李明鳳

（國(guó)能河北衡豐發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 衡水 053000）

1 脫硫改造工藝概述

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸收反應(yīng)系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)，其中吸收反應(yīng)系統(tǒng)是脫硫工程的核心[1]。

本改造工程對(duì)原脫硫系統(tǒng)采用的石灰石-石膏濕法進(jìn)行改造，改造了煙氣系統(tǒng)、SO2吸收氧化系統(tǒng)、石灰石漿液制備供應(yīng)系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)等，其余則盡可能利用現(xiàn)有系統(tǒng)。

2 脫硫工藝系統(tǒng)

2.1 吸收塔系統(tǒng)

吸收塔是整個(gè)脫硫裝置的核心。原吸收塔已不能適應(yīng)執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)后的運(yùn)行工況，需要對(duì)吸收系統(tǒng)進(jìn)行增容改造，原有脫硫系統(tǒng)每臺(tái)機(jī)組有4臺(tái)循環(huán)泵，每臺(tái)循環(huán)泵流量為5 100 m3/h，已改造過(guò)的脫硫塔增加2層噴淋，增設(shè)2臺(tái)循環(huán)泵，泵流量為5 100 m3/h，以滿足200 mg/Nm3的排放標(biāo)準(zhǔn)（對(duì)應(yīng)效率為96%）。

本工程要求吸收塔脫硫效率不低于99%，目前可行的脫硫改造方案主要有雙塔雙循環(huán)方案和單塔雙循環(huán)方案兩種。由于現(xiàn)有脫硫裝置的改造時(shí)間較近（2013年完成），且根據(jù)性能分析，脫硫裝置運(yùn)行情況良好，已增設(shè)的2臺(tái)循環(huán)泵考慮在新塔中利舊使用[2]。

2.1.1 雙塔雙循環(huán)改造方案

雙塔雙循環(huán)改造一級(jí)塔必須要確保pH值處于較低狀態(tài)，才能滿足石膏有效氧化的需要，而二級(jí)塔的pH值需要控制在較高狀態(tài)，這對(duì)于更好吸收二氧化硫有重要作用。在改造中，要確保場(chǎng)地空間比較大，而且在施工建設(shè)中還需要進(jìn)行臨時(shí)煙道等的設(shè)置，需要配套做好停爐工作。

2.1.2 單塔雙循環(huán)改造方案

單塔雙循環(huán)技術(shù)需對(duì)原有的吸收塔進(jìn)行改造，實(shí)際需要的場(chǎng)地空間較為有限，也需要配套做好停爐工作，由于采用單塔雙循環(huán)改造方案需要停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)，電廠停爐時(shí)間不能滿足其工期要求，因此本次改造不考慮使用該方案[3]。

2.2 引風(fēng)機(jī)

本工程為適應(yīng)《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13223-2011）[4]中的污染物排放要求，并結(jié)合除塵以及脫硫增容改造，合并考慮對(duì)引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。本次脫硫改造需拆除增壓風(fēng)機(jī)，因此需采用“引增合一”方式進(jìn)行設(shè)置，通過(guò)改造引風(fēng)機(jī)克服風(fēng)機(jī)后至煙囪出口的系統(tǒng)阻力。

除塵改造方案為在原塔后增設(shè)濕式靜電除塵器，增加系統(tǒng)阻力約500 Pa；本次脫硫改造新增一級(jí)吸收塔，新增一級(jí)吸收塔會(huì)使脫硫系統(tǒng)增加煙氣阻力約1 400 Pa，但脫硫取消GGH后，煙氣系統(tǒng)阻力降低1 000 Pa；原塔拆除2層噴淋后，阻力約減少500 Pa。

由于系統(tǒng)改造增加阻力較大，現(xiàn)有系統(tǒng)阻力主要根據(jù)脫硝改造時(shí)對(duì)煙氣系統(tǒng)阻力的測(cè)試值確定，本文建議引風(fēng)機(jī)改造前對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行完整的阻力分布測(cè)試。目前，工程對(duì)引風(fēng)機(jī)改造方案已進(jìn)行了專題研究，擬拆除現(xiàn)有靜葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)和對(duì)應(yīng)變頻器，改為雙級(jí)動(dòng)葉可調(diào)引風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)改造投資列入本次改造總投資。

3 脫硝工藝改造方案

3.1 以SCR脫硝為例

目前脫硝主要采用SCR脫硝（4層催化劑），為滿足氮氧化物≤30 mg/m3的深度減排排放限值，結(jié)合電廠實(shí)際情況，工程提出以下脫硝改造方案。

3.1.1 方案一：噴氨優(yōu)化+新增SNCR

增加SNCR脫硝，采用尿素為還原劑，合理布置噴槍，同時(shí)在噴槍層下端布置測(cè)溫系統(tǒng)，控制反應(yīng)溫度區(qū)間。SCR脫硝仍采用原有4層催化劑脫硝，還原劑為液氨。

