基于循环流化半干法的烟气脱硫除尘、脱硝超洁净排放环保技术应用

来源:用户上传      作者:陈永生

　　摘要：工业大型燃煤锅炉烟气湿法超洁净技术在国内应用较为广泛，但高氯废水处置成本高、烟囱水汽、微细烟尘拖尾影响视觉感观的弱点也确实存在。中国石油独山子石化六台220t/h高压自然循环煤粉炉循环流化半干法脱硫、除尘装置自2009年投入实际应用运行，至2016年已不能满足超低排放要求。2016年至2019年实施基于半干法脱硫脱硝技术的超低排放提标改造，改造效果达到预期超洁净指标要求。为非电行业循环流化半干法超洁净技术的推广应用树立了典范。
　　关键词：烟气;循环流化;超洁净
　　中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-00-01
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.041
　　Abstract：The industrial super-clean technology of large-scale coal-fired boiler flue gas is widely used in China. However， the high cost of high-chlorine wastewater treatment， the weakness of chimney water vapor and fine soot tailing， and the visual perception are also present. China Petroleum Dushanzi Petrochemical Liutai 220t/h high-pressure natural circulation pulverized coal boiler circulating fluidized semi-dry desulfurization and dedusting device has been put into practical operation since 2009， and it has not been able to meet the ultra-low emission requirements in 2016. From 2016 to 2019， the ultra-low emission standardization reform based on semi-dry desulfurization and denitration technology was implemented， and the transformation effect reached the expected ultra-cleanness requirements. It has set a good example for the promotion and application of circulating fluidized semi-dry super clean technology in non-electrical industry.
　　Key words：Flue gas;Circulating fluidization;Ultra clean
　　1 工藝技术方案
　　1.1 改造前状况
　　2010年7月完成1～6号炉脱硫、除尘系统改造。脱硫系统采用烟气循环流化床脱硫工艺，二炉一塔模式，6台锅炉配3座SO2吸收塔，设计钙硫比为1.3，脱硫效率大于90%。除尘系统配置3套布袋除尘器，除尘效率大于99.9%。经脱硫、除尘系统改造后，项目SO2、烟尘达标排放，满足当时环保标准要求。
　　2014年7月—2015年9月1～6号炉脱硝系统改造陆续投入运行。1～5号炉设计采用低氮燃烧+SNCR+SCR（炉内）联合脱硝工艺，催化剂按1层布置（布置在锅炉尾部烟道），6号炉设计采用低氮燃烧+SCR脱硝工艺，催化剂按2+1层布置。1～5号炉出口烟气NOx排放浓度在170±30mg/Nm3左右运行，6号炉NOx排放浓度可以长期保持在70mg/Nm3左右运行，1～6号炉SO2排放值可以保持在200mg/Nm3以下运行，极限工况（钙硫摩尔比达到2.5～3），二硫化硫排放值可以达到50mg/Nm3以下，粉尘浓度可以保持在20mg/Nm3以下运行。
　　1.2 改造目标
　　消除核心制约因素，解决关键问题，实现长周期稳定运行，达到超低排放标准要求，即：NOx排放浓度小于50mg/Nm3，SO2排放浓度小于35mg/Nm3，烟尘排放浓度小于10mg/Nm3。
　　在原方案工艺设备上实施超洁净技术升级，实现烟气超低排放。
　　1.3 主要改造技术方案
　　1.3.1 脱硫除尘部分改造目标
　　最大可能地消除两炉一岛暴露出的稳定性、连续性缺点和不足，着力加强脱硫岛对单-双、双-单炉切换，锅炉负荷大幅度调整烟气温度、流量、SO2、烟尘浓度等参数剧烈波动工况的适应能力。
