益十分顯著。

3.4評估結(jié)論

項目實施后，現(xiàn)有NOx排放量及最大落地濃度均有大幅度削減，環(huán)境效益顯著。

4　結(jié)語

通過鍋爐煙氣脫硫、脫硝方案的實施，可以大大減少二氧化硫、氮氧化物的排放，改善了環(huán)境空氣質(zhì)量，對人群健康做出較大貢獻，實現(xiàn)了環(huán)境效益、社會效益的統(tǒng)一。

[1]盤錦遼河富騰熱電有限公司清潔生產(chǎn)審核報告.2015,10.

[2]曾德醒.SNCR脫硝技術在循環(huán)流化床鍋爐中的應用.科技與生活,2010（20）.

[3]魏清高.“低氮燃燒+SNCR”工藝在燃煤鍋爐煙氣脫硝處理工程中的應用.廣東化工,2011（7）.