燃煤供热锅炉烟气超净排放的应用探讨

黄松

天津市津能工程管理有限公司，天津，300384

燃煤供热锅炉烟气超净排放的应用探讨

黄松

天津市津能工程管理有限公司，天津，300384

随着环境污染问题的日益突出，冬季采暖锅炉烟气排放所引发的环境问题备受重视。燃煤供热锅炉烟气治理采取何种工艺，是环境管理部门及供热单位非常关注的问题。本文结合燃煤供热锅炉烟气治理改造，对锅炉烟气治理采用超净排放技术进行了深入分析探讨。

燃煤供热锅炉；烟气；超净排放

1 前言

集中供热是天津市冬季居民采暖主要方式，截止至2015 年底，在已实施集中供热面积中，燃煤锅炉房供热面积占全部供热面积的35.3%，热电联产供热面积占全部供热面积的30.7%，可再生能源、燃气、电采暖等其它清洁热源供热面积占全部供热面积的34%，燃煤锅炉供热仍占据重要位置。目前，环保效益高的燃气——蒸汽联合循环发电供热机组正在天津地区开展大规模建设，随着燃气机组投产及供热锅炉煤改气工作的实施，未来能源消费结构中天然气消费将逐年上升。

我国是煤炭资源较为丰富的国家，资源禀赋条件为“富煤、少油、缺气”，决定了煤炭是我国的主体能源，在一次能源结构中占70%左右。在未来相当长时期内，煤炭作为主体能源的地位不会改变。受气价及冬季用气高峰时天然气供应紧张的制约，天然气供热可靠性面临考验。

为缓解燃气供应压力、突破能源瓶颈、减少污染物排放、实现煤炭清洁利用，2014年9月天津市政府审议通过《天津市燃煤清洁利用实施方案》，决定在热力公司华苑供热所开展供热锅炉煤炭清洁利用试点工作。

2 烟气治理技术调研

天津华苑供热所原有4台58MW燃煤链条供热锅炉，在被确定为煤炭清洁利用试点工程后，2015年又扩建5台58MW高效煤粉供热锅炉。按照煤炭清洁利用试点工作的要求，参照国家及地方标准，燃煤锅炉烟气排放指标要达到燃气锅炉的排放指标，即粉尘≤5mg/ Nm3，二氧化硫≤20mg/Nm3，氮氧化物≤100mg/Nm3。

近年，随着国家环保部要求“十三五”期间燃煤电厂要完成超低排放改造任务，各大发电集团迅速开展了电厂超低排放的改造治理工作，并取得了较好效果。以舟山电厂为代表的超净排放改造的成功，为电站锅炉烟气治理改造树立了榜样，起到了示范作用。而作为北方城市供热骨干力量的大型燃煤供热锅炉，由于投资效益因素的制约，在烟气治理投入及技术选用方面一直处于落后状态，燃煤电站锅炉烟气治理超净排放技术为燃煤供热锅炉的改造提供了借鉴参考。笔者在工程实施中参与了燃煤供热锅炉烟气处理工艺选择的调研工作，经过对舟山电厂、三河电厂等单位锅炉烟气处理工艺及效果的考察，并结合与国内菲达、龙净等环保工程企业技术交流，摸清了国内电站锅炉烟气治理技术的特点及应用情况。调研认为电站锅炉烟气治理技术完全可以应用到大型燃煤供热锅炉上。

3 锅炉烟气治理技术的发展和应用

近年来国内各大能源集团积极发展洁净煤燃烧技术，运用国内外最新技术，基本实现了电站锅炉的污染物近零排放。国内主要采用烟气治理技术有：

（1）高效除尘技术

高效除尘一般采用两级除尘的方法。第一级除尘结合锅炉燃煤的实际情况，主要选用的除尘型式为：五电场静电除尘器（包括旋转电极）、布袋式除尘器和电袋除尘器。第二级除尘，采用湿式静电除尘器，有效除去烟气中的SO3、石膏和PM2.5等污染物微小颗粒，脱除效率70%以上，可确保湿式静电除尘器出口的尘排放不高于5mg/Nm3。

（2）高效脱硫技术

国内电站锅炉普遍采用高效脱硫技术。脱硫工艺通常有：石灰石-石膏湿法脱硫、海水脱硫、喷雾干燥法脱硫、炉内喷钙尾部加湿活化器脱硫、电子束脱硫、氨法脱硫等。目前国内电站锅炉大多采用高效石灰石-石膏湿法脱硫技术，在燃煤含硫量一定的条件下，脱硫效率可达到98%以上，最大程度降低SO2 的排放浓度。

（3）高效脱硝技术

目前国内电站锅炉普遍采用的高效脱硝方案是炉内低NOx 燃烧技术+SCR烟气脱硝技术，锅炉出口NOx 排放浓度不超过200mg/ Nm3，脱硝效率85%以上，脱硝出口NOx 指标小于30mg/Nm3。

