岳花婷

(安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司， 河南安陽 455133)

燃煤鍋爐煙氣中含有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)等大氣污染物。中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部對化工企業(yè)燃煤鍋爐煙氣進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，要求SO2質(zhì)量濃度≤35 mg/m3、NOX質(zhì)量濃度≤100 mg/m3、粉塵質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。作為國內(nèi)豫北地區(qū)大規(guī)模化工企業(yè)，安陽化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司(簡稱安化公司)必須嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)環(huán)保政策。

安化公司配套蒸汽鍋爐7臺，為保證鍋爐煙氣達(dá)標(biāo)排放，2013年、2017年分別對各鍋爐煙氣治理進(jìn)行改造和優(yōu)化。投入使用至今，整體運(yùn)行效果良好，鍋爐煙氣脫硫、脫硝指標(biāo)均在指標(biāo)范圍內(nèi)?，F(xiàn)將改造優(yōu)化進(jìn)行總結(jié)，可為同行業(yè)環(huán)保達(dá)標(biāo)排放提供參考。

1 燃煤鍋爐工藝特性

5#、6#、7#為細(xì)粒子低速循環(huán)流化床鍋爐(HG-CPC75-3.82/450-WM1型)，由哈爾濱鍋爐廠設(shè)計制造。8#為高速循環(huán)流化床鍋爐(ZG-75/3.82-M型)，由鄭州鍋爐有限責(zé)任公司制造，其額定蒸發(fā)量為75 t/h，過熱蒸汽壓力為3.82 MPa，過熱蒸汽溫度為450 ℃，采用無煙煤、鍋爐飛灰兩種混合物燃料，配備自然循環(huán)蒸發(fā)系統(tǒng)。

9#、10#為高效低污染循環(huán)流化床鍋爐(YG-130/9.81-M4型)，由濟(jì)南鍋爐集團(tuán)有限公司開發(fā)制造，其額定蒸發(fā)量為130 t/h，過熱蒸汽壓力為9.81 MPa，過熱蒸汽溫度為540 ℃。

11#為高速循環(huán)流化床鍋爐(XD-220/9.8-M2型)，由唐山信德鍋爐集團(tuán)有限公司制造，其額定蒸發(fā)量為170 t/h，過熱蒸汽壓力為9.81 MPa，過熱蒸汽溫度為540 ℃。

2 鍋爐脫硫、脫硝改造及成效

GB 13223—2011 《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中，燃煤鍋爐煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)為SO2質(zhì)量濃度≤200 mg/m3、NOx質(zhì)量濃度≤200 mg/m3、粉塵質(zhì)量濃度≤30 mg/m3。2013年11月，安化公司對5#、6#、7#鍋爐進(jìn)行煙氣脫硫改造。2015年10月，對8#鍋爐進(jìn)行煙氣脫硫、脫硝改造。

2.1 煙氣濕法脫硫改造

利用石灰或石灰石作為脫硫劑，根據(jù)SO2易溶于水的原理，用大量的水對煙氣進(jìn)行洗滌，使煙氣中的SO2溶到水中，從而將煙氣中的SO2脫除[1]。吸收SO2的水在三級沉淀池內(nèi)與一定的堿性物質(zhì)反應(yīng)后再生循環(huán)利用(見圖1)。

2.1.1 煙氣系統(tǒng)流程

5#鍋爐煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)送入原有的磚煙道。6#、7#鍋爐煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)合股送入煙囪另一側(cè)的原有磚煙道，在原磚煙道進(jìn)入原煙囪進(jìn)口附近增加旁路插板閥。煙氣從原磚煙道上方新建的鋼質(zhì)煙道送出后進(jìn)入脫硫塔，處理后的煙氣從脫硫塔頂部的煙囪排放。

脫硫塔塔體采用3塔1體結(jié)構(gòu)，通過3個單獨(dú)脫硫塔的入口閥開閉調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)任意臺鍋爐彈性操作，以防鍋爐停運(yùn)對煙氣脫硫產(chǎn)生影響。

2.1.2 吸收系統(tǒng)流程

本系統(tǒng)由氣動乳化脫硫塔、循環(huán)池、循環(huán)泵、循環(huán)池攪拌機(jī)及工藝管道閥門等組成。脫硫塔內(nèi)部由3個單獨(dú)的脫硫塔組成，分別對應(yīng)3臺鍋爐。

煙氣由引風(fēng)機(jī)送入脫硫塔下部的均氣室后進(jìn)入脫硫塔；在脫硫塔的吸收區(qū)，煙氣與循環(huán)漿液充分傳質(zhì)，煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣或氫氧化鈣反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣；脫硫后煙氣經(jīng)除霧后從煙囪排空。吸收了SO2的漿液落到塔的下部，流入循環(huán)池后，在攪拌機(jī)的作用下與池內(nèi)漿液混合均勻，再經(jīng)循環(huán)泵送入脫硫塔內(nèi)循環(huán)使用。循環(huán)池內(nèi)漿液因吸收SO2引起pH值降低，降低到一定程度時從制漿池補(bǔ)加新的石灰漿液。循環(huán)池內(nèi)產(chǎn)生較多的亞硫酸鈣和硫酸鈣晶體后，會導(dǎo)致含固量增加，當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%時，由排漿泵排出處理。

圖1 煙氣脫硫工藝流程圖

2.2 脫硝工藝改造

安化公司采用尾部脫氮技術(shù)，5#、6#、7#、8#鍋爐均為循環(huán)流化床，爐膛溫度均在1 000 ℃以下，因此采用選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)技術(shù)；11#鍋爐采用的是中溫分離技術(shù)，在分離器處溫度為450 ℃左右，不具備SNCR反應(yīng)條件，必須在爐膛內(nèi)進(jìn)行噴氨。由于11#鍋爐爐膛容積較大，反應(yīng)效果無法保證，所以在尾部煙氣(低溫省煤器前)加裝選擇性催化還原技術(shù)(SCR)裝置，采用SCR+SNCR混合脫硝技術(shù)。

