煙囪煙羽脫白技術在燃煤鍋爐的應用研究

賈囡囡

【摘 要】根據環保最新要求，燃煤發電鍋爐需執行煙塵≯5mg/m?、二氧化硫≯25mg/m?的排放標準。結合峰煤焦化鍋爐的生產實際，通過對脫硫、除塵的改造，消除煙囪白煙，達到SO2和煙塵的超低排放，以滿足國家最新的環保要求。

【關鍵詞】燃煤發電鍋爐；脫硫；除塵；煙囪白煙

1、研究的背景

隨著對環保的要求越來越嚴格，污染物的排放標準也在不斷降低。新《大氣污染防治法》的頒布實施，使國家對環境整治力度更加深入、更加規范。按照《邯鄲市2018年鋼鐵、焦化行業超低排放改造和無組織排放治理實施方案》和《河北省鋼鐵、焦化、燃煤電廠深度減排攻堅方案》文件要求，燃煤發電鍋爐需執行煙塵≯5mg/m?、二氧化硫≯25mg/m?的排放標準。因此，污染物的排放與控制，是當前迫切需要解決的問題。

2、重點要解決的問題

河北峰煤焦化有限公司廠內現采用石灰石-石膏法脫硫，脫硫后煙囪出口的飽和濕煙氣與溫度較低的環境空氣接觸時，飽和濕煙氣中的水蒸氣遇冷冷凝，與可凝結性顆粒物、煙塵等結合成凝結核，不斷積聚形成白霧。冬季溫度較低，更容易出現濕煙羽，夏天由于溫度高，出現濕煙羽的幾率大大降低，濕煙羽的嚴重程度與環境溫度和相對濕度有明顯關聯。濕煙氣攜帶的液滴中含有大量鹽類，排放煙氣中的水液滴蒸發后會產生數量龐大且粒徑微小的鹽類顆粒物，對環境產生負面影響。

按照《河北省鋼鐵、焦化、燃煤電廠深度減排攻堅方案》要求，采取煙控制等有效措施進一步減少鍋爐煙氣中的可凝結顆粒物排放。鼓勵采用先冷凝再加熱的方法消除石膏雨和有色煙羽。

3、方案的改造

3.1現有脫硫、除塵情況介紹

現脫硫工藝采用石灰石石膏濕法脫硫工藝技術，采用兩爐兩塔的配置方式，FGD能滿足最大工況下的煙氣處理量，以及公用的制漿、工藝水等公用系統及電、控系統。除塵工藝采用布袋除塵器，滿足標準20mg/Nm?，減小設備阻力，節省風機耗電量。

峰煤焦化濕法脫硫技術是將從除塵器出來的煙氣通過增壓風機進入換熱器，煙氣被冷卻后進入吸收塔，并與石灰石漿液相混合。漿液中的部分水份蒸發掉，煙氣進一步冷卻。煙氣經循環石灰石稀漿的洗滌，可將煙氣中95%以上的硫脫除，同時還能將煙氣中近100%的氯化氫除去。在吸收器的頂部，煙道氣穿過除霧器，除去懸浮水滴。離開吸收塔以后，在進入煙囪之前，煙氣再次穿過換熱器，進行升溫。石灰石-石膏稀漿從吸收塔沉淀槽中泵入安裝在塔頂部的噴嘴集管中，在稀漿沿噴霧塔下落過程中它與上升的煙氣接觸。煙氣中的SO2溶入水溶液中，并被其中的堿性物質中和，從而使煙氣中的硫脫除。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧（空氣中的氧）發生反應，并最終生成石膏，這些石膏在沉淀槽中從溶液中析出。其反應式如下：

