文_陳星 中國昆侖工程有限公司

2014年9月，國家發(fā)展改革委、原環(huán)保部、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014-2020年）》提出“東部地區(qū)現(xiàn)役30萬千瓦及以上公用燃煤發(fā)電機組、10萬千瓦及以上自備燃煤發(fā)電機組以及其他有條件的燃煤發(fā)電機組，改造后大氣污染物排放濃度基本達到燃氣輪機組排放限值”的目標。2015年12月2日，國務院總理李克強主持召開的國務院常務會議，提出“東部地區(qū)燃煤機組超低排放改造時間提前，由原來的2020年提前至2017年底。”因此，在節(jié)能減排形勢日益嚴峻，環(huán)境法規(guī)逐漸完善的背景下，隨著煉化企業(yè)清潔生產(chǎn)、循環(huán)經(jīng)濟模式、節(jié)能減排目標責任考核等政策的實施，企業(yè)自備電廠面臨著更加嚴峻的環(huán)保壓力，僅靠管理是不夠的，必須要依靠技術革新來實現(xiàn)新的突破，提高節(jié)能減排的技術水平和管理水平，確保節(jié)能減排考核目標的順利完成。對現(xiàn)有煙氣處理裝置進行“超低排放”改造成為企業(yè)自備電廠技術革新的一種，也符合國家節(jié)能減排政策和環(huán)境管理發(fā)展要求。

目前，超低排放的技術路線由高效脫硝、高效除塵、高效脫硫和脫硫后低濃度粉塵高效脫除幾個部分組成。常用的脫硝方案為低氮燃燒改造或增加催化劑用量來實現(xiàn)超低排放，但增加催化劑用量會增加煙氣中SO2的轉(zhuǎn)換，且增大氨逃逸風險，因此需要對脫硝系統(tǒng)進行流場模擬與核算。對于脫硫超低排放主要是提高現(xiàn)有濕法脫硫塔的脫硫效率，目前成熟的脫硫增效措施有增加噴淋層、持液盤、提效環(huán)和雙塔/單塔雙循環(huán)等技術，需根據(jù)鍋爐及現(xiàn)有脫硫塔情況選擇合適脫硫改造方案。除塵是超低排放中的一個難點，現(xiàn)有成熟的超低排放除塵工段分脫硫前和脫硫后兩部分組合完成。脫硫前主要有低低溫靜電除塵、旋轉(zhuǎn)電極靜電除塵、復合電袋、布袋除塵等技術方案，僅靠脫硫前除塵是無法實現(xiàn)煙氣超低排放的粉塵要求，還需在脫硫后增加高效除塵。目前，應用較成熟的是管束式除塵除霧器超低排放除塵一體化技術、濕式靜電除塵器3種路線。實施超低排放后增加設備或改造脫硫塔均會增加煙風系統(tǒng)阻力，需要對引風機進行核算。本文基于某煉化企業(yè)自備電廠煙氣超低排放改造工程進行分析，為其它地區(qū)煉化公司自備電廠提供工程解決方案。

1 工程概況

某煉化企業(yè)自備電廠為460t/h 高溫高壓四角切圓煤粉爐HG-460/9.8-YM21型。現(xiàn)采用選擇性催化還原（SCR）脫硝布袋除塵、石灰石-石膏濕法脫硫進行煙氣治理，排放指標滿足《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）要求，即SO2＜100mg/Nm3，NOx＜ 100mg/Nm3，粉塵 ＜30mg/Nm3。

2 脫硝改造工藝

目前鍋爐采用第一代百葉窗式水平濃淡低氮燃燒技術，該技術煤粉燃盡可能會較差；水冷壁附近的氣氛還原性強，當煤種的含硫較高時，會產(chǎn)生高溫腐蝕，當灰熔點不高時，會產(chǎn)生結渣現(xiàn)象。本次低氮改造采用第三代百葉窗式水平濃淡燃燒器，與高位分離燃盡風系統(tǒng)及多角布置的二次風相結合。該技術通過水平濃淡煤粉燃燒與爐內(nèi)空氣垂直分級燃燒相結合而形成立體分級燃燒，能有效降低NOx排放，強化劣質(zhì)煤的燃燒穩(wěn)定性，保證高效燃燒，并拓寬燃料適應性。保證省煤器出口NOx排放濃度不大于350mg/Nm3。

SCR脫硝反應器目前裝有三層催化劑，其中最下層板式催化劑運行已超24000h?，F(xiàn)有催化劑實現(xiàn)超低排放會嚴重影響催化劑壽命，且有氨逃逸增加的風險，故本次改造更換最下層催化劑。采用16孔蜂窩式催化劑，每臺反應器用量61m3。