3.1.2 方案二：噴氨優(yōu)化+新增臭氧低溫氧化

SCR脫硝仍采用原有4層催化劑脫硝，還原劑為液氨。新增臭氧低溫氧化脫硝，利用O3將煙氣中難溶于水的NO轉(zhuǎn)化為易溶解脫除的NO2，隨后與脫硫塔內(nèi)鈣基吸收劑發(fā)生中和反應(yīng)完成脫硝。

本工程改造后設(shè)計(jì)脫硝效率按97.3%考慮。經(jīng)計(jì)算，采用設(shè)計(jì)煤種時(shí)，NOx排放濃度為24.3 mg/Nm3，排放量為279 t/a。滿足NOx排放濃度不高于30 mg/Nm3的限值要求。

3.2 環(huán)境效益和社會(huì)效益

鍋爐采取改造措施治理NOx污染排放，符合國(guó)家“十三五”規(guī)劃的減排要求和環(huán)保部的《火電廠氮氧化物防治技術(shù)政策》。2011年12月1日試行的脫硝電價(jià)政策，也為改造項(xiàng)目注入了強(qiáng)勁動(dòng)力[5]。

3.2.1 環(huán)境效益

3.2.1.1 NOx排放

本工程對(duì)機(jī)組進(jìn)行脫硝改造后，NOx的排放濃度為24.3 mg/Nm3，設(shè)計(jì)煤種年排放量為279 t，NOx的排放濃度能滿足深度減排排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，且與原有工程相比，其設(shè)計(jì)煤種NOx的排放量每年可減少約294 t，大大減少了對(duì)大氣的污染。見(jiàn)表1。

表1 電廠技改前后污染物排放對(duì)比表

3.2.1.2 脫硝廢水排放

方案一中無(wú)脫硝廢水排放；方案二中臭氧反應(yīng)后生成的NOx與石灰石漿液生成一定量的硝酸鹽，硝酸鹽的比例大約占整體脫硫副產(chǎn)物的1%～2%左右，含有硝酸鹽的液體同石膏漿液通過(guò)石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)，作為脫除液體溢流后進(jìn)入濾液箱，最終返回到脫硫塔或當(dāng)氯離子超標(biāo)時(shí)隨脫硫廢水排出脫硫系統(tǒng)。從已運(yùn)行的項(xiàng)目中脫硫廢水的檢測(cè)結(jié)果可知，亞硝酸根經(jīng)過(guò)脫硫氧化風(fēng)氧化后都轉(zhuǎn)換成硝酸根（相差近兩個(gè)數(shù)量級(jí)），同時(shí)脫硫廢水中硝酸根的離子濃度與氯離子濃度相當(dāng)。硝酸鈣的溶解度非常大，不會(huì)沉淀析出，對(duì)石膏品質(zhì)無(wú)影響，脫硫廢水還是按照氯離子濃度標(biāo)準(zhǔn)排放。

3.2.1.3 脫硝粉塵、噪聲

煙氣脫硝設(shè)施在具體實(shí)踐應(yīng)用中不會(huì)出現(xiàn)粉塵，而且不會(huì)帶來(lái)噪音，符合國(guó)家及行業(yè)規(guī)定的噪音控制標(biāo)準(zhǔn)[6]。

3.2.2 社會(huì)效益

該工程進(jìn)行系列改造升級(jí)會(huì)帶來(lái)較大的環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)收益。通過(guò)對(duì)電廠進(jìn)行深度減排工程，能夠有效控制嚴(yán)重的氮氧化物污染問(wèn)題，對(duì)所在區(qū)域大氣環(huán)境質(zhì)量的改善有重要意義，對(duì)于維護(hù)居民身體健康、發(fā)展當(dāng)?shù)馗哔|(zhì)量旅游事業(yè)等都有深刻影響。能夠使企業(yè)與周圍地區(qū)人民群眾的關(guān)系更加和諧，深層次推進(jìn)各項(xiàng)工作的高質(zhì)量落實(shí)；能夠讓企業(yè)在現(xiàn)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境下塑造良好的對(duì)外形象，有力提升企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)能力；能夠使電廠獲得更加良好的影響力及信譽(yù)度，從而為企業(yè)營(yíng)造更加健康有序的發(fā)展環(huán)境，帶來(lái)更加明顯的社會(huì)效益。

4 脫硫改造工程主要污染源及治理措施

4.1 主要污染源

4.1.1 脫硫渣

石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)脫硫渣為石膏，按石灰石中CaCO3純度90%計(jì)，脫硫產(chǎn)生的脫硫石膏的純度（即CaSO4·2H2O的含量）為90%，脫硫石膏呈弱堿性（pH值7～8）[7]。

