循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造可行性分析

李躍軍(唐山三友化工股份有限公司， 河北 唐山 063305)

循環(huán)流化床鍋爐超低排放改造可行性分析

李躍軍(唐山三友化工股份有限公司， 河北 唐山 063305)

2016年1月1日起河北省所有燃煤電廠開始實施超低排放限值，本文針對3х240T/H循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行超低排放的改造,通過分析脫硝以及超低粉塵監(jiān)測技術(shù),進(jìn)一步綜合改造后現(xiàn)場測試的效果,來論證循環(huán)流化床鍋爐超低排放的有效性和可行性。

油價時代；油田企業(yè)；投資項目

0 引言

根據(jù)河北省2015年7月21日發(fā)布的地方標(biāo)準(zhǔn)《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB13/2209-2015)的相關(guān)要求，2016年1月1日起河北省所有燃煤電廠開始實施超低排放限值，1#、2#、3#循環(huán)流化床鍋爐執(zhí)行煙塵濃度≤10mg/m3，SO2排放濃度≤35mg/m3，NOx排放濃度≤100mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此如果要滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)，我公司必須對1#、2#、3#循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行脫硝、脫硫及除塵系統(tǒng)超低排放改造。

1 超低改造前設(shè)備工藝

2014年，我公司對1-3#循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行了煙氣脫硫改造，采用堿渣濕法脫硫技術(shù)，并增設(shè)濕法靜電除塵器，脫硫效率為98.67%。改造前1-3#循環(huán)流化床鍋爐煙氣經(jīng)四電場電除塵+堿渣濕法脫硫+濕式靜電除塵+煙囪排放。煙氣排放情況：煙塵≤20 mg/m3，二氧化硫≤50 mg/m3，氮氧化物≤200 mg/m3

2 改造方案

2.1 改造內(nèi)容

1#-3#循環(huán)流化床鍋爐2014年底完成堿渣濕法脫硫改造后，通過加強(qiáng)對脫硫劑堿渣品質(zhì)的監(jiān)測和調(diào)整，二氧化硫排放濃度可以達(dá)到35毫克限值要求，因此脫硫系統(tǒng)不再改造。除塵設(shè)施通過增加濕式電除塵改造后，按設(shè)計要求，基本上可以達(dá)到超低限值10毫克的要求，但是，由于粉塵在線監(jiān)測儀精度無法滿足測量要求，必須對粉塵在線監(jiān)測儀進(jìn)行升級改造。

2.2 脫硝系統(tǒng)改造方案

2.2.1 氮氧化物生成原理

循環(huán)流化床鍋爐燃燒過程中氮氧化物的生成量與鍋爐爐膛的燃燒溫度和空氣過量空氣系數(shù)有關(guān)。鍋爐燃燒狀態(tài)下產(chǎn)生的氮氧化物分為兩種，一種是燃料型氮氧化物，一種是熱力型氮氧化物，熱力型氮氧化物的產(chǎn)生與鍋爐內(nèi)燃燒溫度有關(guān)，燃燒溫度越高，熱力型氮氧化物越高。循環(huán)流化床鍋爐爐膛燃燒溫度比煤粉爐要低，熱力型氮氧化物產(chǎn)生量較少。燃料型氮氧化物的形成主要分成兩步：第一步：在燃燒狀態(tài)，燃料中含有的雜環(huán)氮化物等受到加熱后分解為HCN或NH3，然后隨著揮發(fā)分釋放出來。第二步，HCN或NH3在氧化的氣氛下轉(zhuǎn)化為氮氧化物，燃料型氮氧化物的轉(zhuǎn)化率和生成量取決于鍋爐爐膛的燃燒溫度，燃燒溫度較高時，燃料中的氮將以氮氧化物形式揮發(fā)出來，燃燒溫度較低時，燃料中的氮將殘留在灰渣中。

根據(jù)2013年8月，《燃料科學(xué)與技術(shù)》期刊刊登的《節(jié)能型循環(huán)流化床鍋爐底氮氧化物排放的分析》可知，當(dāng)循環(huán)流化床鍋爐溫度控制在900℃，且當(dāng)煤中含氧量不高時(低于0.9%)，NOx排放濃度可低于100mg/m3。

2.2.2 改造方案

將脫硫塔前、四電場靜電除塵器后引風(fēng)機(jī)出口處含氧量低的煙氣引至鍋爐一次風(fēng)機(jī)入口處，作為流化風(fēng)吹入爐膛進(jìn)行燃燒，送風(fēng)管道規(guī)格為Φ720×5，且在吸風(fēng)機(jī)出口管道匯合處之后增加閥門，用于風(fēng)量的調(diào)節(jié)。改造后可有效控制循環(huán)流化床鍋爐溫度在900℃左右，根據(jù)項目用煤煤質(zhì)分析，項目煤中含氮量低于0.9%，NOx排放濃度可低于100mg/m3。具體流程工藝圖見圖1。

圖1 乏氣改造流程圖

2.3 粉塵在線監(jiān)測儀升級方案

我公司原有粉塵在線監(jiān)測儀為國產(chǎn)LDM-100型激光粉塵儀，該粉塵儀是通過測定激光透射煙氣后的光強(qiáng)與原來入射光強(qiáng)的比值，實現(xiàn)對各類過程管道、排放煙道中的煙氣濁度和粉塵濃度進(jìn)行實時、連續(xù)檢測。

