五陽熱電廠鍋爐煙氣超低排放工藝優(yōu)選及工程應(yīng)用

連曉芳

（潞安礦業(yè)（集團(tuán)）公司五陽熱電廠，山西長治 046200）

0 引言

隨著我國環(huán)境形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，為了保護(hù)生態(tài)平衡，凈化環(huán)境，2017年2月17日，國家環(huán)保部等十個(gè)部委、省、市人民政府聯(lián)合下發(fā)文件《關(guān)于印發(fā)〈京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案〉的通知》，方案要求涉及到的地市10月底前燃煤發(fā)電機(jī)組（含自備電廠）全部達(dá)到超低排放，未達(dá)標(biāo)的全部停產(chǎn)。而五陽熱電廠改造前煙囪煙氣含塵濃度大約為40 mg/Nm3，NOX濃度大約為200 mg/Nm3，SO2濃度大約160 mg/Nm3，污染嚴(yán)重，影響環(huán)境；為響應(yīng)國家環(huán)保號(hào)召，潞安礦業(yè)（集團(tuán)）公司五陽熱電廠投資6 500萬元，改造4臺(tái)75 t/h CFB鍋爐（鍋爐煙氣超低排放工程），以保證鍋爐煙囪煙氣含塵濃度5 mg/Nm3，NOX濃度50 mg/Nm3，SO2濃度35 mg/Nm3，汞及其化合物排放 0.03 mg/Nm3，（標(biāo)態(tài)，干基，6%O2）[1-3]，改造后滿足排放要求。

1 鍋爐煤種及煙氣參數(shù)概況（見表1、2）

表1 五陽熱電廠煤種參數(shù)

表2 五陽熱電廠爐出口煙氣參數(shù)

2 鍋爐煙氣超低排放工藝

2.1 鍋爐煙氣超低排放（兩種）工藝

2.1.1 鍋爐煙氣超低排放濕法工藝（見表3）

表3 鍋爐煙氣超低排放改造工藝（濕法）

2.1.2 鍋爐煙氣超低排放干法工藝（見表4）

表4 鍋爐煙氣超低排放改造工藝（干法）

2.2 鍋爐煙氣超低排放工藝對(duì)比

（1）技術(shù)路徑對(duì)比：從技術(shù)成熟度、可靠性看，濕法早期在國內(nèi)大型火力發(fā)電廠中應(yīng)用較多，但其系統(tǒng)龐大復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用較高，且產(chǎn)生的脫硫廢水中氯離子濃度較高；干法脫硫除塵一體化工藝在國內(nèi)外大中小型鍋爐中均有相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用業(yè)績，最高應(yīng)用的機(jī)組容量達(dá)660 MW，其系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)行方便，技術(shù)也非常成熟。

（2）投資成本對(duì)比：濕法系統(tǒng)的組成設(shè)備多，防腐處理、廢水處理以及濕式電除塵器造價(jià)高。干法簡(jiǎn)單，無需防腐處理，投資造價(jià)低。濕法投資規(guī)模比干法要大，資金投入較多。

（3）運(yùn)行維護(hù)成本對(duì)比：由于濕法設(shè)備比較多，電耗、水耗比較大，增加了廢水處理成本和煙囪定期防腐大修成本，運(yùn)行維護(hù)成本遠(yuǎn)大于干法。

（4）環(huán)保方面對(duì)比：濕法脫硫過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢水，由于脫除的汞等重金屬污染物全部進(jìn)入廢水中，必須進(jìn)行單獨(dú)處理，難以實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”；干法過程干態(tài)，無廢水產(chǎn)生，為真正的“零排放”。

（5）建設(shè)工期對(duì)比：濕法改造必須對(duì)煙囪進(jìn)行防腐處理，需要停產(chǎn)或新建臨時(shí)煙囪。停產(chǎn)會(huì)中斷對(duì)五陽煤礦的供熱，新建煙囪需向當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門備案，建設(shè)工期較長。干法不需要停產(chǎn)，建設(shè)工期短。

（6）建設(shè)場(chǎng)地方面對(duì)比：五陽熱電廠在建廠初期，環(huán)保設(shè)施系統(tǒng)占地面積小。濕法脫硫設(shè)備多，需要的場(chǎng)地大，電廠目前的場(chǎng)地不能滿足要求。干法為一體化設(shè)備，占地面積小，適合五陽熱電廠現(xiàn)有場(chǎng)地情況。

2.3 鍋爐煙氣超低排放投資費(fèi)用對(duì)比（見表5、6、7、8）

表5 干法超低排放投資費(fèi)用

表6 濕法超低排放投資費(fèi)用

表7 鍋爐煙氣超低排放運(yùn)行費(fèi)用對(duì)比

表8 鍋爐煙氣超低排放維護(hù)費(fèi)用對(duì)比

2.4 鍋爐煙氣超低排放工藝的選擇

綜合考慮工程技術(shù)先進(jìn)性、投資成本、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用、建設(shè)工期、改造場(chǎng)地及實(shí)際達(dá)到的環(huán)保效果等各方面因素，決定采用干法工藝(爐內(nèi)噴鈣+脫硫除塵一體化干法工藝方案）。

