西北地区某热源厂2×46MW+2×70MW机组超低排放改造工程实践研究

陈志勇 赵 勇

（1.新疆伊宁市供热有限公司，新疆 伊犁哈萨克自治州 835000；2.烟台云沣生态环境产业发展股份有限公司，山东 烟台 264000）

本文围绕烟气超低排放改造，主要研究以下三项内容：

一是分析目前常用的脱硫、脱硝、除尘技术。

二是以伊宁市供热有限公司第四热源厂超低排放项目为例，分析其在脱硫脱硝及除尘超低排放改造的技术路线。

三是分析改造后SO2、NOx 及烟尘的排放浓度。从收集的数据可以看出，伊宁市供热有限公司第四热源厂超低排放改造效果显著。

此次改造技术，方案成熟、技术合理、实施高效、效果显著，给后续参与改造的热电厂提供参考。热电厂实施超低排放改造，既是响应国家政策，又在保护环境，行使企业的社会责任。烟气执行超低排放改造，功在当下，立在千秋。

1 超低排放技术研究现状

脱硫方面主要脱硫技术有干法脱硫、半干法和湿法脱硫，其中石灰（石）-石膏湿法脱硫运用最广泛。石灰（石）-石膏湿法脱硫技术，技术成熟、应用广泛、成本低廉。目前，在我国90%燃煤热电厂的脱硫系统，应用的是石灰石（石）-石膏湿法脱硫技术。但单纯的技术设计无法满足热电厂对烟气脱硫效率提出的更高要求，因此必须采取其他增效措施，例如，增加喷淋层数量、采用双托盘的技术、应用液柱塔技术、设置双循环的湿法脱硫技术等。[1]

脱硝方面，目前，降低 NOx 浓度的方法主要有以下三类：

一是炉膛喷射技术。

二是应用低氮燃烧技术，通过低氮燃烧器，降低燃料在燃烧过程中氮氧化物的产生。

三是烟气净化处理技术，主要有湿法净化和干法净化两种脱硝方法。

现在主要应用的烟气脱硝方法有：选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）和其他脱硝方法等。[2]

目前，我国大部分热电厂采用SNCR+SCR 结合技术、低氮燃烧技术+SCR 技术等方式降低NOX浓度，该方法成果明显、成本可控。此外，还可以增大催化剂数量、增加喷枪数量等措施，来降低NOX浓度，满足超低排放的要求。[3]

除尘方面，早期，应用较为广泛的是布袋除尘技术、静电除尘技术等单一手段除尘技术，随着排放标准不断提高，我们积极学习国外先进工艺，因此，目前在我国湿式电除尘技术、低温静电除尘技术、旋转电极静电除尘技术、电袋复合除尘技术等工艺技术的应用也较为广泛。[4]

2 伊宁市供热有限公司第四热源厂超低排放技术分析

伊宁市供热有限公司伊宁市供热有限公司第四热源厂为2×46MW+2×70MW 机组。烟气入口参数及排放要求见表1。

表1 烟气入口参数及排放要求

2.1 脱硫改造技术研究

本项目将现有双碱法脱硫系统改造为石灰-石膏湿法脱硫系统，脱硫剂选用石灰粉。四台锅炉按两炉一塔布置，塔内循环工艺，共新建两台脱硫塔，每台脱硫塔烟气处理能力按1 台46MW 和1 台70MW 锅炉烟气量设计，原有设备如石膏脱水系统、工艺水系统、水池、制浆系统能利旧部分利旧。

性能指标：脱硫处理系统总的设计脱硫效率为98.5%，原始SO2排放浓度按1500mg/Nm3，SO2排放浓度＜35mg/Nm3。

该项目所采用的石灰-石膏湿法脱硫工艺，主要由石灰浆液制备与供应系统、SO2吸收与氧化系统、烟气系统、工艺（业）水系统、石膏脱水系统、浆液排放回收系统等组成。采用直接外购石灰粉配浆方式，外购的石灰粉用汽车罐车运输至浆液制备区域，以气力输送的方式把石灰粉输送至石灰粉仓。

此外，本项目脱硫效率在96%以上，因此采取了以下三项措施提高脱硫效率：

1.在原第2、3 层的喷淋层间增大吸收塔高度，设置合金托盘。合金托盘可以积存脱硫循环液，可以实现在单塔内形成两种喷淋系统的效果。托盘将喷淋层分为上下两部分，位于下方的喷淋层实现预洗涤的作用，去除烟气中夹带的HCl、HF 和飞灰，因此上喷淋层的脱硫效率显著提高。烟气通过第一级喷淋层后，塔内烟气更加均匀，有利于提高二级脱硫效率。

2.适当增加循环泵扬程。

3.喷枪采用高效单向双头喷嘴，其具有提高喷淋覆盖、强化二次雾化效果的作用，因而喷淋层覆盖率至500%以上。

2.2 脱硝改造技术研究

本项采用炉内SNCR+炉外SCR 联合脱硝技术，新建一套尿素溶解制备系统供四台锅炉使用，每台锅炉设置一套SNCR 炉内脱硝装置，每台炉新建一套炉外SCR 脱硝系统。通过改造锅炉尾部受热面，提供SCR脱硝系统反应所需的温度区间。