SO2+H2O→H++HSO3-

H++HSO3-+1/2O2→2H++SO42-

CaCO3+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2

石膏稀漿由吸收塔沉淀槽中抽出，經濃縮、脫水和洗滌后先儲存起來，然后再用貨車運走。

鍋爐煙氣除塵采用旋風除塵器+布袋除塵器。除塵機理是使含塵氣流作旋轉運動，借助于離心力將塵粒從氣流中分離并捕集于器壁，再借助重力作用使塵粒落入灰斗。原除塵器經過一次改造，更換全部布袋、袋籠，加長設計，增加過濾面積，降低過濾風速至0.8m/min。布袋材質擬采用PPS+30%PTFE基布+PTFE浸漬，外表層采用進口超細纖維履膜，濾料克重580g/m2。袋籠采用無文丘里結構的格柵式防護板型式，減少阻力。凈氣室高度從237mm～500mm，調高到800mm，減少濾袋出口與凈氣室水平氣流間的阻力。在線清灰，定阻/定時混合清灰。

3.2脫硫、除塵改造

（1）原脫硫塔加高4米，并設置相應支撐及平臺爬梯。

（2）原脫硫塔出口煙道提升，配套設置煙道支撐。

（3）原脫硫塔四層噴淋上方新增一套噴淋層，與原有噴淋系統組成五層噴淋，增設一臺循環泵；此循環泵應與原循環泵并入一個系統。

（4）煙氣進口上方加2205材質托盤，并設置相應支撐；增加托盤裝置可優化二氧化硫處理效率。

（5）脫硫塔上部設置三層高效屋脊除霧器，并配套相應支撐及相應沖洗設施，以達到煙塵排放濃度要求。

（6）相關電氣設備改造。

（7）在新加漿液循環泵管道加裝豎直方向漿液冷卻器一套，并設置相應支撐及平臺爬梯。

（8）在出口總煙道內加裝煙氣再熱器一套，并配套設置支撐。

（9）更換原有兩臺風機電機、葉輪及改造控制系統（需委托原廠家改造或使用原廠配件），控制系統改造后出具改造圖，改造完成后除滿足本系統運行要求外預留1000pa壓力。

（10）購置安裝煙氣含濕量和溫度檢測、測量儀表，對煙氣含濕量和溫度等單獨進行連續實時監控。在整個煙氣脫白系統須設監測點，將溫度、流量和壓力等相關控制數據全部上傳到中控室電腦，實現中控室集中控制，正常運行時實現無人值守。

3.3改造后的工藝流程

漿液冷凝可將脫硫塔分成三個區域：

1、常溫蒸發區：采用常規（常溫）漿液噴淋系統，主要作用是煙氣脫硫吸收、漿液部分水份蒸發發生相變成為水蒸汽，使煙氣進入飽和狀態。

2、低溫冷凝區：采用低溫噴淋層，主要作用是通過向經過常溫蒸發脫硫吸收區處理過的飽和煙氣中噴入低溫漿液，水蒸汽發生相變轉化為液態，析出凝結水，減少煙氣濕度，強化脫硫除塵。

3、相變聚凝區：主要作用是在低溫凝結水的基礎上利用相變凝并、碰撞凝并等原理，促進灰塵微粒和霧滴凝并長大，并高效補集脫除。

煙氣進入脫硫塔后經過降溫后的漿液的噴淋煙溫降低，水蒸氣被冷凝收集，然后進入煙氣再熱器被加熱升溫至70℃以上后進入煙囪排放。冷凝器冷卻水系統設置一運一備的循環水泵。由于濕煙氣先被冷凝除水、除鹽，煙氣中含濕量減小，煙氣所需升溫幅度減小。

4、成果分析

峰煤焦化2×75t/h鍋爐消白及超低排放改造工程的建設不僅是環境保護的迫切需要和社會文明進步的標志，也是進一步完善企業功能的必要措施，通過環保意識的加強以及基地形象的提升，從而提高企業的競爭力。本工程對原脫硫塔進行改造，消除煙囪白煙，達到SO2和煙塵的超低排放，以滿足國家最新的環保要求，為企業創造了可觀的環保效益。

5、環保效益

峰煤焦化消白改造工程建設符合國家大氣污染物減排的政策，該項目的建成最大限度地發揮了鍋爐的使用效益，對改善當地大氣環境，以及對污染綜合治理都具有重要意義，使社會效益、環境效益和經濟效益和諧統一。

本工程設計年處理煙氣量為13.6億m?（按8000小時計算），項目投產后，年減排SO2量34噸，粉塵13.6噸。

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（作者單位：河北峰煤焦化有限公司）