燃煤电厂锅炉超净排放技术改造探究

燃煤电厂锅炉超净排放技术改造探究

王刚，木拉地力 ·牙生

新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院  新疆 乌鲁木齐   830011

摘要：本文结合某燃煤电厂的实践，提出了一种基于环保、节能理念的燃煤电厂锅炉超净排放技术改造方案。在简单介绍改造装置主要技术参数体积以及改造设计主要内容的基础上，从单塔双区技术、循环浆液总量控制、高效多孔性分布器技术、高效除雾技术、防烟气短路技术、入口通道喷雾技术几方面入手，对该方案进行了详细介绍，并说明了方案成效。

关键词：燃煤电厂 ；锅炉超净排放 ；技术改造

引言

在某燃煤电厂中，存在 300MW 亚临界供热机组两套，且配置了脱硫系统以及除尘系统。其中，没有设置增压风机以及GGH，设置了烟气旁路，且通过了 168h 的满负荷试运行。在原有的脱硫系统设计中，将脱硫效率设定为 95%，出口区域的二氧化硫浓度不高于 200mg/m3。但是在实践中发现，原本的脱硫系统与除尘系统设计均无法达到现行的环保标准要求，粉尘与二氧化硫的实际排放浓度依旧有待进一步降低。基于这样的情况，该燃煤电厂落实了锅炉超净排放技术改造，最大程度满足现行环保与节能要求。

1.燃煤电厂锅炉超净排放技术改造方案设计

1.1主要技术参数

FGD入口烟气参数设计：在干基状态下，烟气量（实际 O2，标态）为 1198297m3/h ；在湿基状态下，烟气量（实际 O2，标态）为 1276958m3/h ；FGD 工艺设计烟温为 148℃；最高烟温为 180℃；故障烟温为 200℃；故障时间为 20min。FDG 入口烟气成分及其含量为氮气含量占比为 70.64%，二氧化碳含量占比为 18.11%，水分含量占比为 3.74%，氧气含量占比为 7.27%，二氧化硫含量占比为 0.23%。在干基状态下，FDG 入口处污染物浓度（6% 的 O2，标态）主要是 ：二氧化硫浓度为 3250mg/m3 ；三氧化硫浓度不高于100mg/m3 ；HCL 浓度不高于 80mg/m3 ；氟化氢浓度不高于25mg/m3 ；最大粉尘浓度不高于 200mg/m3。

1.2技术改造设计主要内容

在本次燃煤电厂锅炉超净排放技术改造中，①使用变径塔对原有的吸收塔进行替代 ；将浆池区直径控制在 14m，吸收区的直径控制在 11.5m，除雾段的直径控制在 13m。②将分区调节器加设于吸收塔浆池部分内，对原有的氧化空气管网进行替换。③针对任意一座吸收塔均设置氧化风机 2 台，保证一个投入正常运行，另一个作为备用应对突发情况 ；将每一座吸收塔的需氧化空气量设定为 9600m3/h。第四，加设多孔性分布器于吸收塔入口烟道与最低层喷淋层之前，数量为 2 层。第五，在任意一座吸收塔内设置 4 层喷淋层，并引入循环泵，数量为 4 台。其中，使用旧循环泵 3 台，将流量控制在 5200m3/h ；使用新循环泵 1台，将流量控制在每小时 6200mg/m3。第六，对原有的两级除雾器进行拆除操作，使用三级屋脊式除雾器配合一级管式除雾器进行替代 ；在干基状态下，将出口液滴含量控制在 15mg/m3。第七，对原有吸收塔中设置的侧出顶部进行全部拆除操作，变更为半顶出结构，达到优化烟气流场的效果。⑧在原烟道区域加设喷雾收尘装置。

1.3具体改造技术措施

（1）单塔双区技术

在原本脱硫装置中，使用了石灰石 - 石膏湿法脱硫模式，形式为单塔单区。诚然，这样的设计能够达到简化脱硫装置配置的效果，但是为了实现对氧化与吸收效果的兼顾，必须要将浆液的 pH 值始终稳定在 5 ～ 5.5 的范围内，距离最佳值相对较远。从氧化的角度来看，这样的设计不得不牺牲一定的粒径与石膏纯度，因此产生石膏纯度降低、脱水困难等问题的发生概率增高；从吸收的角度来看，这样的设计并不利于脱硫效果的提升，无法达到脱硫效率不低于 99% 的目标。基于这样的情况，在本次锅炉超净排放技术改造中，使用了单塔双区技术，着重对吸收塔浆池部分进行改造，促使单塔的浆池内可以同时引入 2 种不同 pH 值环境分区，分别为氧化、吸收提供支持。此时，在氧化区，pH 值稳定在 4.9 ～ 5.5 之间，可以更顺利的实现高纯石膏的生成 ；在吸收区，pH 值稳定在5.5 ～ 6.3 之间，可以获取更高的脱硫效率，促使脱硫效率提升至 99% 以上。同时，循环浆液停留的时间有所下降，可以降低至3min左右；脱硫系统的运行阻力减小，至少下降了 150～250Pa。