性能指标：脱硝系统设计脱硝效率90%，原始NOx浓度按350mg/Nm3，NOx 排放浓度＜50mg/Nm3。

SNCR+SCR 联合烟气脱硝技术是SNCR 工艺的还原剂喷入炉膛技术同SCR工艺利用未反应氨结合起来，或利用SNCR 和SCR 还原剂需求量不同，分别分配还原剂喷入SNCR 系统和SCR 系统的工艺有机结合起来，达到所需的脱硝效果，它具有SNCR 工艺费用低和SCR脱硝效率高的优点。SNCR+SCR 联合脱硝工艺的脱硝效率可达到≥86%，氨逃逸＜5mg/Nm3。

2.3 除尘改造技术研究

本项采目现有静电除尘器大修，更换损坏的极板极线，确保除尘效率；并在脱硫后增设湿式静电除尘器，同时脱硫增容改造协同除尘技术，除雾器为两级屋脊除雾器，提高除尘效率。

性能指标：入口烟尘浓度＜5000mg/Nm3，静电除尘器设计除尘效率99%；新建湿式静电除尘器设计除尘效率85%，确保烟囱出口烟尘浓度＜10mg/Nm3。

根据静电除尘器具体情况：

1.机械部件检修。

2.电气元件检修。

现有2×65t/h+2×100t/h 锅炉烟气经静电除尘后烟尘含量＜30mg/Nm3，但通过湿法脱硫后烟气中的烟尘浓度大约为30-40mg/Nm3，本方案湿式电除尘器入口烟尘设计浓度为50mg/Nm3，处理后烟尘排放浓度降至10mg/Nm3，设计除尘效率85%。

湿式电除尘器与干式电除尘器相比，二者的主要区别有两点：

1.工作原理相似，但是清灰方式不同。WESP 采用水喷淋清洗，而ESP 采用振达方式清灰容易产生二次扬尘；应用的烟气环境（流速、含尘浓度、温度）不同。

2.WESP 不受烟气特性及比电阻的影响，而ESP 受烟气特性和比电阻的影响较大。

本项目湿式电除尘器技术的特点有：

1.收尘极板采用新型耐腐蚀复合材料，蜂窝形式布置，充分利用有效空间，流场分布均匀，耐腐蚀，放电强力稳定，使设备电压、电流处于较高参数，保证较好的收尘效果。

2.结构布置灵活，可置于吸收塔出口净烟道处，也可以布置于脱硫塔塔顶，或者布置于电厂合适的空地上。

3.运行时无需连续喷入碱性水，依靠电场管束中收集的雾滴形成溢流实现清灰的功能。

4.高压电源采用恒流和高效火花控制装置，避免闪络拉弧现象，保证电场稳定。

5.冲洗方式优化，包括简化供水系统、选用耐腐蚀、导电性强的增强碳纤维复合材质极板，无需喷淋碱液。

6.通过凝并装置的处理可以增加单个粉尘的比电阻，促进单个粉尘的长大使其满足被电离扑集的要求，提高除尘效率。

3 超低排放改造结果讨论

改造后的SO2、NOx、烟尘分析曲线详见图1。

图1 超低排放改造后SO2、NOx、烟尘排放浓度

上述数据表明，改造后的SO2排放浓度可稳定在20mg/Nm3左右，NOx 排放浓度控制在40mg/Nm3以下，烟尘排放浓度＜10mg/Nm3，污染物浓度可以满足相关排放标准要求。

4 结论和展望

为了响应国家政策，伊宁市供热有限公司伊宁市供热有限公司第四热源厂对2×46MW+2×70MW 机组锅炉实行超低排放改造有以下三点：

4.1 脱硫方面

为保证脱硫效率，采用湿法脱硫工艺技术，选择石灰石膏法脱硫技术，采用两炉一塔的方案对脱硫塔进行改造，最终脱硫改造效率可达98.5%以上。

4.2 脱硝方面

采用SNCR+SCR 联合脱硝技术，增加催化剂数量，预留备用催化剂空间，增加声波吹灰装置，提高脱硝效率。改造结果：脱硝效率达到95%，满足超低排放标准的要求。

4.3 除尘方面

采用静电除尘结合湿电除尘工艺，充分利用原有设备，结合场地特点、施工便利性、综合成本控制和系统稳定性等因素，增加提效措施，控制出口烟尘浓度。改造后的烟尘去除效率可达99.8%，排放浓度低于10mg/Nm3。

随着科技进步和时代发展，环保相关法律法规也会更加严格、更加完善，热电厂超低排放改造技术的研究也将更加深入，未来不断探索研发新技术、新产品、新工艺、新材料也必将成为环保发展永恒的主题。