浅谈75t/h粉煤炉超低排放改造应用

包华锋 薛竟飞

摘要：本文介紹了河南某小型化工厂75t/h煤粉炉结合自身实际进行超低排放改造的工艺原理、改造方案、主要设备，着重分析了关键设备管式气旋湿电除尘除雾器，并对改造后装置的应用效果和应用过程中发现问题进行总结。

关键词：粉煤炉;超低排放;除尘;脱销;脱硫;管式气旋湿电除尘除雾器

河南某小型化工厂现有一台75t/h煤粉炉，于2007年建成投产，锅炉配套建设四电厂静电除尘设施和脱硫设施。随后与2009年8月进行了脱硫装置技术改造采用氧化镁湿法烟气脱硫工艺技术。2014年7月又进行了脱硝除尘改造工程，采用选择性催化还原法（SCR）脱硝+布袋除尘工艺。改造后，装置可达到在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于30、100、200毫克/立方米。

2016年河南省环境保护厅发布《河南省环境保护厅关于报送2017年大气污染防治攻坚战重点项目的通知》（以下简称“攻坚战”）。“攻坚战”中明确“全省65蒸吨/时以上燃煤锅炉完成超低排放改造，即在基准氧含量翻乞条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米”作为2017年大气污染防治攻坚战重点任务。对于此化工厂来说，超低排放改造势在必行。

一、工艺原理

（一）脱硝系统

脱硝系统采用SCR技术——烟气和氨、空混合气混合后，进入SCR反应器，在催化剂的作用下，氨气将氮氧化物转化为氮气，达到脱除氮氧化物的目的。

（二）除尘系统

原有除尘系统采用布袋除尘工艺——经过脱硝系统的烟气经过960条多孔袋状过滤元件过滤，将烟气中的粉尘滤掉，达到脱除粉尘的目的。现有除尘系统无法达到新的国家要求，须加装静电除尘装置后，才能达标。考虑到增加静电除尘装置成本较高，经综合考量，本次改造方案是在烟气处理最后一道关口——脱硫塔内加装机电一体化除尘除雾系统。

（三）脱硫系统（含机电一体化除尘除雾系统）

原有脱硫系统采用湿式氧化镁脱硫工艺——经过除尘系统的烟气经过与脱硫塔内三层喷淋装置喷淋下来的氢氧化镁溶液逆向接触均匀混合后，溶液中的氢氧化镁与二氧化硫发生反应生成亚硫酸镁等物质，达到脱除二氧化硫的目的。本项目改造方案是在喷淋层下与脱硫塔烟气入口之间加入一层气液耦合装置，使烟气与氢氧化镁溶液混合更加均匀，反应更加充分，使脱硫效果达到新的排放要求。

脱硫塔内新增机电一体化除尘除雾系统：该系统由管式气旋湿电除尘除雾器、喷水系统、密封风系统等系统组成。其主体为管式气旋湿电除尘除雾器，其余系统为配套辅助系统。这里主要介绍管式气旋湿电除尘除雾器原理。管式气旋湿电除尘除雾器分为上下两部分，烟气自下而上依次分别经过高效气旋除尘除雾器和湿电除尘除雾器。

1.上部湿式电除尘除雾器工作原理

通过直流高压发生器，在阳极管束和阴极系统之间形成强大的电场，使烟气通过阳极管束时，其中的含湿粒子被电离，瞬间产生大量的电子和正负离子，这些电子及离子在电厂力的作用下定向运动，构成了捕集含湿粒子的媒介。上述带负电荷微粒，在高压电场力的作用下，定向运动抵达到捕集的阳极管束内筒上，荷电粒子在极板上释放电子，于是含湿粒子被集聚，再在重力作用下流到或被冲洗到吸收塔内，回落到浆液池中，这样就达到了除尘除雾的目的。

2.下部高效气旋除尘除雾器工作原理

经过脱硫喷淋后净化的烟气中含有大量的浆液雾滴，净烟气进入多级高效气旋除尘除雾器单元后经过气旋叶片强制转向在单元筒内旋转起来，从而使得净烟气中的细小液滴、细微粉尘颗粒等微小颗粒物互相碰撞团聚凝聚成大液滴，在气旋叶片外旋结构作用下，使净烟气向外离心运动，最终被气旋筒壁液膜捕获吸收，实现高效除雾除尘。

3.管式气旋湿电除尘除雾器特点

管式气旋湿电除尘除雾器既保留了湿式电除尘除雾器能有效去除亚微米级颗粒、SO气溶胶、硫酸镁微液滴和控制PM2.5的特性，又同时利用了高效气旋除尘除雾器高效除尘、除雾的特性，在减小了湿式电除尘除雾器的负担的同时提高了湿式电除雾器的气速适用范围，从而避免了采用常规湿式电除雾器需要拔高塔高、增加塔直径的弊端。与此同时，还起到了节能的作用，可谓一举多得。

二、技术改造内容

（一）脱硝系统

加装预留层的催化剂床层，催化剂体积为16.2m，配套安装两台蒸汽吹灰器，同时根据流场模拟结果调整已有反应器内导流板布置。

（二）除尘系统

对原有使用3年的960条多孔袋状过滤元件全部进行更换。

（三）脱硫系统（含脱硫塔塔体与塔内改造）

在脱硫塔内烟道入口上方与第1层喷淋层下方之间的空间安装高效气液耦合装置，高效气液耦合器高度为400mm。拆除脱硫系统内设置的两级除雾器，冲洗水管和支撑梁，对塔体上部进行加高，塔体总高由原来的18.8m变为23.3m，改造后预留出来的空间安装管式气旋湿电除尘除雾器。管式气旋湿电除尘除雾器安装在三层喷淋层上部。

三、应用效果

装置2018年02月投入生产运行至2018年12月，改造前后烟气的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放折算小时平均浓度具体对比见上表：

从上述表格可以看出锅炉烟气排放的三项指标均达标且大幅度低于规定值，且运行期间未发生环保指标超标现象。技术改造满足了政府要求的排放标准，同时还减少了排放，有效地保护了当地的环境，创造了良好的环境效益和社会效益。

四、结束语

企业充分利用现有条件进行改造，大幅度地减少了工程费用的同时高标准地完成了政府设定的目标，实现了低投资，高效益。改造中使用的管式气旋湿电除尘除雾器将湿式电除尘除雾器和多级高效气旋除尘除雾器的优点有机结合，具有对锅炉燃料及工况变化适应性强、运行可靠、稳定、投资少等优点。改造后装置成功运行，满足了国家对锅炉超低排放的要求，取得了良好的环境效益和社会效益，为其他企业提供了参考，应用前景十分广泛。

参考文献：

[1]DL/T 5196-2004火力发电厂烟气脱离设计技术规程.