300MW循环硫化床机组粉尘浓度超低排放改造探讨

摘要：根据国家《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》及《关中地区燃煤火电机组超低排放改造实施方案》文件相关要求西部地区也实现超低排放，现役30万KW及以上燃煤发电机组改造后污染物排放浓度基本达到排放限值：即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放濃度分别不高于10、35、50mg/m3。这一环保目标提出后，目前国内大多数燃煤发电机组都不能满足排放限值，需要进行超低排放改造，但根据各电厂实际情况，改造技术路线趋于不同，以某300MW循环硫化床机组为例，探讨粉尘浓度超低排放改造。

关键词：超低排放；粉尘浓度；电袋复合除尘器；管式+屋脊式除雾器

中图分类号：TD713 文献标识码：A

0引 言

某火电厂采用2×300MW直接空冷凝汽式机组，配2×1058t/h亚临界、一次中间再热循环流化床锅炉，1号机组于2015年7月投产，2号机组于2015年8月投产。每台炉设置一套选择性非催化还原法（SNCR）脱硝装置、两台电袋复合除尘器和一套FGD装置。实测电袋除尘器出口排放浓度为22.6mg/Nm3（投产时间短，设计值50mg/Nm3）。FGD出口粉尘浓度约为22.6mg/Nm3，氮氧化物排放浓度约为50mg/Nm3，二氧化硫排放浓度为35mg/Nm3。按当时国家2011年前的排放标准设计烟尘排放浓度值<50mg/Nm3，该公司除尘器自投运以来均可达标排放并优于设计值。

2014年9月国家三部委下发2093号文件，鼓励西部地区实现超低排放，2015年环保部再次下发文件针对超低排放进行“提速、扩围”，超低排放辐射至全国范围，根据国家《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》及《关中地区燃煤火电机组超低排放改造实施方案》文件相关要求西部地区也实现超低排放，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3，因此，为满足国家和地方环保法规要求，改善本地区的大气环境质量，确保电力和环境的可持续协调发展，建设绿色环保型电厂，该公司对现役两台机组进行提效改造以满足超低排放要求，其中，烟尘排放提效目标确定为≤10mg/Nm3。

该公司经过前期严谨考察、论证，分别就电袋复合除尘器、湿法脱硫改造技术路线进行论证，根据实际情况，选用了电袋除尘器增加一组布袋+湿法脱硫协同处理技术方案，改造工程同时包括新增一层管式除雾器、更换下两层喷淋层的喷嘴为双孔单向喷嘴等工作。

1超低排放改造方案确定

该电厂干式除尘器采用电袋复合除尘器，实测出口排放浓度为22.6mg/Nm3（投产时间短，设计值50mg/Nm3），经考察研究，结合现场实际情况，综合考虑一次投资、能耗、维护费用以及改造技术的成熟、可靠、先进和改造周期的长短，改造措施经济、合理、有效；改造后设备运行稳定、安全；整机使用寿命周期长，设备检修维护方便；能长期稳定满足国家及地方相关环保要求等各方面因素基础上，目前不考虑增设湿电，选择电袋除尘器增加一组布袋+湿法脱硫协同处理的技术方案实现超低排放。

（1）将电袋复合除尘器提效为<25mg/Nm3超净电袋，并对湿法脱硫进行改造，实现一定的协同除尘作用，同时确保SO2排放浓度长期<35mg/Nm3，脱硫改造所增加的阻力<500Pa。

（2）脱硫系统

1）原屋脊除雾器不做改变，新增加一层管式除雾器；

2）更换下两层喷淋层的喷嘴为双孔单向喷嘴，其余喷淋层不做改动。

从改造周期来看，该方案工期短，工程量小；从一次投资来看，该方案投资量相较其他方案少；从年运行维护来来看，该方案设备运行稳定，维护费用较小；从烟尘排放来看，该方案能满足烟尘排放浓度≤10mg/Nm3。

