锅炉烟气超低排放脱硫技术改造

王耀(内蒙古博大实地化学有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017300)

0 引言

当前我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众身体健康，影响社会和谐稳定。2013年9月国务院出台《大气污染防治行动计划》，明确了具体指标。国家环保要求日益严格，根据国家发改委、环保部、能源局联合颁发的《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020)》，要求新建燃煤发电机组应同步建设先进高效脱硫、脱硝和除尘设施，不得设置烟气旁路通道。国家发展改革委、国家能源局联合公布复函，同意内蒙古自治区开展电力体制改革综合试点，并同时下发《内蒙古自治区电力体制改革综合试点方案》(以下简称《方案》)。《方案》要求，现役自备电厂要按照国家要求和自治区统一部署加快推进节能和超低排放升级改造步伐。

2016年9月为落实国务院《大气污染防治行动计划》和《内蒙古自治区人民政府关于贯彻落实大气污染防治行动计划的意见》，全面推进2016年全区大气污染防治工作，不断改善环境空气质量，内蒙古自治区人民办公厅制订《内蒙古自治区2016年度大气污染防治实施计划》。

1 运行现状

内蒙古博大实地化学有限公司博大实地5080化肥项目配套热电站现有3×180 h循环流化床锅炉，1台25 MW的抽汽凝汽式水冷发电机组，采用“热电联产”的运行方式。现脱硫采用氨法脱硫工艺，脱硫装置按1炉1塔，脱硫后净烟气回混凝土烟囱排放设计。脱硫率不小于96.50%,吸收塔出口净烟气SO2含量小于105 mg/Nm3,吸收塔出口净烟气粉尘含量小于40 mg/Nm3。项目已建成运行多年，目前存在处理烟气能力不足、脱硫工艺落后，烟气氨逃逸和气溶胶现象严重，导致烟囱出口烟气拖尾下沉严重、烟囱渗漏严重等问题，不能满足超低排放的环保要求。同时锅炉烟气脱硫设施无备用，影响上游锅炉、下游合成氨、尿素等工艺生产装置的长周期稳定运行。

为适应国内火电厂大气污染物控制的发展需要，满足煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知等相关法规的要求，通过资料收集及现场踏勘等方式，对机组现状和环保趋势进行了综合评估，提出SO2排放浓度低于35 mg/Nm3、烟尘排放浓度低于5 mg/Nm3的控制目标，内蒙古博大实地化学有限公司拟采取措施进一步降低SO2、烟尘排放浓度，满足超低排放要求。

2 工艺改造方案选择

本次改造不但要考虑热电锅炉燃煤燃烧后产生的SO2气体，同时要考虑克劳斯硫回收装置的工艺尾气送焚烧炉燃烧后产生的SO2气体，具体烟气参数如下：(1)流量：655 000 Nm3/h(标态、湿基、实际氧)；(2)SO2含量：6 000 mg/Nm3(标态、湿基、实际氧)；(3)H2O含量：6.27%(标态、湿基、实际氧)；(4)O2含量：8.5%(标态、湿基、实际氧)；(5)尘含量≤30 mg/Nm3((标态、干基、6%氧)；(6)烟气温度：140 ℃；(7)锅炉使用燃煤，除硫回收尾气外，不得掺烧其他影响脱硫运行以及排放指标的物质。掺烧硫回收尾气后，烟气中H2S、COS、CS2、Sx等总量小于10.0×10-6。

新建一台无烟气旁路、净烟气经塔顶直排烟囱排放的高效脱硫塔，作为现有脱硫装置及烟囱改造、修复期间的备用塔，备用塔，新建氨法脱硫装置采用江南环保的超声波脱硫除尘一体化排放工艺技术，在设计工况下全烟量、全时段的保证脱硫效率不低于99.5%，脱硫后烟气中SO2不高于30 mg/Nm3(标态，干基，6%氧),尘不高于5 mg/Nm3(标态，干基，6%氧)，达到超净排放标准。

