黃松

天津市津能工程管理有限公司，天津，300384

燃煤供熱鍋爐煙氣超凈排放的應(yīng)用探討

黃松

天津市津能工程管理有限公司，天津，300384

隨著環(huán)境污染問題的日益突出，冬季采暖鍋爐煙氣排放所引發(fā)的環(huán)境問題備受重視。燃煤供熱鍋爐煙氣治理采取何種工藝，是環(huán)境管理部門及供熱單位非常關(guān)注的問題。本文結(jié)合燃煤供熱鍋爐煙氣治理改造，對(duì)鍋爐煙氣治理采用超凈排放技術(shù)進(jìn)行了深入分析探討。

燃煤供熱鍋爐；煙氣；超凈排放

1 前言

集中供熱是天津市冬季居民采暖主要方式，截止至2015 年底，在已實(shí)施集中供熱面積中，燃煤鍋爐房供熱面積占全部供熱面積的35.3%，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱面積占全部供熱面積的30.7%，可再生能源、燃?xì)?、電采暖等其它清潔熱源供熱面積占全部供熱面積的34%，燃煤鍋爐供熱仍占據(jù)重要位置。目前，環(huán)保效益高的燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)發(fā)電供熱機(jī)組正在天津地區(qū)開展大規(guī)模建設(shè)，隨著燃?xì)鈾C(jī)組投產(chǎn)及供熱鍋爐煤改氣工作的實(shí)施，未來(lái)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中天然氣消費(fèi)將逐年上升。

我國(guó)是煤炭資源較為豐富的國(guó)家，資源稟賦條件為“富煤、少油、缺氣”，決定了煤炭是我國(guó)的主體能源，在一次能源結(jié)構(gòu)中占70%左右。在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，煤炭作為主體能源的地位不會(huì)改變。受氣價(jià)及冬季用氣高峰時(shí)天然氣供應(yīng)緊張的制約，天然氣供熱可靠性面臨考驗(yàn)。

為緩解燃?xì)夤?yīng)壓力、突破能源瓶頸、減少污染物排放、實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用，2014年9月天津市政府審議通過(guò)《天津市燃煤清潔利用實(shí)施方案》，決定在熱力公司華苑供熱所開展供熱鍋爐煤炭清潔利用試點(diǎn)工作。

2 煙氣治理技術(shù)調(diào)研

天津華苑供熱所原有4臺(tái)58MW燃煤鏈條供熱鍋爐，在被確定為煤炭清潔利用試點(diǎn)工程后，2015年又?jǐn)U建5臺(tái)58MW高效煤粉供熱鍋爐。按照煤炭清潔利用試點(diǎn)工作的要求，參照國(guó)家及地方標(biāo)準(zhǔn)，燃煤鍋爐煙氣排放指標(biāo)要達(dá)到燃?xì)忮仩t的排放指標(biāo)，即粉塵≤5mg/ Nm3，二氧化硫≤20mg/Nm3，氮氧化物≤100mg/Nm3。

近年，隨著國(guó)家環(huán)保部要求“十三五”期間燃煤電廠要完成超低排放改造任務(wù)，各大發(fā)電集團(tuán)迅速開展了電廠超低排放的改造治理工作，并取得了較好效果。以舟山電廠為代表的超凈排放改造的成功，為電站鍋爐煙氣治理改造樹立了榜樣，起到了示范作用。而作為北方城市供熱骨干力量的大型燃煤供熱鍋爐，由于投資效益因素的制約，在煙氣治理投入及技術(shù)選用方面一直處于落后狀態(tài)，燃煤電站鍋爐煙氣治理超凈排放技術(shù)為燃煤供熱鍋爐的改造提供了借鑒參考。筆者在工程實(shí)施中參與了燃煤供熱鍋爐煙氣處理工藝選擇的調(diào)研工作，經(jīng)過(guò)對(duì)舟山電廠、三河電廠等單位鍋爐煙氣處理工藝及效果的考察，并結(jié)合與國(guó)內(nèi)菲達(dá)、龍凈等環(huán)保工程企業(yè)技術(shù)交流，摸清了國(guó)內(nèi)電站鍋爐煙氣治理技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用情況。調(diào)研認(rèn)為電站鍋爐煙氣治理技術(shù)完全可以應(yīng)用到大型燃煤供熱鍋爐上。

