一台58兆瓦燃煤锅炉脱硫除尘改造方案

王红莉

（嘉峪关市供热公司，甘肃 兰州 730000）

一台58兆瓦燃煤锅炉脱硫除尘改造方案

王红莉

（嘉峪关市供热公司，甘肃 兰州 730000）

燃煤锅炉是影响我国城市大气污染最主要污染源，控制燃煤锅炉烟尘和二氧化硫污染排放对改善我国城市大气环境质量具有极其重要的意义。随着环保污染排放标准的逐步提高，我市城市南区一台58兆瓦燃煤锅炉运行烟尘和二氧化硫排放不能满足新标准要求，现结合实际情况提出改造方案。

燃煤锅炉；脱硫除尘；改造方案

随着兰州市城市南区的开发建设，2011年本市投资建设了城市南区集中供热热源厂建设项目，该项目当年建设当年投入使用，项目的建设均符合环保等相关要求。近年来，随着环保污染排放标准的不断提高，城市南区热源厂的污染排放已不能满足要求，因此，现结合实际情况，对热源厂的环保设施提出改造方案。

1 基本情况

城市南区热源厂于2011年安装了一台58兆瓦燃煤高温热水锅炉及配套设施，当年建成投用。58兆瓦燃煤锅炉的环保脱硫除尘设施采用了先进的花岗岩旋流板式脱硫除尘一体化技术，锅炉燃烧形成的灰渣经水冲沉淀后加以综合利用，废水澄清后循环利用（冲渣和除尘脱硫用）。项目建成后经环保竣工验收监测，各项指标均符合GB13271-2001Ⅱ时段二类区标准限值要求（颗粒物200mg/Nm3，二氧化硫900mg/Nm3）。

2015年采暖期，随着锅炉大气污染物排放标准的提高，热源厂58兆瓦燃煤锅炉运行期间通过在除尘水中添加石灰浆液的方式以减轻二氧化硫的排放，根据锅炉运行烟气在线监测数据，颗粒物、二氧化硫和氮氧化物实际排放浓度分别达到607mg/Nm3、692mg/Nm3和239mg/Nm3，颗粒物和二氧化硫的排放浓度超过2014年修订的 《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014中颗粒物80mg/Nm3、二氧化硫400mg/Nm3的排放浓度限值。热源厂58兆瓦燃煤锅炉脱硫除尘设施不能满足新的排放标准。因此，需对热源厂一台58兆瓦燃煤锅炉脱硫除尘设施进行改造。

2 污染排放超标的原因分析

经过现场勘查和对热源厂58兆瓦燃煤锅炉运行情况的了解分析，造成烟尘和二氧化硫排放超标的原因如下：

1）按照原设计，花岗岩旋流板式脱硫除尘器同时具备除尘和脱硫的效果，并且也能满足2015年之前的排放标准。在2015年10月1日新标准实行后，由于脱硫除尘设施简单，脱硫除尘效果无法满足新的排放标准。

2）除尘器使用至今整体结构较为完整，但是内部的喷淋层、喷嘴、管路结垢严重且未更换，不能够使进塔的浆液形成雾化，从而严重影响了设备的除尘和脱硫的效果。

3）系统管路堵塞严重，给运营工作带来较大的工作量，分析原因如下：（1）在使用的过程中不能够有效的掌握石灰粉的投入量,石灰投入量过大时，在酸碱中和反应过程中生成大量的硫酸钙和二水硫酸钙，密度过大时极易结垢造成堵塞；（2）沉灰池沉淀不完全。当除尘器除下的灰尘随着冲洗水进入沉淀池后混合反应产生的硫酸钙和二水硫酸钙造成堵塞；（3）在系统维护的时候没有对喷嘴、喷淋管路等易损零部件及时更换。

4）沉灰池没有配备氧化系统，在酸碱中和反应后的亚硫酸钙又被还原为氢氧化钙和二氧化硫，导致脱硫效果不明显，石灰粉投入量过大，增加了运行成本。

5）烟气在线监测数据显示，各项排放指标处在

比较高的标准，实测数据通过烟气含氧量的折算后数据将更高，而含氧量过高往往是由于锅炉本体、烟风道、系统设备等处漏风所致。

3 改造方案

由于环保新标准对颗粒物和二氧化硫的排放标准有了大幅度的提高，考虑到以后环保排放标准进一步提高的话，在投资经济性、科学性的前提下，改造方案应结合实际情况，选择技术成熟可靠、结构紧凑、布局合理、占地面积小，既要与原有的工艺相结合，又要稳定达标的除尘脱硫工艺。