（2）循环浆液总量

原烟气二氧化硫浓度、浆液的 pH 值、吸收塔内循环液量与烟气流量的比 值与吸收塔内的二氧化硫去除率息息相关。而对脱硫效率影响最为明显的参数为浆液循环量，基于此，在锅炉超净排放技术改造中，从浆液循环量这一参数入手，对脱硫效率进行提升，满足当前的环保与节能理念。在本次实践中，设定最终脱硫效率要达到 99.2% 及以上，因此需要设置的喷淋层实际层数为 4，循环总量达到 21800m3/h，系统安全余量稳定在 55% 左右，脱硫效率明显增高。

（3）高效多孔性分布器技术

本次技术改造中加设了多孔性分布器。实践中浆液可以在表面形成持液层，当烟气流过后，能够产生与“鼓泡”相类似的效果，达到强化烟气洗涤吸收效果的目标，有着更为显著的烟气洗涤吸收效果，促使脱硫除尘效率得到进一步提升。

（4）高效除雾技术

在脱硫系统处口粉尘中，除雾器携带液滴占据着重要地位，因此在实践中需要依托高效除雾器的设置，避免除雾器出口液滴含量增长的问题发生，以此达到提升实际除尘效果的目标。在本次锅炉超净排放技术改造中，引入的高效除雾器叶片为带孔钩形式，并使用变间距设计以及非象限分布，除雾器出口滴液含量可以稳定在不高于 15mg/m3 的水平上。同时，由于该高效除雾器应用了变径喷淋冲洗水管，在控制冲洗水管末端水压稳定且充足的条件下，冲洗覆盖率可以达到150% 以上。

（5）防烟气短路技术

为了进一步维护脱硫除尘效率，避免由于吸收塔塔壁区域产生烟气“短路”而导致的脱硫除尘效率下降，防烟气短路技术的应用极为必要。本次锅炉超净排放技术改造中，引入了两项措施实现防烟气短路，第一，将提效环设置于喷淋层间，以此达到抵挡塔壁区域短路烟气的效果，引导烟气向着中心区域流动，降低脱硫除尘效率无畏降低问题的发生概率 ；第二，将实心锥喷嘴设置于塔的四周，防止烟气沿着塔壁出现泄露的情况，并对塔壁的磨损进行有效控制，促使浆液利用率增高。

（6）入口通道喷雾技术

在烟尘粒径不同的情况下，常规脱硫塔的烟尘洗涤脱除效果也存在差异性，一般来说，当粒径不高于 1μm 时，烟尘洗涤脱除效果相对较差，普遍维持在 40% 以下；当粒径不低于 3μm时，烟尘洗涤脱除效果相对较好，普遍维持在 90% 以上 ；当粒径不低于 5μm 时，烟尘洗涤脱除普遍维持在 100%。基于这样的情况，在本次锅炉超净排放技术改造中，使用喷雾系统加设在吸收入口烟道区域，在喷雾的作用下凝并存在于入口烟道区域中的烟尘，以此达到增大烟尘粒径的效果，推动脱硫喷淋层对烟尘的脱除率增高。在此基础上，引入合适规格的喷雾嘴，实现对雾滴粒径、喷雾喷嘴流量的严格控制，获取最明显的烟尘凝并以及脱除成效。

2.改造成效分析

以脱硫性能来说，在完成锅炉超净排放技术改造后，装置的脱硫效率基本稳定在 99.2% ～ 99.4% 的范畴内；以除尘性能来说，在完成改造后，装置的除尘性能提升至 87% 以上。总体而言，依托本次锅炉超净排放技术改造，脱硫装置在运行中更好地满足了环保与节能的现实要求，具有实效性与可操作性。

结语

综上所述，为了满足环境保护、能源节约的要求，对燃煤电厂锅炉展开超净排放技术改造是必然选择。依托“单塔双区”的设置，结合循环浆液总量控制以及高效多孔性分布器技术、高效除雾技术、防烟气短路技术、入口通道喷雾技术的应用，装置脱硫与除尘效率效果均得到了明显提升，整个机组在运行中更好地满足了环保与节能的现实要求。

参考文献

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