关于热电装置锅炉超低排放设计方案比较

2018-09-06蔡永兴

山西化工 2018年4期

蔡永兴

(山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西长治 046299)

引言

原系统配置：锅炉内燃料燃烧时，煤质中约90%的S被氧化为SO2进入烟气。热电装置设置氨法烟气脱硫装置，可把烟气中SO2浓度降低到100 mg/Nm3以下；锅炉尾部设计选用布袋除尘器，处理后烟气中的烟尘排放浓度将严格控制在30 mg/Nm3以下；采用“低氮燃烧+SCR法烟气脱硝”工艺路线，排放的烟气中NOx浓度小于100 mg/Nm3。热电装置锅炉烟气流程为：锅炉炉膛出口→省煤器→SCR烟气脱硝装置→回转式空预器→布袋除尘器→引风机→氨法烟气脱硫装置→烟囱。

1 脱销改造

锅炉本体设有低氮燃烧器及分级送风等降氮措施，处理后烟气中NOx质量浓度<400 mg/Nm3，原设计中SCR脱销效率>80%，达到最终烟气出口NOx浓度<100 mg/Nm3。为达到超低排放要求，SCR的脱销效率须提升至大于87.5%。目前，脱硝反应器内设置了3层催化剂(2+1)，可以通过直接投运备用层，增加更换催化剂频率的办法，达到提高脱硝效率的目的。

2 超声波脱硫除尘一体化超低排放技术方案

脱硫塔内通过塔内件的优化设计，不但完成脱硫功能，同时完成对烟气中颗粒物的控制、洗涤、捕集功能，保证脱硫塔出口烟气达到超低排放要求。采用吸收提效技术降低SO2含量以及显著减少气溶胶和游离氨的产生，同时采用洗涤凝聚、声波凝并两种细微颗粒物粒径增大技术，对载尘烟气进行细微颗粒物粒径增大预处理，从而大大提升细微颗粒物的去除效果，最后采用多级高效除雾器，实现总尘超低排放的要求。

工艺路线分析如下。烟气脱硫系统配套设置，由脱硫吸收液分离系统、吸收液液滴洗涤系统、细微颗粒物凝集与凝并系统、雾滴高效去除系统等组成。在脱硫塔的吸收段，烟气被吸收液脱除二氧化硫后携带有吸收液液滴、烟尘和吸收剂等物质，经除雾器除雾后再通过液滴洗涤、凝集层，再经声波凝集与凝并、高效除雾后经原烟囱排放。循环水槽所需的补充水由现有工艺水系统提供，洗涤循环液送脱硫吸收循环回收利用。改造工艺流程图，如图1所示。脱硫吸收段改造提高液气比是提高脱硫效率的有效手段之一。每套脱硫塔现有3台一级循环泵，本次改造每套脱硫塔增加1台一级循环泵。同时通过优化升级吸收段内部结构，增加一层吸收液喷淋层及集液器，改善气流分布，优化喷淋覆盖。

图1 超声波脱硫除尘一体化方案图

在吸收段上部增加超声波脱硫除尘一体化超低排放系统，根据需要增加筒体高度。为每台脱硫塔新增1台循环水泵，共增加6台循环水泵，4用2备。新建2台循环水槽，其中1#、2#脱硫塔共用1台循环水槽，3#、4#塔共用一台循环水槽。为每套脱硫塔增加1套超声波发生器和其他等配套设施，共增加4套。

3 喷淋散射脱硫除尘一体化技术

烟气脱硫的基本原理是：酸+碱=盐+水，烟气中的SO2属于酸，吸收液属于碱，因此只要能使烟气中的SO2与吸收液充分接触就可产生盐和水，从而使烟气中的SO2被脱除。喷淋散射塔在进行烟气脱硫时采用的是喷淋+鼓泡，第一次脱硫是利用喷淋对烟气进行脱硫，液气比采用1 L/m3～6 L/m3，进行烟气初步脱硫(一般保证脱硫率达到60%～90%左右)，同时，喷淋对进入喷淋散射塔的烟气还具有降温、增湿和对塔的中仓进行清洗的多重作用；第二次脱硫是利用鼓泡塔散射器插入吸收液的深度与脱硫率的关系，进行烟气深度脱硫，由于鼓泡塔在烟气脱硫时具有分散相(烟气中的SO2)对连续相(吸收液)的优点，使得喷淋散射塔具有更好的节能特点和更高的脱硫率。

由于锅炉烟气经除尘器后仍含有20 μm以下的烟尘，特别是喷淋散射塔采用亚硫酸铵进行脱硫后，因亚硫酸铵和其他亚盐遇到热烟气后会造成气溶胶、盐雾、逸氨等新的烟气污染物，因此,喷淋散射塔除了具有深度脱硫的功能外，还具有如下精细除尘和去除PM2.5等烟气污染物的功能。

原系统改造过程罗列如下。

1) 工艺系统在原有脱硫塔的本体上，利用二级循环泵的现有空间，改造成为喷淋散射塔的均压仓，并在均压仓内增设散射模块及上升烟道等设施；拆除原有的3台一级循环泵，将其改造为喷淋散射塔均压仓的喷淋装置，2台泵利旧(1运1备)；在每座脱硫塔的入口烟道底部增加一座吸收液浓缩箱(6.5 m×4 m×3.5 m)，拆除原有的2台二级循环泵，并将其喷嘴和管道安装在吸收液浓缩箱和脱硫塔入口的烟道上，用于对脱硫塔的进入烟气进行降温、增湿，并对脱硫塔排出的吸收液进行浓缩，2台二级循环泵用作浓缩泵(1运1备)，如图2所示。

2) 脱硫塔入口改造后的喷淋设施，其浓缩后的吸收液流入吸收液浓缩箱内，并将现有脱硫塔内的氧化喷头和管道改为吸收液浓缩箱的氧化装置，将现有的塔内氧化改为塔外氧化；将脱硫塔现有的二层除雾器中间加装一套气溶胶及逸氨拦截装置(水膜板)；原有脱硫塔的排出泵及管道需改装在吸收液浓缩箱上，用于浓缩箱的硫铵溶液送入硫铵处理系统；对现有脱硫塔的吸收剂输入、塔内的搅拌装置及管路设施等进行必要的改造，如图3所示。吸收剂供应系统吸收剂供应系统采用原系统，本工程需要对四座脱硫塔的吸收剂加注点进行改造。副产物处理系统四座脱硫塔的副产物全部送入原硫铵处理系统，需要对原有管道的走向进行改造。烟气系统对原脱硫塔入口烟道进行吸收液流出口(用于吸收系统的烟气降温和吸收液的浓缩)的改造；经过烟气系统改造、脱硫塔改造，脱硫装置烟气阻力有所增加。根据技术商方案资料，改造后系统阻力仅增加300 Pa，而根据对此类技术的现场实际考察，在钙法脱硫装置上整套脱硫系统阻力达3 000 Pa，与技术商提供的数据偏差较大。结合喷淋散射脱硫除尘一体化技术特点及实际运行情况，为确保改造后引风机能够满足系统正常运行需求，采用此改造方案的烟气系统阻力增量按1 500 Pa考虑，为此锅炉引风机、电机、变频器需整体更换，引风机进出口烟道同步更换。