煤泥循环流化床锅炉超低排放技术研究及应用

张立飞

摘要：本文针对某电厂3 X 75T/fl煤泥循环流化床锅炉超低排放的改造，通过分析脱硫、脱硝以及超低粉尘监测技术，在调试及运行中存在的问题及后续解决方案进行分析论证，来论证煤泥循环流化床锅炉超低排放的有效性和可行性。

关键词：煤泥循环流化床;超低排放;应用

一、锅炉SNCR+SCR脱硝改造

本次改造在原SNCR+低氮燃烧的基础上进行，在改造后的转弯烟道处安装蜂窝式催化剂，同时安装蒸汽吹灰器及声波吹灰器。脱硝泵由于量程小由柱塞泵改为大量程离心泵，满足SNCR及SCR氨水需求（氨水浓度10%）。同时对脱硝喷枪进行了更换。目前喷枪位置在锅炉15.8m平台处，前墙、左墙、右墙共10支喷枪。初步改造完成后锅炉即投入运行，在运行一段时间后发现氮氧化物控制困难，虽然满足现阶段环保要求参数，但与技术协议要求的50mg/Nm以下还存在差距。全烧煤泥或参烧中煤较少时较好控制，如果参烧混煤过多氮氧化物达到130mg/Nm左右。

（一）原因分析

为查清原因电厂与设计单位进行了各方面的检查，分析原因如下：

1.锅炉受热面布置不合理

该锅炉底部设置埋管，吸收炉膛估计30%的热量，造成锅炉底部温度较高950～1050℃，炉膛上部温度较低800℃。上部区域无法满足SNCR反应850～200℃的要求导致脱硝效率低。

2.二次风布置不合理

造成锅炉内部氧量分布不均，燃烧不完全，在以前的烟气测试中，CO的含量达到10000ppm，有时可能更高。

3.脱硝喷枪设置位置不合理、脱硝效率差

目前每臺锅炉10个喷枪，前墙4支，侧墙两侧分别3支。锅炉煤泥给料方式为炉顶直接给料，煤泥进入炉膛后表面水分迅速挥发而爆裂燃烧一部分，直至爆裂完全燃烧。这就造成完全烧煤泥与参烧混煤锅炉内部的温度场不同。SNCR改造喷枪布置时按照锅炉常态考虑的，当混煤参烧比例过高时，高温区温度场下移，造成脱硝效率降低。

4.SCR催化剂效率降低

在运行中利用插入式烟气分析仪测试催化剂前后NOx含量，催化剂效率只有30%。后利用停炉期间抽出实验模块，发现催化剂外表面附着一层黑色物质，发生磁化现象，并交由设计单位委托第三方进行鉴定成分发现砷和汞富集较快是造成效率降低的主要原因。

（二）锅炉尾部空预器出现腐蚀及堵灰

3号炉最早通过改造，投入运行，运行几个月后，很难达到满负荷运行，只有50t/h左右。根据锅炉参数断定空预器出现堵灰现象。原因是第一次改造后氮氧化物控制困难，喷氨过量，过量的氨与SO反应成硫酸氢铵，后者在一定温度下是极易附着物质，并且有腐蚀性，常规的脱硝无论是SNCR还是SCR都是布置在空预器前，而空预器区域的烟气温度正好是硫酸氢铵沉降的区间，空预器蓄热元件间隙很小，硫酸氢铵沉降并沾附烟气中的灰尘后造成堵塞。

必须在空预器处增加吹灰装置，并增加空预器的耐磨、耐腐蚀措施，解决磨损及腐蚀问题，最主要的还是控制氨水的过量问题。

二、电袋除尘改造

超低排放改造前电除尘已改为原1电场保留，2、3电场改为布袋除尘。本次改造电袋改造主要对1电场的阳极板、阴极线进行更换，电源更换为除尘效率更高的高频电源，最高电压为72kV。布袋区主要更换损坏的布袋及袋笼。因电袋除尘漏风严重，要求施工单位对电袋除尘壳体整体安装新护板。更换完毕后要求达到除尘出口低于30mg的要求。目前从运行上看，电袋除尘成为制约锅炉长周期运行的重要环节。超低排改造后一旦电袋除尘出现问题，虽然后面吸收塔有湿电除尘，但会严重影响石灰浆液品质，造成石膏脱水困难，石膏发黑无法处理等一系列问题。

三、石灰石—石膏法工艺系统问题及分析

（一）工艺流程

本工程脱硫吸收剂采用外购石灰石粉（250目，90%过筛率），用气力输送方式将石灰石粉送至制浆区的石灰石粉仓储存。储存于石灰石粉仓中的石灰石粉在流化风机的流化下，通过旋转给料阀进入石灰石浆液箱，由搅拌机将粉与工艺水搅拌充分混合，制成工艺需要浓度的石灰石浆液，石灰石浆液用浆液泵送至吸收塔进行脱硫。每台吸收塔配有1条石灰石浆液输送环管，再循环回到石灰石浆液箱，石灰石浆液通过环管上的分支管道输送到吸收塔，以防止浆液在输送管道内沉淀堵塞。

烟气通过锅炉引风机进入吸收塔，不设增压风机。在吸收塔内脱硫净化，经除雾、湿电除尘器除去雾滴、微尘后，接入原烟道经烟囱排入大气。

（二）运行中遇到的问题及解决方案

1.石膏排出管道与泵选型不匹配问题

因为石膏排出泵考虑事故排除的作用，在选型上考虑大了些。在实际运行中出现部分管道磨损泄露问题，尤其是管道转弯部位。主要原因石膏排出泵流量大，管道衬瓷后更细，造成浆液流速过高，增加了管道的磨损尤其是管道转弯处。为解决这一现象在石膏排出泵出口增加节流孔板降低流速，来降低管道磨损。

2.吸收塔底部细管座泄露问题

因吸收塔底部管座较细，防腐容易出现空档，随着浆液的渗透管座逐步腐蚀泄漏。这个问题主要是施工质量问题，对于细管道，防腐确实很难做到位，现场才去的措施是DN80以下的管座均改为DN80，再由法兰进行变径。

3.烟气在线监测系统出现的问题及分析

利用电化学式烟气检测设备，参数与CEMS数据差别不大。在查找问题的过程中，对石灰石进行了化验，检验无问题，化验了锅炉的燃料也显示无问题。化验了浆液显示重金属及Cl离子较多。在没有其他办法的情况下对浆液进行了置换。以上均没有找出问题所在。由于数据无法解释，请来第三方专业测试公司测量，检测NOx、氧量与CEMS数据一致，但SO数据检测值较低。该检测设备为紫外差分法。后又请来了环境监测站人员（紫外差分法）来检测数据与第三方检测一致。最终确定还是CEMS本身有问题。因为测试标气无问题，首先怀疑烟气中有干扰气体的存在。CEMS厂家根据光谱分析，烟气中含有大量的碳氢化合物，对SO产生影响。尤其是锅炉出现燃烧不充分时，数据影响更为严重。

四、总结

对于75T/H低倍率煤泥循环流化床锅炉的超低排放改造，在国内无相同案例的情况下，只能摸索前进，逐步把出现的问题一一解决掉，最终形成一套完善的超低排放改造工程。

参考文献：

[1]柳勇，吴家文.浅谈低热值煤的利用方法[J].中国化工贸易，2015，8（1）：1-3.