　　（1）解决两炉一岛吸收剂制备系统不稳定、出力不足问题;另行新建独立公用吸收剂制备站，配置两套15t/h的消石灰制备系统及相关输送系统等;新建消化站可与原各岛消石灰制备系统同时使用;工艺水系统、精确称重给料系统、气输系统、加热系统、气化风系统、除尘排气系统、物料储仓等各辅助系统均采用冗余备用配置模式[1]，提高消石灰稳定制备、供应能力。（2）新建消化水水箱实现水位稳定自动控制，消化水泵设置旁路管线并设置电动调节阀，出口设置远传压力变送器，实现流量自动调节控制。（3）单岛消石灰给料系统均新增一路消石灰给料系统，按一大一小配置，大的旋转给料器满足高硫煤高负荷运行时吸收剂加料用，小的旋转给料器满足低硫煤或低负荷运行时吸收剂加料用，两路消石灰给料全部采用自动控制连续给料，并能够自动切换，满足设计工况下SO2排放浓度长期稳定低于35mg/Nm3且波动小于5mg/Nm3的要求。（4）消石灰输送系统需采用浓相气力输送系统，消石灰中间仓内制备好的消石灰通过仓泵分别送至三个脱硫岛的消石灰仓，对消石灰仓排气除尘器进行扩容改造，提高短时间接收更大量消石灰能力。（5）DCS程控改造：①脱硫反应床层浓度、喷水效果、运行温度、吸收塔入口风量及给料系统等参数均重新设计校核，优化改进控制软件，增加响应及时度和控制柔性、稳定性，扩展适应范围;②增加前馈及应急机制，以单岛入口SO2浓度做输出作前馈，精细调节消石灰给料量，实现SO2参数超洁净（5～30mg/Nm3）自动控制;③清洁烟气再循环控制由PID模式改为步进式自动调节，增加单岛吸收塔风量稳定，稳定脱硫工况，同时对挡板门本体及电动执行机构进行升级;④单岛吸收塔主、备高压喷枪增设电动调节阀及自动控制回路，保证主备喷枪自动平稳切换。（6）脱硫、除尘系统一体化升级改造，通过脱硫系统干式脱硫塔的混并颗粒增大技术改造，为布袋除尘器高效收尘创造条件，升级替换为适合干法脱硫的高尘、防水、防粘特殊超细纤维排放滤袋[2];确保出口烟气烟尘浓度长期稳定低于10mg/Nm3的超洁净排放;袋笼升级替换为加强密集型笼骨，减少布袋的机械损坏。 　　（7）脉冲装置升级改造，重新设计并采用新型脉冲装置，稳压、稳流脉冲装置，重新设计喷吹频率和喷口布局，更换旋转喷吹装置，提高模糊喷吹效率，清灰力度的分布更加均匀、柔和，确保了滤袋良好的整体清灰效果。
　　1.3.2 脱硝部分改造目标
　　主要解决前期各阶段改造低氮燃烧、SNCR、简易SCR等系统杂乱无序的操作条件，同时解决稳定性差、性能指标已在超标等边缘问题，采用目前国内成熟、主流的外置式多层SCR技术，使在运6台锅炉烟气排放NOx达到超洁净标准。（1）拆除内置式SCR反应器（简易SCR）及附属设备、管线、保温等，在锅炉高温省煤器出口和高温空气预热器之间将烟气引到厂房外，新建外置“背包式”SCR反应器，反应器催化剂布置采用2+1层模式，即初装2层运行层，预留1层附加层（除催化剂未装外，其他配置按运行层同标准配置）。（2）烟道从省煤器出口接出，反应器垂直布置，经过脱硝以后的烟气经水平烟道接入空预器入口烟道，催化剂内部烟气流速5～5.5m/s。（3）催化剂的改造方案及用量：1#～5#炉拆除炉内原简易单层SCR催化剂以及SNCR装置、炉外新建独立SCR反应器，配备两层催化剂，每层21个模块，共42个模块，用量100.3m3。同时预留一层安装空间，待两层催化剂使用周期后期单层补充填装，延续达标脱除能力，改善经济性。6#炉拆除现有两层催化剂，换装两层新催化剂。统一6#炉SCR催化剂与新设计1#～5#炉SCR催化剂规格。6#爐SCR催化剂用量由91.8m3增加到100.3m3，两层布置，每层21个模块，共42个模块。单模块高度尺寸较6#炉原催化剂略大，同样预留一层安装空间。（4）根据飞灰的特性和机组的安全运行经验，避免因死角而造成催化剂失效导致脱硝效率的下降，每层催化剂上部布置两台声波吹灰器。（5）系统可靠性提升：氨稀释风机，一运一备冗余配置。引风机配套换型改造，由单支改为双支形式。（6）进行烟道系统和脱硝反应器的流体模型模拟试验，优化烟气流场分布，根据流场模型试验报告开展SCR反应器和引风机改造施工图设计，保证锅炉出力不因改造而受到限制。
　　2 取得的效果
　　改造后：
　　1#～6#炉NOx排放浓度小于50mg/Nm3，SO2排放浓度小于35mg/Nm3，烟尘排放浓度小于10mg/m3。每年削减NOx 899t/a，削减SO2236t/a，削减烟尘118t/a，进一步改善了区域大气环境质量，产生了良好的社会效益。
　　3 结论
　　非电行业自备热电厂是对大气污染物贡献量较大的行业之一，基于循环流化半干法烟气脱硫除尘、脱硝超洁净环保技术的应用为进一步改善大气环境质量、污染物消减目标、消除和减轻环境污染局面都具有重要意义。该半干法烟气提标超洁净改造项目为非电行业选择湿法超洁净技术以外的技术流派树立了典范。
　　参考文献
　　[1]陈俩，石洪，张莹.烟气循环流化床（CFB-FGD）干法脱硫优化调整[J].四川环境，2013（05）：78.
　　[2]林驰前.干法脱硫实现超低排放的控制优化措施[J].节能与环保，2016（07）：127.
　　收稿日期：2019-06-20
　　作者简介：陈永生（1973-），男，汉族，本科学历，高级工程师，研究方向为工业燃煤锅炉烟气环保治理。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15052506.htm