3 超低排放干法工藝方案（圖1）

圖1 五陽熱電廠干法工藝流程

3.1 脫硝工藝方案

脫硝系統(tǒng)改造包括鍋爐低氮燃燒系統(tǒng)+原有SN?CR脫硝系統(tǒng)升級(jí)改造。

（1）通過低氮燃燒技術(shù)（包括鍋爐燃燒調(diào)整、二次風(fēng)調(diào)整、旋風(fēng)分離器改造等），使鍋爐SNCR入口NOx濃度降低至120 mg/Nm3（干基，6%O2）以下。

（2）對(duì)現(xiàn)有SNCR脫硝裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，通過優(yōu)化噴射流場(chǎng)及增加相應(yīng)設(shè)備，增加噴入點(diǎn)數(shù)量（現(xiàn)有噴槍數(shù)量為每爐6只），最終在氨氮比不超過2.5的前提下，提高脫硝效率到75%以上。

（3）通過改造使鍋爐煙氣出口NOx的排放值＜50 mg/Nm3（干基，6%氧量）。

3.2 脫硫工藝方案

脫硫系統(tǒng)改造包括爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)+脫硫除塵一體化工藝。

（1）采用爐內(nèi)噴鈣干法系統(tǒng)（一級(jí)脫硫），使鍋爐脫硫除塵一體化工藝入口的SO2濃度降低至100 mg/Nm3（干基，6%O2）以下。

（2）二級(jí)脫硫采用脫硫除塵一體化工藝，最終使煙囪SO2排放值＜35 mg/Nm3（干基，6%O2）。

3.3 除塵工藝方案

除塵系統(tǒng)改造包括原除塵系統(tǒng)升級(jí)改造+脫硫除塵一體化工藝。

（1）通過采用布袋除塵器（一級(jí)布袋除塵器）升級(jí)改造，使脫硫除塵一體化工藝入口粉塵濃度降低至20 mg/Nm3（干基，6%O2）以下。

（2）二級(jí)除塵采用脫硫除塵一體化工藝，最終使煙囪中粉塵排放值＜5 mg/Nm3（干基，6%O2）。

4 超低排放干法結(jié)果分析

4.1 超低排放干法結(jié)果分析（見表9、10）

表9 4臺(tái)爐煙囪污染物取樣值

表10 4臺(tái)爐鍋爐爐膛溫度取樣值

根據(jù)表9可以得出：通過改造五陽熱電廠4×75 t/h CFB鍋爐煙氣脫硫、脫硝、除塵工程，可以滿足鍋爐煙氣超低排放要求。根據(jù)表10可以得出：相同的鍋爐出力，隨著鍋爐床溫的提高，煙囪氮氧化物排放隨之提高，特點(diǎn)在980℃左右時(shí)，煙囪氮氧化物排放顯著提高，驗(yàn)證了循環(huán)流化床鍋爐超過950℃（床溫一般控制在850℃～950℃之間）時(shí)，鍋爐氮氧化物顯著提高。床溫對(duì)二氧化硫、粉塵影響不明顯。

4.2 超低排放干法單爐改造結(jié)果

3#爐超低排放改造結(jié)果見圖2。

圖2 五陽熱電廠3#爐超低排放改造結(jié)果

（1）3#爐改造后鍋爐煙氣含塵量濃度5.79 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（2）3#爐改造后鍋爐煙氣含NOX濃度為39.87 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（3）3#爐改造后鍋爐煙氣含SO2濃度為2.38 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

4#爐超低排放改造結(jié)果見圖3。

圖3 五陽熱電廠4#爐超低排放改造結(jié)果

（1）4#爐改造后鍋爐煙氣含塵量濃度為5.47 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（2）4#改造后鍋爐煙氣含NOX濃度為39.78 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

（3）4#改造后鍋爐煙氣含SO2濃度為1.86 mg/Nm3，滿足超低排放要求。

5 結(jié)論

（1）潞安礦業(yè)（集團(tuán)）五陽熱電廠干法脫硫工藝比濕法脫硫工藝優(yōu)勢(shì)多。

（2）潞安礦業(yè)（集團(tuán)）五陽熱電廠通過改造脫硫、脫硝、除塵能夠滿足鍋爐煙氣超低排放要求（煙氣含塵濃度 5 mg/Nm3，NOX濃度 50 mg/Nm3，煙氣含二氧化硫濃度 35 mg/Nm3）。

（3）潞安礦業(yè)（集團(tuán)）五陽熱電廠鍋爐煙氣超低排放改造工程對(duì)環(huán)保有益。