3 鍋爐煙氣治理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

近年來(lái)國(guó)內(nèi)各大能源集團(tuán)積極發(fā)展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)，運(yùn)用國(guó)內(nèi)外最新技術(shù)，基本實(shí)現(xiàn)了電站鍋爐的污染物近零排放。國(guó)內(nèi)主要采用煙氣治理技術(shù)有：

（1）高效除塵技術(shù)

高效除塵一般采用兩級(jí)除塵的方法。第一級(jí)除塵結(jié)合鍋爐燃煤的實(shí)際情況，主要選用的除塵型式為：五電場(chǎng)靜電除塵器（包括旋轉(zhuǎn)電極）、布袋式除塵器和電袋除塵器。第二級(jí)除塵，采用濕式靜電除塵器，有效除去煙氣中的SO3、石膏和PM2.5等污染物微小顆粒，脫除效率70%以上，可確保濕式靜電除塵器出口的塵排放不高于5mg/Nm3。

（2）高效脫硫技術(shù)

國(guó)內(nèi)電站鍋爐普遍采用高效脫硫技術(shù)。脫硫工藝通常有：石灰石-石膏濕法脫硫、海水脫硫、噴霧干燥法脫硫、爐內(nèi)噴鈣尾部加濕活化器脫硫、電子束脫硫、氨法脫硫等。目前國(guó)內(nèi)電站鍋爐大多采用高效石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)，在燃煤含硫量一定的條件下，脫硫效率可達(dá)到98%以上，最大程度降低SO2 的排放濃度。

（3）高效脫硝技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)電站鍋爐普遍采用的高效脫硝方案是爐內(nèi)低NOx 燃燒技術(shù)+SCR煙氣脫硝技術(shù)，鍋爐出口NOx 排放濃度不超過(guò)200mg/ Nm3，脫硝效率85%以上，脫硝出口NOx 指標(biāo)小于30mg/Nm3。

國(guó)內(nèi)“污染物近零排放”技術(shù)的發(fā)展，為燃煤供熱鍋爐煙氣治理提供了借鑒和參考。

4 燃煤供熱鍋爐超凈排放應(yīng)用實(shí)例

2006年，天津華苑供熱所為滿足城市供熱，建設(shè)了4臺(tái)58MW燃煤鏈條供熱鍋爐。由于鍋爐煙氣處理使用多管除塵器和麻石水膜脫硫工藝，難以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，排放數(shù)據(jù)見表1。

表1 4臺(tái)燃煤鏈條鍋爐環(huán)保驗(yàn)收時(shí)監(jiān)測(cè)的煙氣排放數(shù)據(jù)

從以上數(shù)據(jù)看，鍋爐排放指標(biāo)距離達(dá)到燃?xì)忮仩t的排放指標(biāo)的要求相差較大。為使擴(kuò)建的5臺(tái)58MW高效煤粉爐取得環(huán)保審批所需的污染物總量指標(biāo)，根據(jù)環(huán)保部門的要求，在運(yùn)行的4臺(tái)燃煤鏈條鍋爐也需進(jìn)行超凈排放的改造。

從國(guó)內(nèi)電站鍋爐使用超凈排放技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)看，燃煤供熱鍋爐選擇超凈排放技術(shù)是可以達(dá)到燃?xì)忮仩t排放標(biāo)準(zhǔn)的。在經(jīng)過(guò)充分論證后，首先開展的5臺(tái)58MW高效煤粉爐試點(diǎn)工程選擇的鍋爐煙氣處理方案為：SNCR+SCR脫硝，布袋除塵器作為一級(jí)除塵，石灰石——石膏濕法脫硫，并選擇濕式電除塵器作為二級(jí)除塵。為減少占地，節(jié)省投資，脫硫設(shè)計(jì)了兩套“三爐一塔”裝置。為保證設(shè)備可靠性，兩臺(tái)脫硫塔入口煙道安裝了聯(lián)通門，可以滿足三臺(tái)爐脫硫設(shè)備互為備用。上述5臺(tái)鍋爐在2015年底開始運(yùn)行調(diào)試。監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

表2 環(huán)保監(jiān)測(cè)部門煙氣監(jiān)測(cè)數(shù)值

從監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)看，擴(kuò)建的5臺(tái)鍋爐排放符合設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了超凈排放水平。