国内“污染物近零排放”技术的发展，为燃煤供热锅炉烟气治理提供了借鉴和参考。

4 燃煤供热锅炉超净排放应用实例

2006年，天津华苑供热所为满足城市供热，建设了4台58MW燃煤链条供热锅炉。由于锅炉烟气处理使用多管除尘器和麻石水膜脱硫工艺，难以满足日益严格的环保要求，排放数据见表1。

表1 4台燃煤链条锅炉环保验收时监测的烟气排放数据

从以上数据看，锅炉排放指标距离达到燃气锅炉的排放指标的要求相差较大。为使扩建的5台58MW高效煤粉炉取得环保审批所需的污染物总量指标，根据环保部门的要求，在运行的4台燃煤链条锅炉也需进行超净排放的改造。

从国内电站锅炉使用超净排放技术的经验看，燃煤供热锅炉选择超净排放技术是可以达到燃气锅炉排放标准的。在经过充分论证后，首先开展的5台58MW高效煤粉炉试点工程选择的锅炉烟气处理方案为：SNCR+SCR脱硝，布袋除尘器作为一级除尘，石灰石——石膏湿法脱硫，并选择湿式电除尘器作为二级除尘。为减少占地，节省投资，脱硫设计了两套“三炉一塔”装置。为保证设备可靠性，两台脱硫塔入口烟道安装了联通门，可以满足三台炉脱硫设备互为备用。上述5台锅炉在2015年底开始运行调试。监测结果见表2。

表2 环保监测部门烟气监测数值

从监测数据看，扩建的5台锅炉排放符合设计要求，达到了超净排放水平。

在上述成功的基础上，目前4台燃煤链条锅炉烟气治理工程也在实施。按照设计，烟气治理选用了选择性催化还原（SCR）脱硝+布袋除尘器+石灰石-石膏湿法脱硫+湿式电除尘器技术方案。考虑到原有多管除尘器及麻石脱硫塔拆除后，场地狭小，脱硫采用了“四炉一塔”方案，立式湿式静电除尘器布置在脱硫塔上方，有效解决场地狭小问题。

5 超净排放的社会效益

华苑供热所5台58MW高效煤粉锅炉和4台58MW链条锅炉采用超净排放技术扩建、改建后，环境效益十分突出。工程实施后供热能力增加了580万平米，同时削减了污染物排放总量，其中氮氧化物削减193.97吨/年，二氧化硫削减172.79吨/年，烟尘削减178.9吨/年，为天津市节能减排做出了贡献。

6 超净排放技术应用中存在问题

通过扩建的5台58MW高效煤粉炉试运行可以看出，超净排技术应用于燃煤供热锅炉，在实际效果方面都是比较令人满意的，但也存在着较为突出的问题：

（1）与原有燃煤供热锅炉所采用的多管除尘器和麻石水膜脱硫的简易烟气处理装置相比较，烟气超净排放处理工艺系统较为复杂，自动化控制水平高，对运行及检修人员的技术水平要求高，需要供热企业加强员工的培训，适应新设备要求。

（2）采用超净排放技术在投资及占地等方面均较大，如原有供热锅炉房建设时没有预留足够的场地，烟气超净排放处理装置很难布置。

（3）采用超净排放技术运行成本较高，天津市现行供热收费标准为25元/平米，采用超净排放技术后，经初步计算供热成本在27元/平米左右（低于天然气供热成本）。因此，为保证采用超净排放的燃煤供热锅炉正常运行，需积极取得政府的支持和适当的经济补贴。

7 结论

燃煤供热锅炉烟气治理的工程实例表明，将电站锅炉超净排放技术应用于大型燃煤供热锅炉是可行的。由于我国煤炭资源较为丰富，燃煤供应可靠性高，采用超净排放的燃煤供热锅炉对提高城市供热可靠性非常重要。尤其是在已经联网供热的城市，在热电联产供热、燃气锅炉供热、燃煤锅炉供热并存的热源结构中，当冬季天然气供应紧张时，超净排放的燃煤供热锅炉将发挥重要的调峰补充作用，可对维持城市供热管网安全稳定供热发挥不可替代的重要作用。

在目前供热价格体系下，超净排放的燃煤锅炉需要政府给予适当的补贴，以确保供热的安全稳定性。

[1]天津市供热规划.（2014～2020）天津市城市规划设计院.

[2]中国燃煤电厂节能减排技术措施综述.陈仁杰.华东电力设计院.

[3]4×58MW链条锅炉项目竣工环保验收监测报告.天津市环境监测中心.

[4]4×58MW锅炉尾部烟气净化改造项目技术方案.浙江菲达环保公司.

[5]5×58MW高效煤粉锅炉试点项目环评报告.天津市环评中心.

[6]火电厂大气污染物排放标准.GB 13223-2011.

[7]锅炉大气污染物排放标准.DB 12/151-2003.