3.1 除尘改造方案

将现有一体化的脱硫除尘器功能分别设置，新增一台LCM系列低压脉冲袋式除尘器，现有的脱硫除尘器改造为脱硫吸收塔。

3.1.1 布袋除尘器技术特性说明

LCM系列低压脉冲袋式除尘器处理风量大、过滤风速低、清灰效果好、除尘效率可达98%以上、运行可靠、维护方便、占地面积小，是一种单元组合式的除尘设备。通过计算，采取进口PPS滤布的布袋除尘器颗粒物排放浓度将小于50mg/Nm3，除尘后的灰尘为干灰，干灰可以通过人工或者气力输灰的形式进行回收，不会再进入到沉灰池。

3.1.2 工作原理

LCM型系列低压脉冲袋式除尘器的气体净化方式为外滤式，含尘气体由导流管进入各单元灰斗，在灰斗导流系统的引导下，大颗粒粉尘分离后直接落入灰斗，其余粉尘随气流进入中箱体过滤区，吸附在滤袋外表面。过滤后的洁净气体透过滤袋经上箱体、离线阀、排风管排出。

滤袋采用压缩空气进行喷吹清灰，清灰机构由气包、喷吹管和电磁脉冲控制阀等组成。过滤室内每排滤袋出口顶部装配有一根喷吹短管，喷吹口正对滤袋中心，每根喷吹管上设有一个脉冲阀与压缩空气气包相通。清灰时，电磁阀打开脉冲阀，压缩空气经喷口喷向滤袋，与其引射的周围气体一起射入滤袋内部，引发滤袋全面抖动并形成由里向外的反吹气流作用，清除附着在滤袋外表面的粉尘，达到清灰的目的。落入灰斗中的粉尘经由却灰阀排出后，利用输灰设施集中送出。

3.1.3 工艺要点

1）具有在线和离线两个状态清灰功能以及离线检修功能。

2）布置方式、灰斗下法兰离地高度和除尘器外形尺寸可根据现场情况进行调整。

3）为保证排放达标，滤袋材质使用进口PPS+PTFE浸渍，这种材质的耐温性在150～200℃之间。

4）采用下进风、外滤式过滤方式，滤袋利用弹簧涨圈与花板联接，形成干净空气与含尘气体的分隔，滤袋由袋笼支撑。

5）清灰时PLC控制电磁脉冲阀，通过喷吹管喷出压缩空气，使滤袋径向变形抖落灰尘。

6）除尘器顶部设检修门，用于检修和换袋（除尘器的维护、检修、换袋工作只需在净气室操作，不必进入过滤室）。在净气室设有差压仪组成的滤袋检漏装置，以便在滤袋损坏时及时报警。

7）除尘器设有保温层、顶部防雨棚，防止结露现象的发生和保护除尘器顶部装置。

8）除尘器设置烟气温度在线检测装置：当烟气温度过高或过低，自动打开旁路系统阀门排放烟气保护滤袋。

9）配置进风分配系统，有效地使进入除尘器的含尘气体均匀地分布到每个滤袋，防止了滤袋间的碰撞和磨擦，有利于延长滤袋的使用寿命。

10）进风口配置进风口手动调节阀，出风口配置提升阀，它们的关闭能保证除尘器单个仓室的完全离线。

11）控制系统采用PLC可编程控制器。整个系统采用PLC进行自动控制，设置差压及定时清灰控制方式并设有压力、温度、滤袋检漏等检测报警功能。

3.1.4 系统设备

LCM型系列低压脉冲袋式除尘器主要设备有结构框架及箱体、灰斗；滤袋、笼骨和花板；检修平台、栏杆及爬梯；压缩空气系统和控制系统等。

3.2 脱硫改造方案

3.2.1 脱硫工艺

脱硫工艺有干法、半干法、湿法等。其中湿法因具有脱硫效率高、脱硫剂利用率高、运行可靠、适应性强等特点，据统计湿式烟气脱硫工艺市场占有率在85%以上，主要以石灰石膏法、氧化镁法、双碱法、氨法等为主，其中由于石灰石膏法、氧化镁法脱硫效