在上述成功的基礎(chǔ)上，目前4臺(tái)燃煤鏈條鍋爐煙氣治理工程也在實(shí)施。按照設(shè)計(jì)，煙氣治理選用了選擇性催化還原（SCR）脫硝+布袋除塵器+石灰石-石膏濕法脫硫+濕式電除塵器技術(shù)方案?？紤]到原有多管除塵器及麻石脫硫塔拆除后，場(chǎng)地狹小，脫硫采用了“四爐一塔”方案，立式濕式靜電除塵器布置在脫硫塔上方，有效解決場(chǎng)地狹小問題。

5 超凈排放的社會(huì)效益

華苑供熱所5臺(tái)58MW高效煤粉鍋爐和4臺(tái)58MW鏈條鍋爐采用超凈排放技術(shù)擴(kuò)建、改建后，環(huán)境效益十分突出。工程實(shí)施后供熱能力增加了580萬(wàn)平米，同時(shí)削減了污染物排放總量，其中氮氧化物削減193.97噸/年，二氧化硫削減172.79噸/年，煙塵削減178.9噸/年，為天津市節(jié)能減排做出了貢獻(xiàn)。

6 超凈排放技術(shù)應(yīng)用中存在問題

通過(guò)擴(kuò)建的5臺(tái)58MW高效煤粉爐試運(yùn)行可以看出，超凈排技術(shù)應(yīng)用于燃煤供熱鍋爐，在實(shí)際效果方面都是比較令人滿意的，但也存在著較為突出的問題：

（1）與原有燃煤供熱鍋爐所采用的多管除塵器和麻石水膜脫硫的簡(jiǎn)易煙氣處理裝置相比較，煙氣超凈排放處理工藝系統(tǒng)較為復(fù)雜，自動(dòng)化控制水平高，對(duì)運(yùn)行及檢修人員的技術(shù)水平要求高，需要供熱企業(yè)加強(qiáng)員工的培訓(xùn)，適應(yīng)新設(shè)備要求。

（2）采用超凈排放技術(shù)在投資及占地等方面均較大，如原有供熱鍋爐房建設(shè)時(shí)沒有預(yù)留足夠的場(chǎng)地，煙氣超凈排放處理裝置很難布置。

（3）采用超凈排放技術(shù)運(yùn)行成本較高，天津市現(xiàn)行供熱收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為25元/平米，采用超凈排放技術(shù)后，經(jīng)初步計(jì)算供熱成本在27元/平米左右（低于天然氣供熱成本）。因此，為保證采用超凈排放的燃煤供熱鍋爐正常運(yùn)行，需積極取得政府的支持和適當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)補(bǔ)貼。

7 結(jié)論

燃煤供熱鍋爐煙氣治理的工程實(shí)例表明，將電站鍋爐超凈排放技術(shù)應(yīng)用于大型燃煤供熱鍋爐是可行的。由于我國(guó)煤炭資源較為豐富，燃煤供應(yīng)可靠性高，采用超凈排放的燃煤供熱鍋爐對(duì)提高城市供熱可靠性非常重要。尤其是在已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)供熱的城市，在熱電聯(lián)產(chǎn)供熱、燃?xì)忮仩t供熱、燃煤鍋爐供熱并存的熱源結(jié)構(gòu)中，當(dāng)冬季天然氣供應(yīng)緊張時(shí)，超凈排放的燃煤供熱鍋爐將發(fā)揮重要的調(diào)峰補(bǔ)充作用，可對(duì)維持城市供熱管網(wǎng)安全穩(wěn)定供熱發(fā)揮不可替代的重要作用。

在目前供熱價(jià)格體系下，超凈排放的燃煤鍋爐需要政府給予適當(dāng)?shù)难a(bǔ)貼，以確保供熱的安全穩(wěn)定性。

[1]天津市供熱規(guī)劃.（2014～2020）天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)院.

[2]中國(guó)燃煤電廠節(jié)能減排技術(shù)措施綜述.陳仁杰.華東電力設(shè)計(jì)院.

[3]4×58MW鏈條鍋爐項(xiàng)目竣工環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測(cè)報(bào)告.天津市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心.

[4]4×58MW鍋爐尾部煙氣凈化改造項(xiàng)目技術(shù)方案.浙江菲達(dá)環(huán)保公司.

[5]5×58MW高效煤粉鍋爐試點(diǎn)項(xiàng)目環(huán)評(píng)報(bào)告.天津市環(huán)評(píng)中心.

[6]火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn).GB 13223-2011.

[7]鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn).DB 12/151-2003.