2改造内容

2.1除尘器改造

（1）在原电除尘器基础上，对袋区进行扩容，即增加一组布袋，即保证现阶段超低排放，又可消除除雾器随运行时间效率下降的影响。

原除尘器的滤袋材质过滤精度较低，一般可满足30mg/Nm3排放，由于该火电厂机组投运时间短，为最大限度的降低改造费用，可通过降低过滤风速，滤袋沿用原材质的方式实现减排。同时，考虑到本方案脱硫系统负担较大，且随着运行年限的增加，电袋出口排放也将缓慢增加（因原设计仅为50mg/Nm3，过滤风速高，如原电袋不做任何改造，现实测22.6mg/Nm3，运行1到2年后必将超过25mg/Nm3甚至更高），脱硫除雾器效率也将下降，雾滴逃逸浓度增加，必将引起总排口浓度增加。因此，本次提效改造，对袋区仍进行扩容（原有滤袋、袋笼保持不变，扩容方案与超净电袋相同），进一步降低前端干式除尘排放，为后端脱硫设备创造更优的条件。同时，在滤袋寿命期后，可更换精度更高的滤袋，实现除尘器出口长期稳定≤15mg/Nm3，消除脱硫除雾器效率下降的影响。

（2）取消旁路烟道

旁路烟道主要功能为超高温保护滤袋及点炉煤油混烧阶段避免油污污染滤袋，但实际工程应用表明，旁路烟道往往是烟尘泄漏点之一，由于不经常动作，又长期受烟气流冲刷，容易出现磨损，导致烟尘泄漏，而一旦旁路出现泄漏，含尘烟气将直达下游设备造成排放超标。因此，超低排放项目需取消旁路烟道，不但减少了除尘器泄露；同时，还可降低除尘烟气通道压损。

（3）除尘提效可实现脱硫入口粉尘浓度≤25mg/Nm3时，经协同处理后出口粉尘浓度≤10 mg/Nm3。

3.2脱硫系统改造

根据该厂原脱硫系统技术协议的规定：“在任何正常运行工况下，除雾器出口烟气携带的水滴含量应低于75mg/Nm3（干基）”，并在文字中描述采用的除雾器为两级屋脊除雾器，没有写明是否有管式除雾器，根据技术协议的烟气参数和实际吸收塔的尺寸可知，吸收塔的烟气流速为3.4m/s，按照常规的两级屋脊除雾器，出口液滴的实际排放值可以满足此要求。但对于要保证出口粉尘小于10mg，此液滴的排放量保证值过大。

结合现场实际情况，本次初步改造方案内容如下：增加管式除雾器，原屋脊除雾器不做改变，利旧原支撑梁；更换下两层喷淋层的喷嘴为双孔单向喷嘴，原喷淋层不做改动。

（1）除雾器升级改造，降低浆液粉尘逃逸

由于最上层喷淋层的中心距出口烟道的下边沿仅6.8m的间距，无增加三级屋脊除雾器的空间；且出口烟道短，亦无法增加烟道除雾器。因此本方案在屋脊除雾器的下方增加一层管式除雾器，因原屋脊除雾器为菱形布置，则改造工程量较大，需要整体更换除雾器。

（2）喷淋层+一层托盘设计合理优化，强化传质除尘作用

三层喷淋层中下面两层采用的喷嘴为双向（即上下方向）喷嘴，向上的雾化液滴溶液与烟气同流向，容易被烟气带走。因此本方案将下面两层采用的喷嘴改为单向双孔喷嘴。防止烟气对浆液的夹带，有效降低烟囱入口的粉尘浓度。

最下层喷淋层与吸收塔入口烟道之间增加一层托盘，强化传质除尘作用。

3结论

结合某300MW火电厂实际运行工况，通过大量论证和计算，改造后两台炉满负荷运行时，粉尘浓度达到10mg/Nm3，不仅可以保证整体设备的除尘效率，还有一定的降低脱硫排放，如果不改造，有可能在2017年新环保标准出台后面临强行关停或改造的现状，该方案实施我们将在每年的利润里增加1分钱/度电，按年发电量30亿度计算，可实现每年多收入3千万元，效益显著且必须实施。

参考文献：

[1]孟建国等，科技传播[J].2016-4（下）（157-161）.

[2]中国环境保护产业协会电除尘委员会，燃煤电厂烟气超低排放技术[M].北京：中国电力出版社，2015-10.

作者简介：廖亮（1984—），男，陕西蒲城人，汉族，助理工程师，本科，外围专工。endprint