摘要：介紹了同煤集團(tuán)廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司超低排放改造的燃煤鍋爐房基本運行情況和煙氣超低排放改造的主要技術(shù)途徑，詳細(xì)分析了該方案的技術(shù)創(chuàng)新路線以及改造效果，對化工行業(yè)燃煤鍋爐煙氣超低排放改造的前景進(jìn)行了展望。

燃煤鍋爐使用過程中會產(chǎn)生大量的氮氧化物、二氧化硫以及煙塵。這些污染物如果直接排放到大氣中會嚴(yán)重影響周邊空氣質(zhì)量，影響居民正常生活。通過煙氣治理技術(shù)使鍋爐達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，既能符合國家對大噸位燃煤鍋爐煙氣排放的要求，又能改善大氣環(huán)境，是促進(jìn)企業(yè)生存、持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

1工程概況

同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司原動力站設(shè)計為年產(chǎn)60萬噸甲醇項目的配套公用工程設(shè)施。建設(shè)規(guī)模為3×130t/h高溫高壓循環(huán)流化床（CFB）鍋爐，1×25MW高溫高壓抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機，1×3MW飽和背壓式汽輪發(fā)電機。為使其煙氣污染物排放濃度達(dá)到超低排放，需增建煙氣凈化系統(tǒng)。改造前與改造后煙氣治理工藝概述如表1。

2改造設(shè)計方案

脫硫除塵、脫銷裝置設(shè)計煙氣參數(shù)如表2。

2.1脫硝部分

脫硝裝置包括低氮燃燒、SNCR脫硝以及爐后協(xié)同脫硝系統(tǒng)（COA）、DCS控制和超低排放的所有系統(tǒng)（包括主工藝系統(tǒng)、采暖通風(fēng)、給排水、電氣、控制、在線監(jiān)測、防腐保溫、消防）和建（構(gòu)）筑物。

表2脫硫除塵裝置設(shè)計參數(shù)（單臺爐）

2.1.1低氮燃燒

脫硝工藝首先進(jìn)行低氮燃燒改造。本次項目低氮改造只進(jìn)行熱態(tài)調(diào)試，確定鍋爐一二次風(fēng)的風(fēng)量配比，確定二次風(fēng)三級送風(fēng)的各級風(fēng)量比，以達(dá)到控制和降低氮氧化物起始濃度。預(yù)期目標(biāo)是在鍋爐工況穩(wěn)定情況下，將氮氧化物控制在120mg/Nm3以內(nèi)。

2.1.2脫硝系統(tǒng)

新建脫硝綜合樓，氨水儲罐、除鹽水箱、爐后COA脫硝設(shè)備布置在脫硝綜合樓內(nèi)。為使本項目脫硝系統(tǒng)可以實現(xiàn)由鍋爐原始排放濃度200mg/Nm3降低至最終排放濃度50mg/Nm3以下，選用氨水為SNCR脫硝還原劑；爐后協(xié)同脫硝效率需≥50%，選用亞氯酸鈉（25%）為脫硝劑。

SNCR脫硝效率達(dá)到60%，裝置出口氨逃逸率≤8mL/m3。在SNCR脫硝系統(tǒng)出口安裝煙氣實時監(jiān)測裝置（CEMS系統(tǒng)），具有遠(yuǎn)方監(jiān)測顯示功能，監(jiān)測參數(shù)包括以下項：NOx、O2、氨逃逸等。

工藝包含以下系統(tǒng)：

（1）稀釋系統(tǒng)

新建一套氨水溶液存儲及供應(yīng)系統(tǒng)，氨水采用20%濃度，通過管道或者槽車運至界區(qū)內(nèi)，氨水溶液通過輸送泵送至脫硝計量分配模塊，輸送泵設(shè)置2臺一用一備。溶液與稀釋水混合稀釋后才允許噴射入鍋爐內(nèi)。

稀釋用水采用除鹽水。稀釋系統(tǒng)三臺爐共用，稀釋水泵設(shè)置2臺一用一備。氨水溶液系統(tǒng)設(shè)置過濾器，以防噴槍堵塞。

（2）計量分配系統(tǒng)

