烟囱烟羽脱白技术在燃煤锅炉的应用研究
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【摘 要】根据环保最新要求，燃煤发电锅炉需执行烟尘≯5mg/m?、二氧化硫≯25mg/m?的排放标准。结合峰煤焦化锅炉的生产实际，通过对脱硫、除尘的改造，消除烟囱白烟，达到SO2和烟尘的超低排放，以满足国家最新的环保要求。
【关键词】燃煤发电锅炉；脱硫；除尘；烟囱白烟
1、研究的背景
随着对环保的要求越来越严格，污染物的排放标准也在不断降低。新《大气污染防治法》的颁布实施，使国家对环境整治力度更加深入、更加规范。按照《邯郸市2018年钢铁、焦化行业超低排放改造和无组织排放治理实施方案》和《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案》文件要求，燃煤发电锅炉需执行烟尘≯5mg/m?、二氧化硫≯25mg/m?的排放标准。因此，污染物的排放与控制，是当前迫切需要解决的问题。
2、重点要解决的问题
河北峰煤焦化有限公司厂内现采用石灰石-石膏法脱硫，脱硫后烟囱出口的饱和湿烟气与温度较低的环境空气接触时，饱和湿烟气中的水蒸气遇冷冷凝，与可凝结性颗粒物、烟尘等结合成凝结核，不断积聚形成白雾。冬季温度较低，更容易出现湿烟羽，夏天由于温度高，出现湿烟羽的几率大大降低，湿烟羽的严重程度与环境温度和相对湿度有明显关联。湿烟气携带的液滴中含有大量鹽类，排放烟气中的水液滴蒸发后会产生数量庞大且粒径微小的盐类颗粒物，对环境产生负面影响。
按照《河北省钢铁、焦化、燃煤电厂深度减排攻坚方案》要求，采取烟控制等有效措施进一步减少锅炉烟气中的可凝结颗粒物排放。鼓励采用先冷凝再加热的方法消除石膏雨和有色烟羽。
3、方案的改造
3.1现有脱硫、除尘情况介绍
现脱硫工艺采用石灰石石膏湿法脱硫工艺技术，采用两炉两塔的配置方式，FGD能满足最大工况下的烟气处理量，以及公用的制浆、工艺水等公用系统及电、控系统。除尘工艺采用布袋除尘器，满足标准20mg/Nm?，减小设备阻力，节省风机耗电量。
峰煤焦化湿法脱硫技术是将从除尘器出来的烟气通过增压风机进入换热器，烟气被冷却后进入吸收塔，并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉，烟气进一步冷却。烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，可将烟气中95%以上的硫脱除，同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。在吸收器的顶部，烟道气穿过除雾器，除去悬浮水滴。离开吸收塔以后，在进入烟囱之前，烟气再次穿过换热器，进行升温。石灰石-石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中，在稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。烟气中的SO2溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧（空气中的氧）发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。其反应式如下：
SO2+H2O→H++HSO3-
H++HSO3-+1/2O2→2H++SO42-
CaCO3+2H++SO42-+H2O→CaSO4·2H2O+CO2
石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来，然后再用货车运走。
锅炉烟气除尘采用旋风除尘器+布袋除尘器。除尘机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力将尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。原除尘器经过一次改造，更换全部布袋、袋笼，加长设计，增加过滤面积，降低过滤风速至0.8m/min。布袋材质拟采用PPS+30%PTFE基布+PTFE浸渍，外表层采用进口超细纤维履膜，滤料克重580g/m2。袋笼采用无文丘里结构的格栅式防护板型式，减少阻力。净气室高度从237mm～500mm，调高到800mm，减少滤袋出口与净气室水平气流间的阻力。在线清灰，定阻/定时混合清灰。
3.2脱硫、除尘改造
（1）原脱硫塔加高4米，并设置相应支撑及平台爬梯。
（2）原脱硫塔出口烟道提升，配套设置烟道支撑。
（3）原脱硫塔四层喷淋上方新增一套喷淋层，与原有喷淋系统组成五层喷淋，增设一台循环泵；此循环泵应与原循环泵并入一个系统。
（4）烟气进口上方加2205材质托盘，并设置相应支撑；增加托盘装置可优化二氧化硫处理效率。
（5）脱硫塔上部设置三层高效屋脊除雾器，并配套相应支撑及相应冲洗设施，以达到烟尘排放浓度要求。
（6）相关电气设备改造。
（7）在新加浆液循环泵管道加装竖直方向浆液冷却器一套，并设置相应支撑及平台爬梯。
（8）在出口总烟道内加装烟气再热器一套，并配套设置支撑。
（9）更换原有两台风机电机、叶轮及改造控制系统（需委托原厂家改造或使用原厂配件），控制系统改造后出具改造图，改造完成后除满足本系统运行要求外预留1000pa压力。
（10）购置安装烟气含湿量和温度检测、测量仪表，对烟气含湿量和温度等单独进行连续实时监控。在整个烟气脱白系统须设监测点，将温度、流量和压力等相关控制数据全部上传到中控室电脑，实现中控室集中控制，正常运行时实现无人值守。
3.3改造后的工艺流程
浆液冷凝可将脱硫塔分成三个区域：
1、常温蒸发区：采用常规（常温）浆液喷淋系统，主要作用是烟气脱硫吸收、浆液部分水份蒸发发生相变成为水蒸汽，使烟气进入饱和状态。
2、低温冷凝区：采用低温喷淋层，主要作用是通过向经过常温蒸发脱硫吸收区处理过的饱和烟气中喷入低温浆液，水蒸汽发生相变转化为液态，析出凝结水，减少烟气湿度，强化脱硫除尘。
3、相变聚凝区：主要作用是在低温凝结水的基础上利用相变凝并、碰撞凝并等原理，促进灰尘微粒和雾滴凝并长大，并高效补集脱除。
烟气进入脱硫塔后经过降温后的浆液的喷淋烟温降低，水蒸气被冷凝收集，然后进入烟气再热器被加热升温至70℃以上后进入烟囱排放。冷凝器冷却水系统设置一运一备的循环水泵。由于湿烟气先被冷凝除水、除盐，烟气中含湿量减小，烟气所需升温幅度减小。
4、成果分析
峰煤焦化2×75t/h锅炉消白及超低排放改造工程的建设不仅是环境保护的迫切需要和社会文明进步的标志，也是进一步完善企业功能的必要措施，通过环保意识的加强以及基地形象的提升，从而提高企业的竞争力。本工程对原脱硫塔进行改造，消除烟囱白烟，达到SO2和烟尘的超低排放，以满足国家最新的环保要求，为企业创造了可观的环保效益。
5、环保效益
峰煤焦化消白改造工程建设符合国家大气污染物减排的政策，该项目的建成最大限度地发挥了锅炉的使用效益，对改善当地大气环境，以及对污染综合治理都具有重要意义，使社会效益、环境效益和经济效益和谐统一。
本工程设计年处理烟气量为13.6亿m?（按8000小时计算），项目投产后，年减排SO2量34吨，粉尘13.6吨。
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（作者单位：河北峰煤焦化有限公司）
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