220t/h煤-污泥混烧锅炉超低排放技术研究及应用

俞李斌，俞燕，李钦武，王树宇

（1.中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司；2.嘉兴新嘉爱斯热电有限公司；3.浙江浩普环保工程有限公司；4.桐乡泰爱斯环保能源有限公司，浙江 杭州 310000）

1 概要

我国煤炭的消耗量占全世界总量的一半以上，其中散烧煤排放的污染是环境污染的主要原因。目前空气质量问题已成为公众关注的焦点，集中供热是解决散煤燃烧污染问题主要举措之一。以煤与污泥混合作为燃料的热电锅炉既起到了集中供热的作用，又能够有效解决城市污泥问题，是国家重点支持的项目。随着经济发展，城市化成为必然趋势，污泥量日渐增多，污泥与煤的掺烧比例日益增大；同时，由于污泥成分复杂、热值低，造成煤与污泥作为燃料的锅炉尾部烟气污染物控制比燃煤锅炉难度更大。

嘉兴新嘉爱斯热电有限公司污泥焚烧综合发电、供汽项目是2009年嘉兴市重点工程建设项目，建设2台220t/h高温高压循环流化床污泥焚烧锅炉，锅炉设计使用煤和污泥掺混做燃料，锅炉尾部原烟气排放二氧化硫浓度在2000～4000mg/m3之间，氮氧化物浓度在300～400mg/m3之间，粉尘浓度在40～50g/m3之间，在响应国家超低排放要求的前提下，必须采用成套的、高效的全过程协同脱除技术，达到超低排放二氧化硫浓度小于35mg/m3，氮氧化物浓度小于50mg/m3，粉尘浓度小于5mg/m3的限值。本文阐述了研究后采用的成套技术路线，并对投运后运行数据进行了分析总结，为污泥焚烧锅炉超低排放改造提供了技术依据。

2 技术路线

通过对锅炉的运行特征、尾部烟道结构、温度分布、后部场地的可用空间等关键因素进行分析，确定了脱硝、脱硫和除尘技术路线（见图1）。

基于锅炉出口氮氧化物排放浓度高，SNCR技术无法满足超低排放脱硝的要求；且锅炉尾部结构紧凑且锅炉尾部外侧没有空间加装SCR的特点，脱硝工艺采用SNCR+SCR耦合脱硝技术。其中4#炉SCR应用了板式催化剂，5#炉SCR应用蜂窝式催化剂；脱硝还原剂均采用氨水。

基于锅炉出口二氧化硫波动大、上限高的特点，脱硫工艺采用石灰石——石膏法脱硫替代原有的双碱法脱硫。4#炉脱硫塔应用了双pH物理分区技术，5#炉脱硫塔应用单塔单pH技术。

基于粉尘浓度高、特性多变的特点，除尘工艺采用多级协同脱除技术。4#炉配套了由静电除尘+脱硫塔除尘+湿式静电除尘组成的三级除尘，5#炉配套了由电袋除尘+脱硫塔除尘+湿式静电除尘组成的三级除尘。

3 运行分析

2台220t/h高温高压循环流化床污泥焚烧锅炉逐台、分步进行改造，最终第一套超低排放系统（4#）于2015年2月投运；5#炉超低排放设施，最终在2016年7月全部投运。通过环保检测部门监测，其中4、5#数据见表1。

表1 4#和5#炉尾部烟气排放检测数据

表中排放测试数据显示，通过改造达到了超低排放要求。

根据锅炉运维日志，4#炉的板式催化剂更换了一次，其寿命约12000h；5#炉的蜂窝催化剂更换了一次，寿命约为8000h，在此种高灰浓度、高流速的条件下，板式催化剂具有优势。在脱硝系统的运行过程中要及时更换脱硝催化剂，防止催化剂失效，造成氮氧化物控制不达标的现象。

运行监测数据显示，4#炉双pH物理分区脱硫技术在相同的运行条件下，能够达到比5#炉更好的脱硫效果，主要原因是双pH物理分区脱硫技术上层高pH浆液对SO2的强吸收特性。

污泥焚烧炉由于掺烧污泥种类多，造成粉尘比电阻变化，4#炉静电除尘器后粉尘排放浓度容易波动。脱硫塔除尘和湿式静电除尘有效的保证了末端粉尘浓度控制，但脱硫废水量比5#炉多。5#炉布袋除尘器后的粉尘浓度稳定，有效的减少了脱硫废水。

4 结语

通过在嘉兴新嘉爱斯热电有限公司2台220t/h高温高压循环流化床污泥焚烧锅炉环保改造工程的实际应用，充分证明：在煤-污泥焚烧炉上采用SNCR/SCR+除尘器（静电/布袋）+湿式脱硫（石灰石-石膏法）+湿式静电除尘器的工艺技术路线，使其污染物排放能够连续、稳定达到国家超低排放的要求。

通过两年多运行经验得到以下结论。

（1）高粉尘、高流速烟气的SCR脱硝工艺，宜采用板式催化剂。

（2）污泥掺烧造成烟尘特性变化大，采用布袋除尘器，一定程度有利于后部设备的运行。

（3）在场地允许的情况下，双PH物理分区脱硫技术效果更好。

参考文献：

[1]徐正坦,吴松发．垃圾焚烧发电厂流化床锅炉掺烧污泥技术研究[J]．湖南工程学院学报(自然科学版),2012,(03)．