率高运行费用相对较低而应用较多。

在脱硫工艺的选择上，由于石灰石膏法脱硫技术成熟，脱硫效率高，很容易达到95%甚至是98%以上，且应用广泛，石灰资源丰富，本地有生产企业，价格市场价格低，综合能耗和运行费用相比其他脱硫工艺较小。经过比较，热源厂选用湿法石灰石膏法脱硫工艺，脱硫剂为石灰石。

石灰石膏法脱硫后副产物为石膏，可以应用于建筑市场，综合利用价值较高，回收后可降低一定的运行成本。

3.2.2 脱硫原理

经除尘后的烟气从脱硫塔底部进入脱硫塔，塔的上方安装若干层旋流板以减缓烟气流速并使烟气在塔内均匀分布，同时增加二氧化硫与碱液的反应时间，从上而下喷淋的碱液与从下而上的烟气逆向接触，经过充分的吸收反应达到脱除二氧化硫的目的。

脱硫系统主要包括脱硫塔吸收反应、浆液循环系统、氧化系统、自动加药系统、控制系统等。

3.2.3 脱硫改造方案

结合实际情况，尽量利用热源厂现有资源，降低改造成本，满足脱硫环保要求。

1）脱硫塔的改造。现有花岗岩旋流板式脱硫除尘器有两座主塔一座副塔，塔高18.5m，内径3.6m，主塔内部有稳流柱和旋流板等装置。现将两座主塔改造为二氧化硫吸收反应塔，塔体增高4m，塔内增加两层旋流板装置和喷淋装置，塔顶增设脱水除雾器和自动水冲洗系统。为了减轻系统阻力，对塔体内部进行修复，结合实际情况改变引风机和脱硫塔烟气入口方向，拆除塔内支撑柱、稳流柱和副塔。

2）循环系统和氧化系统改造。在现有石灰泵房增加浆液循环泵设施，对沉灰池进行改造，增加氧化系统，包括氧化风机和氧化风管。改造后沉灰池变为沉淀池、氧化池、还原加药池。

3）增加自动加药系统，配置碱液罐、加药泵和pH检测仪，根据pH值调节脱硫剂的加入量。

4）增加PLC系统控制

根据工艺对控制系统的要求，采集与处理现场测量仪表信号，监测工艺运行状态，通过调节回路控制电气设备运行工况和连锁装置，保证系统的安全运行。

5）引风机改造

现有引风机参数：风量307291～198674m3/h；风压2142～5073Pa。经过计算，烟气系统总阻力为6163.24Pa。引风机风压不能满足改造需要，因此应通过采取增压风机、更换引风机或更换风机叶轮等方式来解决。

4 经济分析

1）利用现有设施，新增布袋除尘器，将脱硫除尘塔改造为脱硫吸收塔，预计费用660万元，主要包括：布袋除尘器估算220万元；

气力输灰系统180万元；

脱硫系统改造260万元，含设备基础、循环氧化系统、自动加药系统、控制系统、沉灰池改造等。

2）拆除现有脱硫除尘器，新增布袋除尘器和碳钢内衬防腐脱硫塔，对沉灰池在进行改造，预计费用785万元。主要包括：

布袋除尘器估算220万元；

气力输灰系统180万元；

新建脱硫系统305万元，含循环氧化系统，自动加药系统、控制系统等；

沉灰池及其他改造费用80万元。

5 结论

从技术方面，利用现有设施对热源厂一台58兆瓦燃煤锅炉脱硫除尘器进行改造，可使烟尘降至50 mg/Nm3，二氧化硫降至400mg/Nm3以下，能够满足现行《锅炉大气污染物排放标准》。从经济方面，改造比新建脱硫系统节约费用100余万元。因此，热源厂一台58兆瓦燃煤热水锅炉脱硫除尘的改造，无论从技术经济方面还是环境效益方面都是可行的。

参考资料：

[1] 《锅炉大气污染物排放标准》[S].（GB13271-2014）.

[2] 《锅炉房设计规范》[S].（GB50041-2008）.

[3] 《袋式除尘器安装要求验收规范》[S].JB/T471-96.

[4] 《花岗岩类湿式烟气脱硫除尘装置》[S].HJ/T319－2006.

[5] 国家其它相关标准与规范[S].

TK229.6