根據(jù)國(guó)家關(guān)于酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)的劃分,沈陽(yáng)市屬于二氧化硫污染控制區(qū)內(nèi),而沈陽(yáng)熱電廠位于沈陽(yáng)市城區(qū),治理和控制沈陽(yáng)熱電廠煙氣中的二氧化硫排放,對(duì)改善沈陽(yáng)市的環(huán)境空氣質(zhì)量有非常大的作用。沈陽(yáng)熱電廠3#爐煙氣脫硫工程采用投資低、占用空間小、脫硫效率高的循環(huán)半干法的脫硫工藝,并將成為東北地區(qū)中小型燃煤熱電廠煙氣脫硫改造的示范工程。

一、工程概況

根據(jù)沈陽(yáng)熱電廠3#爐實(shí)際運(yùn)行工況,確定了合適的脫硫工藝參數(shù),具體參數(shù)如下:

鍋爐最大耗煤量　　　　 31t/h
煤種含硫量             1.1%
反應(yīng)器進(jìn)口煙氣量       490000m3/h
反應(yīng)器進(jìn)口煙氣溫度     160℃
反應(yīng)器進(jìn)口含SO2量      2000mg/Nm3
反應(yīng)器進(jìn)口含塵濃度     23000mg/Nm3
反應(yīng)器進(jìn)口煙氣含濕量   8%
反應(yīng)器出口煙氣量       441000m3/h
反應(yīng)器出口煙氣溫度     68~72℃
反應(yīng)器進(jìn)口含SO2量      ≤300mg/Nm3
排煙含濕量             12%
電除塵出口煙氣含塵濃度 ≤91mg/Nm3
鈣硫比Ca/S             1.25%~1.30
脫硫效率               ≥85%

二、脫硫劑的選用

本工程所需要的脫硫劑采用符合NID工藝要求的成品生石灰。石灰粉要求其品質(zhì)為純度(CaO含量)≥85%,粒晶小于1mm。

三、NID脫硫工藝原理

NID技術(shù)是瑞典的ALSTONM公司開發(fā)的新穎的脫硫技術(shù),它借鑒了Drypac工藝的脫硫原理,克服了半干法使用制漿系統(tǒng)的種種弊端,開發(fā)出的NID技術(shù)既具有干法的廉介、簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),又有濕法的高脫硫效率,NID工藝的原理為利用生石灰粉CaO或熟石灰粉Ca(OH)2吸收煙氣中的SO2,反應(yīng)式為:

CaO+H2O→Ca(OH)2

Ca(OH)2+ SO2→CaSO3·1/2H2O + 1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O

鍋爐尾部排放的煙氣從底部直接進(jìn)入NID脫硫反應(yīng)塔,儲(chǔ)存于高位料倉(cāng)中的脫硫劑生石灰粉通過加水消化成Ca(OH)2,然后與電除塵下來的大量循環(huán)灰混合,進(jìn)一步加水增濕,使混合物料的水分約達(dá)5%,進(jìn)入NID的直煙道的反應(yīng)器中與鍋爐排放的煙氣均勻混合。由于大量的循環(huán)灰進(jìn)入反應(yīng)煙道,使混合物料有極大的蒸發(fā)表面,水分蒸發(fā)很快,在極短的時(shí)間內(nèi)使煙氣溫度從160℃下降至72℃左右,煙氣相對(duì)濕度很快增加到40%~50%,這是較好的脫硫工況:一方面有利于SO2分子溶解并離子化,另一方面使脫硫劑表面的液膜迅速變薄,利于SO2的傳質(zhì)擴(kuò)散,同時(shí)由于大量的循環(huán)灰,未反應(yīng)的Ca(OH)2進(jìn)一步參與循環(huán)脫硫,所以反應(yīng)器中Ca(OH)2的濃度很高,反應(yīng)器中的有效Ca/S比很大,且加水消化制得的新鮮Ca(OH)2具有很高的活性,這樣可以彌補(bǔ)反應(yīng)時(shí)間上的不足,能保證在1s左右的時(shí)間內(nèi)脫硫效率確保大于80%,從而使SO2與Ca(OH)2迅速反應(yīng),達(dá)到脫硫的目的。另外,由于脫硫劑是不斷循環(huán)的,脫硫劑的有效利用率高達(dá)95%以上。

