文_張瑩瑩 山西晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司資源環(huán)境管理局

針對(duì)某公司2×480t/h 超高壓循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行煙氣超低排放技術(shù)改造，在原有脫硫塔內(nèi)部增加煙氣托盤(pán)和高效管束除霧器，使煙氣與脫硫劑充分混合并利用離心力在高效管束除霧器內(nèi)分離粉塵和水滴，進(jìn)一步降低煙氣中的SO2和粉塵濃度，使之滿(mǎn)足超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 改造內(nèi)容

本次改造項(xiàng)目總投資876．8 萬(wàn)元，在原有脫硫塔內(nèi)部增加煙氣托盤(pán)和高效管束除霧器，使煙氣與脫硫劑充分混合并利用離心力在高效管束除霧器內(nèi)分離粉塵和水滴，進(jìn)一步降低煙氣中的SO2和粉塵濃度，使之滿(mǎn)足超低排放標(biāo)準(zhǔn)（即：氮氧化物50mg/Nm3、二氧化硫35mg/Nm3、煙塵10mg/Nm3）。兩臺(tái)鍋爐于2017 年9月底技改完成，2 號(hào)鍋爐于2017 年10 月19 日啟動(dòng)投入運(yùn)行，1 號(hào)鍋爐于11 月10 日啟動(dòng)投入運(yùn)行，檢測(cè)結(jié)果三項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)。

本次改造在原有爐外脫硫系統(tǒng)上進(jìn)行，且不影響原有設(shè)備的性能。具有“工期短、投資少、效益好”等特點(diǎn)。

2 工藝方案選擇研究

在對(duì)大氣污染物“塵硫氮”改造特別是“塵”實(shí)施“超低排放”，如何選擇技術(shù)路線(xiàn)成為擺在我們面前的一個(gè)課題。目前國(guó)內(nèi)粉塵超低排放技術(shù)方案主要有濕式電除塵、電袋復(fù)合式除塵器和管束式除塵器等。

2.1 濕式電除塵

濕式電除塵器是一種用來(lái)處理含微量粉塵和微顆粒的新除塵設(shè)備，主要用來(lái)除去含濕氣體中的塵、酸霧、水滴、氣溶膠、臭味、PM2．5等有害物質(zhì)，是治理大氣粉塵污染的常用設(shè)備。但濕式電除塵存在改造投入成本高、占用空間大、施工周期長(zhǎng)、施工難度大，投入后，運(yùn)行阻力及運(yùn)行成本較高，且存在增加脫硫系統(tǒng)廢水缺點(diǎn)，加重脫硫廢水系統(tǒng)處理負(fù)擔(dān)。

2.2 電袋復(fù)合式除塵器

電袋復(fù)合式除塵器是有機(jī)結(jié)合了靜電除塵和布袋除塵的特點(diǎn)，通過(guò)前級(jí)電場(chǎng)的預(yù)收塵、荷電作用和后級(jí)濾袋區(qū)過(guò)濾除塵的一種高效除塵器，它充分發(fā)揮電除塵器和布袋除塵器各自的除塵優(yōu)勢(shì)，以及兩者相結(jié)合產(chǎn)生新的性能優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了電除塵器和布袋除塵器的除塵缺點(diǎn)。但電袋除塵器存在運(yùn)行阻力較大，對(duì)于在役機(jī)組改造來(lái)說(shuō)，引風(fēng)機(jī)需要較大余量。電袋除塵，濾袋破袋后對(duì)粉塵影響較大，在追求粉塵超低排放的當(dāng)下一旦出現(xiàn)破袋，將對(duì)排放產(chǎn)生重大影響。

2.3 管束式除塵器

管束式除塵器是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型除塵器，通過(guò)在吸收塔頂部加載除塵管束(替代原除霧器)，達(dá)到粉塵超低排放的目的。管束式除塵器是利用煙氣通過(guò)其設(shè)置的三層導(dǎo)流葉片后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，通過(guò)離心力分離煙氣中的霧滴及粉塵，其主要有以下特點(diǎn)：

（1）使用環(huán)境的特點(diǎn)

管束式除塵器的使用環(huán)境是含有大量液滴的50℃飽和凈煙氣，其特點(diǎn)是霧滴量大，霧滴粒徑分布范圍廣，由漿液液滴、凝結(jié)液滴和塵顆粒組成，除塵主要是脫除漿液液滴和塵顆粒。

（2）細(xì)小液滴與顆粒的凝聚

大量的細(xì)小液滴與顆粒在高速運(yùn)動(dòng)條件下碰撞機(jī)率大幅增加，易于凝聚成為大顆粒，從而實(shí)現(xiàn)從氣相的分離。

（3）大液滴和液膜的捕悉

除塵器筒壁面的液膜會(huì)捕悉接觸到其表面的細(xì)小液滴及在增速器和分離器葉片表面的大液滴層，細(xì)小液滴經(jīng)大液滴層實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)小霧滴的脫除。

（4）多級(jí)分離器實(shí)現(xiàn)對(duì)不同粒徑液滴的捕悉

氣體旋轉(zhuǎn)流速越大，離心分離效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，運(yùn)行阻力越大，越容易發(fā)生二次霧滴的生成；因此其采用多級(jí)分離器，分別在不同流速下對(duì)霧滴進(jìn)行脫除，保證較低運(yùn)行阻力下的高效除塵效果。