該粉塵儀測量量程0～100mg/m3,由于超低排放標(biāo)準(zhǔn)已將粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)降至10mg/m3，該粉塵儀受粉塵顆粒物在煙氣中的粒徑分布影響較大，且監(jiān)測精度較低，煙氣粉塵儀兩側(cè)的透視鏡片經(jīng)常被蒸汽、粉塵污染，不適用濕度較大煙氣的煙氣測量，因此，此種監(jiān)測方式的監(jiān)測精度無法滿足粉塵的超低排放監(jiān)測要求。

針對濕煙氣中含水量高，存在結(jié)露的工況環(huán)境，我公司選用PM-1820WS型超低粉塵儀，該粉塵儀通過伴熱的采樣探頭將煙氣進(jìn)行抽取，在干燥狀態(tài)下對粉塵濃度進(jìn)行測量，有效的避免了濕式電除塵后煙氣凝結(jié)、濕度過大對粉塵測量精度的影響，可以精確的測量飽和狀態(tài)下煙氣，不受濕度影響。該粉塵儀測量原理采用激光散射法，激光打到粉塵上，產(chǎn)生散射光，散射光通過光電轉(zhuǎn)換將電流信號轉(zhuǎn)化為粉塵測量濃度信號。

3 效果分析

循環(huán)流化床鍋爐的燃煤參數(shù)控制如下：發(fā)熱量4300～4700 Kcal、灰份25%～30%、外水10%、硫份0.8%以下。

鍋爐負(fù)荷170噸/小時以上時，控制一次風(fēng)室壓力13～15.5kPa，床溫以測量高點為準(zhǔn)，控制在960度以下，控制省煤器出口氧量3%～5%。

鍋爐負(fù)荷170噸/小時以下時，控制一次風(fēng)室壓力13～15.3kPa，床溫以測量高點為準(zhǔn)，控制在900度以下，控制省煤器出口氧量3%～4%。

通過對鍋爐進(jìn)行以上改造和調(diào)整，鍋爐出口氮氧化物排放濃度可以穩(wěn)定控制在70～90mg/m3。從改造后實驗數(shù)據(jù)中可以看出，1#-3#循環(huán)流化床鍋爐完成低氮燃燒器改造后，NOx的排放濃度由原來的200mg/Nm3左右降低了55%～65%，脫硝運行的整體性能有所改善。循環(huán)流化床鍋爐乏氣改造項目一次性投資共計30萬元，該項目投資將比同類型鍋爐進(jìn)行SNCR脫硝改造節(jié)省投入成本500萬，排污費每年節(jié)省100萬元。

超低粉塵儀升級改造完成后，儀器數(shù)值顯示，濕式電除塵出口粉塵濃度穩(wěn)定控制在3～8mg/Nm3，說明我公司脫硫塔出口安裝濕式電除塵的方案是可行的。

根據(jù)唐山市重大活動及重污染天氣限產(chǎn)方案規(guī)定，通過超低排放改造的燃煤電廠，將不再受限產(chǎn)方案約束，有利的保障了公司穩(wěn)定生產(chǎn)。

4 結(jié)論和建議

循環(huán)流化床鍋爐通過乏氣改造后，雖然氮氧化物排放濃度已經(jīng)達(dá)標(biāo)，但是由于煤倉堵煤、給煤機(jī)檢修、返料檢修等引起的氮氧化物折算值超標(biāo)現(xiàn)象還是比較頻繁，因此鍋爐運行還需要對設(shè)備加強(qiáng)維護(hù)，減少折算值超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生。

鍋爐煙氣通過濕法脫硫改造后，煙氣一直通過臨時排放煙囪排放，超低粉塵儀臨時安裝在臨時排放煙囪上，由于儀器靈敏度高，安裝位置離排放口太近，如遇刮風(fēng)、下雨、沙塵暴等惡劣天氣，粉塵濃度波動較大，因此建議煙囪防腐改造后，將儀器安裝在水平煙道煙氣平流段，以避免其他不良影響。

總之，鍋爐通過超低排放改造后，設(shè)備的穩(wěn)定運行非常重要，操作人員需要在運行中摸索出設(shè)備的最佳運行參數(shù)，最終滿足現(xiàn)有超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

[1]李競岌，楊海瑞，呂俊復(fù)，張建春，曹培慶，趙勇鋼，白楊.節(jié)能型循環(huán)流化床鍋爐底氮氧化物排放的分析[J].燃料科學(xué)與技術(shù)，2013.8.

[2]韓寶彬.淺談鍋爐燃燒調(diào)整對氮氧化物排放的影響[J].機(jī)電信息，2015.12.

[3]關(guān)于印發(fā)唐山市燃煤發(fā)電機(jī)組超低排放升級改造專項行動實施方案的通知[M].

[4]關(guān)于調(diào)整排污費收費標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)問題的通知[M].冀發(fā)改價格[2014]1717號.

[5]河北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 河北省環(huán)保廳 DB 13/2209—2015燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S].2015.

[6]安立芬，陳術(shù)義.污染物排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)CEMS3000在TDI的應(yīng)用[J].河北化工,2009.

李躍軍(1982-)，男，河北石家莊人,工程師，主要從事熱電分公司煙氣脫硫、脫硝技術(shù)管理工作。