反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的Ca(OH)2與飛灰隨煙氣進(jìn)入電除塵器前的機(jī)械式預(yù)除塵裝置,被除去50%的煙塵后進(jìn)入四電場(chǎng)電除塵器中;機(jī)械式預(yù)除塵裝置收集的反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的Ca(OH)2與飛灰一起直接落入硫化底倉(cāng)內(nèi),煙氣中大部分被電除塵器捕捉下來的反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的Ca(OH)2與飛灰一起,通過一、二電場(chǎng)下部的船型硫化斜槽送入預(yù)除塵裝置下部的硫化底倉(cāng)內(nèi),作為再循環(huán)灰進(jìn)入消化增濕器進(jìn)行循環(huán)使用;多余部分可通過硫化倉(cāng)下設(shè)置的小倉(cāng)泵送入廠區(qū)氣力輸灰總管;三、四電場(chǎng)收集下來的飛灰也由各灰斗下設(shè)置的倉(cāng)泵直接送入廠區(qū)氣力輸灰總管。經(jīng)脫硫、除塵后的煙氣由引風(fēng)機(jī)送入現(xiàn)有210m的高煙囪,與其他鍋爐的凈化煙氣混合排入大氣。

四、改造后的3#爐及全廠煙氣污染物排放量及影響

改造后熱電廠大氣污染物實(shí)際排放量與國(guó)家允許標(biāo)準(zhǔn)比較見圖25。

經(jīng)本工程煙氣改造后,3#爐煙氣污染的SO2和煙塵的排放量、排放濃度均大大小于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,而且使得全廠SO2的排放量、排放濃度也控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)(全廠為1143mg/Nm3,其中3#爐為256mg/Nm3)。3#4#爐電除塵經(jīng)改造后的效率提高,所以煙塵排放濃度大大低于排放標(biāo)準(zhǔn)。因此,包含1#2#爐的全廠總的煙塵排放濃度經(jīng)計(jì)算為267mg/Nm,滿足了GB13223—1996國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許排放量(Ⅱ時(shí)段)應(yīng)小于300mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)沈陽(yáng)市氣象站統(tǒng)計(jì)資料,穩(wěn)定度出現(xiàn)的頻率各季及全年均以D類出現(xiàn)頻率最高,F次之,E類出現(xiàn)的頻率也較多。按C、D、E、F級(jí)向不穩(wěn)定方向提一級(jí)即B、C、D、E級(jí)進(jìn)行。

改造工程實(shí)施后,在比較不利條件下(B、C類),煙塵和SO2最大一次濃度出現(xiàn)在煙囪下風(fēng)向的3.16~6.768km處,對(duì)城區(qū)有一定影響,但煙塵最大一次濃度為:0.02186mg/Nm3,SO2最大一次
濃度為: 0. 0797mg/Nm3,分別只占國(guó)標(biāo)(GB3095—1996)大氣環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(煙氣0.30mg/Nm3, SO2:0.50mg/Nm3)的7.28%和15.95%,故對(duì)城區(qū)影響很小。在出現(xiàn)頻率較大的D、E類穩(wěn)定度下,最大一次濃度出現(xiàn)在煙囪風(fēng)向40~100km開外的地方,對(duì)城區(qū)已基本無影響。

五、結(jié)論

(1)應(yīng)用于沈陽(yáng)熱電廠的NID脫硫工藝,脫硫效率、粉塵排放都是成功的;采用集中控制方式PLC閉環(huán)控制系統(tǒng)和煙氣監(jiān)測(cè)排放系統(tǒng),自動(dòng)化程度高且穩(wěn)定可靠。

(2)脫硫煤灰渣的水分量小于2%,適宜用氣力輸送。

(3)經(jīng)過合理的選型和選用先進(jìn)的級(jí)配方式和控制電源等,運(yùn)行及測(cè)試表明:電除塵器用于以收集高濃度的脫硫粉塵是沒有問題的,能達(dá)到連續(xù)排放20~60mg/Nm3。

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