采用CFD數(shù)值模擬方法對SCR系統(tǒng)流場進行計算分析，以保證進入反應器的NOx和氨氣達到良好的湍流混合，確保速度分布、煙氣分布以及還原劑濃度分布合理，系統(tǒng)壓力損失最小。對現(xiàn)有SCR反應器從進口煙道的噴氨格柵至反應器出口導流板煙道系統(tǒng)均嚴格按照現(xiàn)有的實際值進行模擬。結果表明煙氣在SCR反應器入口中心位置存在流速洼區(qū)，后續(xù)的整流格柵未充分發(fā)揮作用；煙氣流速分布均勻度不高，速度分布的絕對偏差已經(jīng)超過超低排放的要求（Cv＜10%），現(xiàn)有SCR反應器內(nèi)煙氣分布均勻度偏低。

本項目對SCR反應器中噴氨格柵、整流格柵及導流板等內(nèi)件進行改造，配合低氮燃燒以及增加氨量，實現(xiàn)超低排放。

3 布袋除塵器改造

布袋除塵器過濾風速0.908m/min，在正常生產(chǎn)中能滿足出口粉塵小于35mg/Nm3的要求，但布袋破損或者單閥蓋旁路閥漏煙氣時容易造成出口粉塵超標。因此本次改造對布袋除塵器進行徹底檢查，更換破損布袋，檢查旁路和花板的密封性，確保粉塵出口達標，并將旁路閥更換為雙閥蓋且增設密封風，密封風由風機取自布袋除塵器出口凈氣室中熱的干煙氣，對雙閥板間進行密封。

4 脫硫改造工藝

目前鍋爐煙氣中SO2濃度在1600～1956 mg/Nm3之間。經(jīng)核算，在SO2濃度低于1600mg/Nm3開啟三層噴淋可達到二氧化硫出口低于35mg/Nm3；當SO2濃度接近上限時，開啟四層噴淋才可達到出口低于35mg/Nm3。考慮到本次改造還涉及到粉塵的超級排放，因此需要增加脫硫塔對煙氣中的粉塵脫除效果，在脫硫塔增設一層持液盤，既能在處理高含硫煙氣時有備用噴淋循環(huán)泵，還能提高脫硫塔除塵效率。持液盤采用2205合金鋼材質(zhì)，開孔率35%，孔徑35mm。

5 高效除塵改造工藝

從投資成本、運行經(jīng)濟性、可靠性、改造工期并結合該電廠現(xiàn)場改造實際情況幾個方面綜合考慮，本次改造采用管束式高效除塵技術。

吸收塔頂部原有兩級屋脊式除霧器，高度為5.495m，不滿足管束式除塵除霧裝置的安裝空間要求，故將吸收塔除霧區(qū)加高2m。更換除霧器后，吸收塔出口粉塵濃度≤5mg/Nm3，達到煙塵超低排放。管束裝置為A型，采用改性高分子材料，壁厚4mm，規(guī)格φ450×2600mm。

6 超低排放改造效果

某煉化企業(yè)自備電廠完成超低排放改造后，設備運行情況良好，性能指標達到設計要求，且運行能耗在國內(nèi)同類型企業(yè)中處于領先水平。表1為某煉化企業(yè)自備電廠煙氣總排出口監(jiān)測指標。

表1 某煉化企業(yè)自備電廠排放監(jiān)測指標

7 結論

本文提出了針對460t/h燃煤鍋爐“低氮燃燒改造+SCR增加備用層催化劑+脫硫塔內(nèi)增加持液盤+管束式高效除塵器”的超低排放改造方案，并在某煉化企業(yè)自備電廠超低排放改造中得到全面驗證，得出結論：①低氮燃燒是一種有效控制氮氧化物排放的手段，配合SCR系統(tǒng)可以穩(wěn)定實現(xiàn)氮氧化物的超低排放。②持液盤對脫硫效果具有多重有利作用，通過對脫硫塔入口煙氣的均勻分布，提升脫硫塔的吸收效果，還提高了傳統(tǒng)噴淋塔的除塵效率。管束式除塵除霧器具有投資低，運行成本低，改造工程少，工期短等優(yōu)點，可滿足煙塵的超低排放。③超低排放改造完成后，某煉化企業(yè)自備電廠每年新增減排量NOx為1281t/a，SO2為974.6t/a，煙塵為300t/a，環(huán)境效益和社會效益突出。