三種粉塵超低排放改造技術(shù)比對(duì)見(jiàn)表1。

表1 三種粉塵超低排放改造技術(shù)比對(duì)

經(jīng)過(guò)以上比較，管束式除塵器無(wú)論從投資、施工及運(yùn)行成本、可靠性來(lái)說(shuō)，在燃煤機(jī)組粉塵超低排放改造中，都具有一定優(yōu)勢(shì)，因此我們把管束式除塵器作為此次改造路線(xiàn)的首要選擇。

3 改造實(shí)施方案

3.1 方案技術(shù)原則

本次改造區(qū)域僅限于脫硫塔內(nèi)噴淋層以上包括噴淋層、除霧器、凈煙氣出口煙道等。

改造后，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝能在鍋爐啟動(dòng)及任意負(fù)荷下安全穩(wěn)定運(yùn)行。

盡量利用現(xiàn)有系統(tǒng)設(shè)備，整體系統(tǒng)節(jié)能降耗，便于運(yùn)行維護(hù)，提升整套系統(tǒng)超低排放改造的最佳性?xún)r(jià)比。同時(shí)，投標(biāo)方必須盡可能降低對(duì)原有系統(tǒng)的影響，招標(biāo)方為超低排放改造的施工、安裝提供便利并盡量滿(mǎn)足改造所需的停機(jī)時(shí)間，縮短施工周期。

須采用先進(jìn)、成熟、可靠人技術(shù)，造價(jià)經(jīng)濟(jì)、合理、便于運(yùn)行維護(hù)。運(yùn)行費(fèi)用最低，確保人員設(shè)備安全，節(jié)省能源、原材料和占地。

在設(shè)計(jì)上要留有足夠的通道，包括消防、施工、檢修需要的吊裝及運(yùn)輸通道。

3.2 改造方案

本次改造方案仍采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝。全煙氣脫硫，一爐一塔。

為滿(mǎn)足最新的鍋爐煙氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)，提高現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)的效率，吸收塔內(nèi)新裝管束除塵器。

保證煙囪入口的煙氣溫度不低于50℃，在任何正常運(yùn)行工況下，除霧器出口煙氣攜帶的水滴含量應(yīng)低于20mg/Nm3。煙囪不得有石膏雨現(xiàn)象。煙氣處理能力為最大連續(xù)工況時(shí)的煙氣量，脫硫效率≥98%。

核對(duì)現(xiàn)有脫硫設(shè)備的性能出力，盡量利用現(xiàn)有設(shè)備。

脫硫系統(tǒng)新增阻力由現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)克服，不設(shè)置增壓風(fēng)機(jī)。

脫硫劑不變，吸收塔漿液循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī)不變。

吸收塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，內(nèi)部設(shè)計(jì)避免出現(xiàn)死角、結(jié)垢和堵塞等問(wèn)題。吸收塔頂部制造所選用的材質(zhì)及內(nèi)部防腐涂料須滿(mǎn)足脫硫工藝的運(yùn)行要求，內(nèi)部所有部件均可承受最大入口氣流及最高進(jìn)口煙氣溫度的沖擊，并可承受煙氣飛灰和脫硫固體懸浮物的磨損。塔體和內(nèi)部結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮合適的腐蝕余度。為防止塔內(nèi)液體泄漏，吸收塔本體為氣密性結(jié)構(gòu)，改造時(shí)盡可能使用焊接連接，以保證殼體結(jié)構(gòu)的完整性，法蘭和螺栓連接僅在必要時(shí)使用。塔體上的人孔、通道、連接管道等需要在殼體穿孔的地方均相應(yīng)進(jìn)行密封，防止泄漏。改造后吸收塔脫硫效率不低于98%；脫硫塔出口煙塵濃度不大于5mg/Nm3。

4 改造后效果對(duì)比分析

改造后，氮氧化物、二氧化碳、煙塵三項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到規(guī)定的超低排放標(biāo)準(zhǔn)。改造前后指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 改造前后指標(biāo)對(duì)比

5 技術(shù)綜合比較

該公司作為煤矸石綜合利用熱電廠(chǎng)，年消化當(dāng)?shù)孛耗?、煤矸石等劣質(zhì)燃料120 余萬(wàn)t，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤35．27 萬(wàn)t（700 元/t，共計(jì)2．5 億元）。同時(shí)減少了煤泥、煤矸石的堆存量。改造前后排放總量及環(huán)保稅繳納對(duì)比分析見(jiàn)表3。環(huán)境保護(hù)稅自2018 年開(kāi)始征收，通過(guò)表3 對(duì)比分析，改造后每年少繳納環(huán)保稅626．51 萬(wàn)元。

表3 改造前后排放總量及環(huán)保稅繳納對(duì)比分析

6 結(jié)語(yǔ)

在此次技改過(guò)程中，通過(guò)多方案比選，采用了技術(shù)先進(jìn)、改造量小、工程實(shí)施快，占地面積小的改造方案，節(jié)省了大量的投資，取得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益。鍋爐改造后，各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，煙氣排放各項(xiàng)指標(biāo)時(shí)刻處于超低排放標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。