燃煤電廠鍋爐超凈排放技術的改造研究

劉晏澤

（國能（天津）大港發電廠有限公司，天津 300272）

近年來，為促進國內經濟可持續進步和發展，更加追求清潔性能較好、效率較高的能源。不過，我國電力仍依據燃燒煤支撐，考慮到燃燒煤產電時存在環境污染問題，故需盡量降低燃燒煤產電廠所排出的污染氣體，依據超凈排放環保技術方法完成對鍋爐的改造升級，進而促進煤電環保綠色發展。

1 案例概述

以某燃煤電廠為例，具有2個300MW亞臨界供熱機組，能夠脫除硫體系、清除粉塵體系。未提供煙氣換熱器、增壓風機，具備煙氣旁路，可維持168h滿負荷運轉。依據現有脫除硫體系，脫除效率維持在95%，出口位置二氧化硫含量在200mg/m3及以下。由于現有脫除硫體系及清除粉塵體系不符合當前環境保護需求，二氧化硫排放量及粉塵排放量均需減少。故針對鍋爐實行超凈排放環保技術改造升級，盡量滿足現今環境保護需要。

2 依據超凈排放方法改造升級鍋爐計劃

2.1 改造升級參數

進口位置煙氣指數：干基時，煙氣量大概是119萬m3/h（實際O2，標準狀況）；濕基時，煙氣量大概是127萬m3/h（實際O2，標準狀況）；煙氣溫度值維持148℃；最大煙氣溫度值保持180℃；故障煙氣溫度值維持200℃；故障時長是20min。進口位置煙氣各種成分和成分占據比例：煙氣各種成分涵蓋氮氣、二氧化碳、氧氣、水分、二氧化硫，其中，氮氣占據比例70.64%，二氧化碳占據比例18.11%，氧氣占據比例7.27%，水分占據比例3.74%，二氧化硫占據比例0.23%。干基時，進口位置污染物量（6%O2，標準狀況）：二氧化硫處于3250mg/m3；粉塵在200mg/m3以下；三氧化硫在100mg/m3以下；氯化氫在80mg/m3以下；氟化氫在25mg/m3以下。

2.2 改造升級內容

（1）采取變徑塔對之前吸收塔予以更換；調節漿池區域直徑值處于14.0m，控制吸收位置直徑值處于11.5m，調節清除霧氣區域直徑值處于13.0m。

（2）在吸收塔中漿池位置增加區分區域調節器，對之前氧化空氣管網予以更換。

（3）各個吸收塔設有2個氧化風機，維持1個氧化風機正常工作，1個氧化風機備用；維持各個吸收塔中需要氧化處理空氣總量設置9600m3/h。

（4）在吸收塔進口煙道位置和最下面一層噴淋層前面增加設置2個多孔排布器。

（5）各個吸收塔設有4個噴淋層，添加4個循環泵，采取3個之前循環泵，調節流量處于5200m3/h；采取各新的循環泵，使流量調節至一小時6200mg/m3。

（6）除去之前2級清除霧氣器，增加3級屋脊狀清除霧氣器加1級管狀清除霧氣器予以更換；干基時，維持出口位置液滴量處于15mg/m3。

（7）除去之前吸收塔內側出頂處，更換成半頂出構造，對煙氣流動場所實行優化升級。

（8）在原煙道區域加設噴霧收塵裝置。

2.3 改造升級技術方法

（1）一塔設置兩個區域。之前脫硫設施采取石灰石-石膏濕方法脫硫形式，一塔存在一個區域。一塔一個區域可對脫硫設置予以簡化，為滿足氧化作用及吸收作用，應維持漿液對應pH值處于5.0～5.5，和最優值相距比較遠。在氧化方面，需犧牲粒徑大小及石膏純度值，形成的石膏純度值不夠，存在脫水方面難度；在吸收方面，無法改善脫硫功效，難以保證脫硫效率在99%以下。

針對存在的問題，實施鍋爐改造升級的時候，采取一塔設置兩個區域方法，注重對吸收塔漿池位置予以改造完善，保證一個塔漿池中能夠存在兩個差異性pH值環境區域，依次為氧化以及吸收供給條件。而且，氧化區域維持pH值處于一定范圍，有助于順利得到純度比較高的石膏成品；吸收區域保持pH值處于一定范圍，則可得到比較好的脫硫效率，保證脫硫效率增加到99%上。此外，循環漿液所停留時長減少，使停留時長下降至3min；降低脫硫體系運轉阻力，使阻力降低150～250Pa。同時，依據一塔設置兩個區域方法有助于后期檢測維修。漿池中不同區域pH值如表1。