每臺鍋爐宜配置1套計量分配系統(tǒng)。計量分配系統(tǒng)就近布置在噴射系統(tǒng)附近鍋爐平臺上，以焊接或螺栓的形式固定。

（3）背壓控制回路

背壓控制回路通過調(diào)節(jié)閥能調(diào)節(jié)供料泵為計量裝置供應(yīng)氨水所需的穩(wěn)定流量和壓力，背壓控制閥設(shè)置一套。

（4）還原劑噴射系統(tǒng)

還原劑噴射系統(tǒng)的設(shè)計能適應(yīng)鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量（BMCR）30％～100％之間的任何負(fù)荷持續(xù)安全運行，并能適應(yīng)機組的負(fù)荷變化和機組啟停次數(shù)的要求。噴射器有足夠的冷卻保護(hù)措施，以使其能承受反溫度窗口的溫度，而不產(chǎn)生任何損壞。經(jīng)混合及計量的脫硝劑進(jìn)入專用噴槍，噴槍均勻充分霧化，同時充分考慮噴槍材質(zhì)的耐磨蝕性和耐腐蝕性。噴嘴、噴槍、冷卻風(fēng)套管最高工作溫度1000℃，其選材有耐磨、抗高溫及防腐特性，能承受反溫度窗口區(qū)域的最高溫度和高灰，而無短期損壞。

2.1.3爐后協(xié)同脫硝裝置

三臺爐設(shè)置一套與干法脫硫工藝相結(jié)合的煙氣脫硝裝置。脫硝劑為以亞氯酸鈉為主的溶液，COA低溫協(xié)同脫硝工藝主要包括卸料系統(tǒng)、液相脫硝劑存儲及輸送系統(tǒng)、脫硝劑噴射系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)等。其中循環(huán)流化床半干法脫硫塔是COA工藝最重要、最關(guān)鍵的系統(tǒng)，脫硫塔中完成NO的氧化反應(yīng)以及NO2的中和吸收反應(yīng)。

本項目3臺爐相鄰布置，共用一座COA脫硝間，氧化劑統(tǒng)一存儲，集中供應(yīng)，COA系統(tǒng)脫硝效率按50%設(shè)計。

（1）卸料系統(tǒng)

采用液相COA工藝，脫硝氧化劑為10%～25%亞氯酸鈉溶液（外購）。

（2）脫硝劑存儲、激活及輸送系統(tǒng)

設(shè)置一個溶液存儲罐，滿足鍋爐24h的使用量需求，亞氯酸鈉溶液通過溶液輸送泵進(jìn)入溶液計量系統(tǒng)，通過與激活劑泵供的激活劑進(jìn)一步激活，并完成對噴射溶液的計量控制。

（3）脫硝劑噴射系統(tǒng)

脫硝劑噴射系統(tǒng)主要由溶液管道及噴槍組成，噴射點位于吸收塔入口煙道。

（4）壓縮空氣系統(tǒng)

壓縮空氣主要用于溶液的霧化，以及噴槍的吹掃。

2.2脫硫部分

2.2.1脫硫系統(tǒng)技術(shù)路線

循環(huán)流化床干法超低排放裝置采用負(fù)壓運行方式以及一爐一套獨立的系統(tǒng)。吸收塔內(nèi)介質(zhì)流動性好，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行徹底。吸收塔內(nèi)部材料能經(jīng)受混合物的劇烈摩擦，內(nèi)壁還能避免混合物的粘結(jié)。脫硫后除塵器采用低壓旋轉(zhuǎn)脈沖布袋除塵器，噴吹壓力小于0.1MPa。吸收劑采用生石灰粉，經(jīng)過干式石灰消化器消化后，熟粉輸送至消石灰倉，然后根據(jù)脫硫需要，調(diào)節(jié)吸收劑加入到吸收塔中進(jìn)行脫硫反應(yīng)。

循環(huán)流化床干法超低排裝置設(shè)有清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)流化床干法超低排裝置的負(fù)荷范圍能滿足主機負(fù)荷在35%～100%的范圍變化，且在負(fù)荷調(diào)整時有良好的、適宜的調(diào)節(jié)特性，在主機運行的條件下能可靠和穩(wěn)定地連續(xù)運行。循環(huán)流化床干法超低排裝置投運時，脫硫后引風(fēng)機入口處煙氣溫度高于煙氣露點溫度15℃以上。