3 工艺流程简介

本项目采用塔内饱和结晶工艺，按三炉一塔设计，烟气系统无旁路，采用氨作吸收剂吸收烟气中的SO2，管道输送来液氨或化工装置废氨水作脱硫剂。整套工艺系统包括烟气输送系统、吸收系统、空气氧化系统、工艺水系统、硫酸铵后处理系统等，其中空气氧化系统、硫酸铵后处理系统、工艺水系统利旧改造，系统流程简图如图1所示。

图1 系统流程简图

引风机来烟气经入口烟道进入脱硫塔，经洗涤降温、吸收SO2、除雾后进入超声波除尘装置，完成对烟气中颗粒物的控制、洗涤、补集功能，保证脱硫塔出口烟气达到排放要求，脱硫后净烟气经塔顶直排烟囱排放。烟气中的二氧化硫被吸收，形成的亚硫酸氨溶液，经氧化、浓缩、结晶，得到一定固含量的硫酸铵浆液，该浆液送到原后处理系统，再经旋流器、离心机、干燥机后，得到水分＜1%的硫酸铵，在进入包装机包装即可得到从产品硫酸铵。

4 运行情况

项目于2019年5月开始调式、试运行，期间由于一级循环泵扬程未能满足喷头展开压力，吸收效率低、氨逃逸严重、粉尘不达标、烟气拖尾等问题突出，故进行二次改造；通过改造一级循环泵叶轮提高泵扬程、喷淋层喷头调整，吸收段各级喷淋层喷头压力提高，气液两相接触面积大大提高，吸收效率加强。二次改造前喷淋层进口压力情况如表1所示，改造完成后运行各项指标情况如表2所示。

表1 二次改造前后吸收段喷淋层进口压力统计 单位：MPa

表2 改造完成后运行各项指标情况

5 项目效益分析

5.1 改造前后消耗指标统计

改造前后消耗指标统计如表3所示。由表3数据可以看出，各物料消耗相比原来工艺降低了，系统能耗低，年脱二氧化硫总量得到了提升。

表3 改造前后消耗指标统计

5.2 环境效益

本工程属环境保护工程，改造后脱硫效率达99.5%以上，SO2排放浓度低于30 mg/Nm3，脱硫后烟尘排放浓度低于5 mg/Nm3，满足《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》的通知的要求，并适应未来环境保护的发展趋势。该项目实施后，内蒙古博大实地化学有限公司每年减少SO2排放约1 548.3 t、粉尘排放约175 t，氨的利用率达到99%以上，氨逃逸及气溶胶得到有效控制，显著改善了公司周边环境质量。

5.3 经济效益

本项目无原料预处理工序，系统简单，流程短，设备少，占地面积小，合理的工艺设计，避免了阻塞现象，投资少；实施后，各项指标显著降低，经济效益明显。本项目在脱除烟气、硫回收尾气中的SO2时，不产生CO2；不产生任何废水、废液和废渣，没有任何二次污染；SO2、粉尘排放量的降低，减少了内蒙古博大实地化学有限公司污染物总量控制的压力，治理污染的同时又变废为宝，真正实现了循环经济，为公司的持续发展创造了条件。

6 结语

本项目通过对原有落后的氨法脱硫工艺进行技术改造，彻底解决了改造前锅炉烟气采用一炉一塔脱硫模式，脱硫塔没有备用，一旦脱硫塔故障，与之对应的锅炉需要停运，合成氨、尿素装置就必须减产，开停车引起物耗增加、烟气排放超标等问题，新增脱硫直排塔，可以随时进行新旧系统的切换，也便于在不停车的情况下解决原混凝土烟囱长期渗漏的问题，降低了频繁开停车过程中的安全风险，也满足上下游装置长周期稳定运行的需要，为实现内蒙古博大实地化学有限公司减排增效、清洁生产的发展目标奠定基础。