表1 漿池中不同區域pH值

（2）改善漿液循環流動量。之前煙氣中二氧化硫含量、漿液pH值大小、吸收塔中漿液循環流動量、煙氣流動量之比和吸收塔中二氧化硫清除情況存在密切關系。對于脫硫效率干擾作用比較大的指數是漿液循環流動量。

對于鍋爐實施超凈排放改造時，依據漿液循環流動量予以改善，增加脫硫效率，進而符合環境保護理念及節能觀念。為維持最后脫硫效率大于等于99.2%，設定噴淋層數目是4個，保持漿液總體循環流動量處于21800m3/h，保證系統安全剩余量維持55%，顯著提升脫硫效率。

（3）設置高效率多孔排布器。針對鍋爐實行改造升級的過程中，增加設置高效率多孔排布器，漿液能夠于表層構成持液層，待煙氣流動到此處的時候，可形成持液層鼓起現象，從而加強煙氣吸收作用，針對煙氣實施有效洗滌，改善脫硫效果及清除粉塵作用。

（4）高效率清除霧氣方法。對于脫硫體系出口位置粉塵，常采取清除霧氣器帶著液滴欲與清除，故需設置高效率清除霧氣器，規避清除霧氣器出口位置液滴量提升情況，進而得到有效清除粉塵作用。在對鍋爐實施超凈排放改進的時候，加設高效率清除霧氣器葉片是帶孔鉤狀，采取更改間距情況和非象限排布狀況，促使清除霧氣器出口位置液滴量維持于15mg/m3及以內。而且，因為高效率清除霧氣器采取更改直徑大小的噴淋式沖洗水管，針對沖洗水管末處水壓值較為平穩的情況下，維持沖洗覆蓋占比高于150%，進而較高效率清除粉塵。

（5）規避煙氣短路方法。為改善脫硫效率以及清除粉塵效率，規避因為吸收塔上面塔壁位置形成煙氣短路情況，而干擾脫硫效果和清除粉塵作用，應結合使用規避煙氣短路方法。針對鍋爐實施超凈排放改善的時候，可采取兩種方式予以預防煙氣發生短路現象，首先，使提效環設在噴淋層之間，進而抵抗吸收塔上面塔壁位置煙氣出現短路情況，促使煙氣往中心位置實施流動，避免影響脫硫作用及清除粉塵效果；其次，使實心錐噴嘴設在吸收塔周圍，規避煙氣順吸收塔上面塔壁發生外露現象，且有效規避吸收塔上面塔壁受損情況，增加漿液有效利用狀況。

（6）進口位置噴出霧氣方法。當煙塵顆粒直徑大小存在差異的時候，依據尋常脫硫塔實行煙塵清潔作用存在不同，一般狀況下，待煙塵顆粒直徑大小在1μm以下的時候，清除煙塵效率低于40%；待煙塵顆粒直徑大小在3～5μm的時候，清除煙塵效率處于90%之上；待煙塵顆粒直徑大小在5μm以上的時候，清除煙塵效率保持100%。對于鍋爐實施超凈排放升級時，在吸收進口煙道位置增加設置噴出霧氣設施，依據噴出霧氣而引發煙塵下凝，進而提升煙塵顆粒直徑大小，增加脫硫噴淋層對于煙塵的清除效果。而且，采取規格適當的噴霧嘴，對于霧滴顆粒直徑、噴出霧氣噴嘴流量予以限制，促使煙塵下凝，改善煙塵清除效率。

3 改造升級效果

采取超凈排放方法完成鍋爐改造升級后，在脫硫方面，除硫效率提升高99.2%～99.4%；在除塵方面，清除粉塵效率增加到87%上。通過結合超凈排放方法實行鍋爐改造升級后，清除粉塵設施及脫硫設施符合環境保護要求及節能需求。

4 結語

綜上所述，結合某燃煤電廠案例，研究選用超凈排放方法改造升級鍋爐計劃，提出改造升級參數，明確改造升級內容，列舉改造升級技術方法，涵蓋一塔設置兩個區域、改善漿液循環流動量、設置高效率多孔排布器、高效率清除霧氣方法、規避煙氣短路方法、進口位置噴出霧氣方法等，得到了良好的改造升級效果，二氧化硫排放量和粉塵排放量得到明顯降低，可滿足環境保護要求。