2.2.2吸收塔

吸收塔采用流化床超低排放吸收塔技術(shù)，吸收塔保證有足夠的脫硫反應(yīng)時間（不低于5秒）。吸收塔自下而上依次為進(jìn)口段、塔底排灰裝置、文丘里加速段、循環(huán)流化床反段、頂部循環(huán)出口段。吸收塔為鋼體結(jié)構(gòu)。

吸收塔供貨包括吸收塔殼體、噴嘴及所有內(nèi)部構(gòu)件、塔體防磨及保溫等。吸收塔底設(shè)置自清式機械排灰裝置，不設(shè)倉泵。塔內(nèi)為空塔結(jié)構(gòu)，反段不設(shè)任何支撐件，以防灰塵堆積。

2.3布袋除塵部分

除塵器都有結(jié)構(gòu)上獨立的殼體，主要由灰斗、過濾室、凈氣室、進(jìn)口煙箱、出口煙箱、低壓脈沖清灰裝置、電控裝置、閥門及其他等部分組成。布袋除塵器入口煙塵濃度按60～100g/Nm3設(shè)計，在脫硫或不脫硫工況下均滿足出口≤5mg/Nm3（干標(biāo)，6%O2）排放要求。袋式除塵器采用干法脫硫?qū)Ｓ玫蛪盒D(zhuǎn)脈沖清灰方式（清灰用壓縮空氣在0.1MPa以下）。灰斗及排灰口的設(shè)計，灰能自由流動排出灰斗，并且其標(biāo)高滿足采用空氣斜槽循環(huán)回吸收塔的要求�；叶妨骰巯虏窟�設(shè)有外排灰接口，該接口下方連接有倉泵，將外排灰送至脫硫灰?guī)�。采用干法脫硫�(qū)Ｓ贸蛪盒D(zhuǎn)脈沖布袋除塵器，適合高濃度及高粘度粉塵過濾。

布袋濾料采用PPS基布+PPS纖維，面層混紡50%PPS超細(xì)，采用進(jìn)口PPS纖維，包括防水、防油、防腐、防酸、防堿、抗氧化處理，持續(xù)運行溫度為65℃～165℃，瞬間可耐190℃，克重580g/m2，充分考慮脫硫工況或故障工況下滿足煙氣不同溫度的情況。脫硫運行工況，脫硫布袋除塵器的氣布比不得大于0.63m3/m2/min。在脫硫裝置正常使用情況下，使用壽命≥30000h。

3改造效果

項目改造后通過驗收并委托第三方監(jiān)測公司于2019年10月29日～11月2日組織專業(yè)技術(shù)人員對本項目的廢氣、噪聲進(jìn)行了現(xiàn)場監(jiān)測。鍋爐煙氣改造后的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，排放口均達(dá)到了超低排放的要求，鍋爐煙氣污染物排放滿足山西省地方標(biāo)準(zhǔn)DB141703-2019《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中氮氧化物50mg/m3、二氧化硫35mg/m3、煙塵10mg/m3的要求。污染物排放總量滿足新申排污許可證許可總量，整改效果較好。整套裝置在燃煤設(shè)計條件下，脫硝總效率≥98%；脫硫效率97.66%；裝置可利用率：脫硫裝置的可利用率98%；布袋除塵器效率≥99.99%；布袋除塵器本體漏風(fēng)率≤3%；布袋除塵器氣布比＜0.63。

4總結(jié)

化工行業(yè)燃煤鍋爐能源消耗量較大，污染物排放量大，近年來各地企業(yè)都積極開展環(huán)保設(shè)施升級改造。其實，超低排放是對燃煤鍋爐排放要求最為苛刻的標(biāo)準(zhǔn)，為了更好地適應(yīng)日趨嚴(yán)格的環(huán)保政策，各企業(yè)應(yīng)該建立以實現(xiàn)超低排放為目標(biāo)的信心與態(tài)度。

然而，要進(jìn)行超低排放改造需要大量資金，使企業(yè)面臨較大的成本壓力，國家也會陸續(xù)通過政策性支持，給企業(yè)一定的獎勵以及財政支持政策，幫助企業(yè)實現(xiàn)減排的目標(biāo)。

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