4.1.2 粉塵

在對(duì)吸收劑進(jìn)行儲(chǔ)存等基本操作環(huán)節(jié)中，很容易出現(xiàn)生石灰飛揚(yáng)或者輕微泄漏的情況，對(duì)一線工作人員的身體健康造成潛在危害，長(zhǎng)時(shí)間處于這樣的特殊環(huán)境中會(huì)增加患?jí)m肺病的概率，這也是現(xiàn)代文明生產(chǎn)所不允許的。

4.1.3 噪聲

在脫硫系統(tǒng)應(yīng)用中，由于涉及到相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定噪音，給周圍地區(qū)居民的正常生產(chǎn)及生活帶來(lái)危害，也會(huì)給一線工作人員身體健康帶來(lái)影響。導(dǎo)致這種噪音污染出現(xiàn)的原因較為復(fù)雜，常見(jiàn)的有空壓機(jī)、增壓風(fēng)機(jī)等產(chǎn)生的噪音。

4.2 主要污染物治理措施

在相關(guān)系統(tǒng)完成改造后，通過(guò)脫硫系統(tǒng)的有效運(yùn)行，能夠有效控制二氧化硫的實(shí)際排放量，改善周邊環(huán)境，但也會(huì)帶來(lái)一些輕微的污染，為了將脫硫灰可能帶來(lái)的負(fù)面影響降到最低，工作人員需要有針對(duì)性地做好環(huán)境保護(hù)的設(shè)計(jì)工作。具體措施如下。

4.2.1 脫硫渣

石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫副產(chǎn)物石膏以綜合利用為主。

4.2.2 粉塵

廠內(nèi)制漿車間加設(shè)除塵系統(tǒng)。

4.2.3 噪聲

一些轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中往往會(huì)產(chǎn)生非常大的噪音污染，為此在最初進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)及后續(xù)訂貨過(guò)程中，企業(yè)必須向供應(yīng)商提出噪音控制標(biāo)準(zhǔn)要求，并圍繞相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)簽訂專門(mén)協(xié)議，確保機(jī)械運(yùn)行噪音等級(jí)符合基本勞動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)于運(yùn)行中的成本開(kāi)支也需要進(jìn)行嚴(yán)格控制。本期脫硫改造工程主要噪聲設(shè)備控制水平見(jiàn)表2。

表2 本期脫硫改造工程主要噪聲設(shè)備控制水平

4.3 節(jié)能環(huán)保研究

為了對(duì)資源進(jìn)行更為有效的利用，減少對(duì)資源的粗放型消耗，脫硫工程工藝方案在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用上，更加突出工藝流程的合理性，能夠讓不同環(huán)節(jié)、不同類型的設(shè)備在實(shí)踐應(yīng)用上消耗能源最少，且能保證最佳的利用成效，以最終實(shí)現(xiàn)對(duì)不同層面資源的有效回收利用。

4.3.1 節(jié)約能源

改造工程優(yōu)化了既定系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容、煙道及脫硫裝置等，確保配置更加合理，并有效降低能耗；合理選擇輔機(jī)型號(hào)，充分控制變壓器損耗，提高風(fēng)機(jī)的基本效率；從計(jì)量及監(jiān)測(cè)儀表等角度完善工藝系統(tǒng)，及時(shí)向操作人員提供運(yùn)行中的數(shù)據(jù)信息，確保機(jī)組在運(yùn)行上更加經(jīng)濟(jì)安全；選擇更為先進(jìn)的DCS控制系統(tǒng)，使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行啟停控制，做好數(shù)據(jù)處理并實(shí)現(xiàn)參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，讓系統(tǒng)在運(yùn)行上更加經(jīng)濟(jì)安全；合理選擇保溫材料及保溫結(jié)構(gòu)，將管道及相關(guān)設(shè)備的熱量損失降到最低；使用的原材料盡量節(jié)約，就近選擇，有效控制運(yùn)輸成本；綜合有效利用脫硫產(chǎn)生的副產(chǎn)物；采用變頻裝置，應(yīng)對(duì)負(fù)荷變化的要求，降低電能損耗。

4.3.2 節(jié)約用水

脫硫系統(tǒng)必須要強(qiáng)化水務(wù)管理，全廠要從整體層面進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，在用水上堅(jiān)持做到統(tǒng)一調(diào)度管控，才能確保不同層面應(yīng)用需求平衡，實(shí)現(xiàn)水資源的重復(fù)循環(huán)利用，將電廠實(shí)際消耗的水量控制在最低水平。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文圍繞某火電廠改造工程，對(duì)脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了不同層面的分析，深刻揭示了相關(guān)技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜性、特殊型，并從生態(tài)效益、社會(huì)效益等方面進(jìn)行了節(jié)能環(huán)保研究，對(duì)于加快火電廠的現(xiàn)代化及節(jié)能型、環(huán)保型建設(shè)都具有重要意義。