2.3 鍋爐煙氣脫硫、脫硝后效果

5#、6#、7#、8#鍋爐煙氣脫硫、脫硝改造后，SO2、NOx質(zhì)量濃度基本穩(wěn)定在200 mg/m3以下、粉塵質(zhì)量濃度在30 mg/m3以下，符合達(dá)標(biāo)排放要求。

3 鍋爐煙氣超低排放改造及成效

為滿足環(huán)保相關(guān)政策要求，鍋爐出口煙氣指標(biāo)要求SO2質(zhì)量濃度≤35 mg/m3、NOx質(zhì)量濃度≤100 mg/m3、粉塵質(zhì)量濃度≤10 mg/m3。安化公司于2017年6月進(jìn)行了超低排放改造工程。

3.1 改造項(xiàng)目

5#、6#、7#、8#、11#鍋爐在原有脫硫塔的基礎(chǔ)上，新增煙氣脫硫吸收塔、噴淋除霧裝置、濕式靜電除塵器裝置、SCR脫硝裝置[2](不含公用系統(tǒng))。同時對各臺引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造，11#鍋爐在原預(yù)留層再裝一層催化劑。

3.1.1 新增吸收塔工藝流程

5#、6#、7#、8#鍋爐煙氣經(jīng)除塵器收塵后，通過引風(fēng)機(jī)進(jìn)入新增脫硫吸收塔(見圖2)。吸收塔內(nèi)的煙氣向上流動，被向下流動的漿液以逆流方式洗滌后，煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。

經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器進(jìn)行除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的霧滴去除。同時按特定程序用工藝水對除霧器進(jìn)行沖洗。除霧器沖洗有兩個目的：一是防止除霧器堵塞；二是沖洗水同時作為補(bǔ)充水，穩(wěn)定吸收塔液位。

11#鍋爐煙氣通過煙道擋板門進(jìn)入濃縮塔(原脫硫塔)，從濃縮塔頂部出來的氣體與煙道氣體混合后進(jìn)入預(yù)脫硫塔，氣體從預(yù)脫硫塔進(jìn)入脫硫塔的煙氣吸收段。來自溶液循環(huán)泵的亞硫酸銨溶液通過脫硫塔內(nèi)的霧化噴頭后形成噴淋液，與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫銨，加入脫硫塔底部的15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))氨水在脫硫塔內(nèi)繼續(xù)與亞硫酸氫銨反應(yīng)生成亞硫酸銨溶液。

鍋爐煙氣在噴淋層內(nèi)脫硫后，向上進(jìn)入湍球?qū)?，煙氣與來自清洗液泵打來的清洗液在湍球的表面充分接觸，使得氣體中夾帶的亞硫酸銨及氨重新溶解在清洗液中。

經(jīng)過初次洗滌的鍋爐煙氣向上進(jìn)入除霧裝置，上下各設(shè)置一組工藝水清洗裝置。不僅可以清洗除霧器葉片，預(yù)防鍋爐煙氣中夾帶的灰塵或結(jié)晶堵塞除霧器，還可以對煙氣中夾帶的氨再次吸收，降低尾氣中氨含量。除霧和清洗后的煙氣經(jīng)煙囪排放到大氣。

3.1.2 脫硫、濕電一體化裝置

9#、10#鍋爐新上一套煙氣脫硫、濕電一體化裝置，利用石灰-石膏法脫硫、濕式電除塵器除塵后排放煙氣。新增SCR脫硝裝置，對引風(fēng)機(jī)進(jìn)行改造。

3.2 改造后性能測試

依據(jù)GB 13271—2014 《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[3]和HJ 836—2017 《固定污染源廢氣低濃度顆粒物的測定 重量法》[4]，于2018年11月23—25日對4套脫硫、除塵改造項(xiàng)目進(jìn)行了性能測試，各鍋爐負(fù)荷見表1，測試結(jié)果見表2。

表1 各鍋爐負(fù)荷情況

表2 4套脫硫、脫硝、除塵測試結(jié)果

由表2可知：經(jīng)過改造后，煙氣中各指標(biāo)含量均在規(guī)定范圍內(nèi)，運(yùn)行穩(wěn)定至今，達(dá)標(biāo)排放。

4 技改效果

改造前，安化公司燃煤鍋爐煙氣中SO2質(zhì)量濃度為500～600 mg/m3。隨著煙氣排放指標(biāo)不斷嚴(yán)格，安化公司經(jīng)市場調(diào)研、對比優(yōu)勢，以最快速度進(jìn)行了兩次改造，使得鍋爐煙氣排放指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且運(yùn)行穩(wěn)定。煙氣脫硫采用石灰或石灰石作為脫硫劑的濕法脫硫，效果明顯；根據(jù)鍋爐熱反應(yīng)溫度脫硝可選擇SCR或SNCR+SCR混合型，技術(shù)先進(jìn)且運(yùn)行成本低；采用濕式靜電除塵效率高，經(jīng)專業(yè)部門性能檢測合格，且運(yùn)行穩(wěn)定。此項(xiàng)改造優(yōu)化方案，可行性極高，值得業(yè)內(nèi)推廣。

5 結(jié)語

安化公司兩次燃煤鍋爐改造優(yōu)化的成功投運(yùn)，不僅有效解決了鍋爐煙氣排放的環(huán)保問題，而且為裝置穩(wěn)定、連續(xù)、高產(chǎn)、低耗運(yùn)行提供了有力保障。