赵保生

（中海石油舟山石化有限公司，浙江舟山 316015）

当前，很多燃煤电厂脱硝脱硫和除尘设施的效率都不理想，需要通过科技创新来促进电厂的持续健康发展，降低污染物排放是热电厂发展的方向。国家也出台了一些煤电减排的规定，对超低排放达标企业给予上网电价补贴，政府部门加大了环保力度，因此对燃煤电厂烟气污染物治理的要求变得越来越高，做好烟气脱硫脱硝除尘优化改造，对改善环境质量，提高人们生活水平具有现实意义。

1 锅炉设备现状

中海油舟山石化有限公司自备电厂生产运行五部的1#、2#锅炉型号为NG-130/9.8-M3，主蒸汽流量为130t/h，过热蒸汽出口压力为 9.8MPa，过热蒸汽出口温度值为540℃，省煤器给水温度可达到150℃，冷风温度设定值为 20℃。由杭州锅炉厂设计制造，采取循环流化床单炉膛∏型布置方式，采取固态排渣、气力出灰处理方式。3#锅炉型号为UG-130/9.8-M，由无锡光华锅炉股份有限公司制造，采用电袋除尘器除尘，2015年投入使用。原1#、2#锅炉除尘器采用四电场电除尘方式，需要增加脱硫脱硝系统、臭氧系统和湿电除尘，为提高自备电厂锅炉脱硝脱硫除尘效果，需要对原处理系统进行改造，使二氧化硫、氮氧化物和烟尘达到排放标准。

2 电厂锅炉脱硫脱硝及除尘技术改造设计

2.1 烟气脱硝

依现场技术改造要求采用SNCR 脱硝工艺，还原剂采用氨水，浓度为20%。SNCR 将燃煤电厂锅炉燃气中氮氧化物进行消除，是将具有氨基成分的还原剂置于温度为870～1100℃反应区域内，通过还原剂则被分解为氨气、副产物等，形成的氨气会与氮氧化物产生氧化还原反应，从而释放出氮气和水分，化学反应方程式如下：

该脱硝工艺对氮氧化物进行还原会对温度参数有着较高的要求，温度会影响着氮氧化物的还原效率。普遍认为理想温度为870～1100℃，但会因反应器类型的不同而产生差异，反应温度小于温度窗口值，会受到停留时间因素的制约，会使得化学反应程度较小，不能实现完全的还原反应，会使得还原率达不到设计要求，还会使没有进行反应的氨气产生逃逸。如果温度过高则会使氨气氧化反应成为主导：

因此，氨气会氧化而形成氮氧化物，并没有将其还原成氮气，催化还原反应氮氧化物是两种不同化学反应的共同作用产生。SNCR 流程如图1所示。

图1 SNCR工艺流程简图

2.2 烟气脱硫

2.2.1 FGD装置及附属设备设计的基本要求

脱硫装置应能在设计条件所规定的最高烟温（旁路挡板切换温度）以下安全连续运行。旁路挡板调节时间需要在出现问题时有效保护湿式吸收塔。该塔体采用不锈钢材料，不设置填料层，内部设计为三层喷漆结构，采用空心锥型喷嘴方式，制造材料选用碳化硅，并设置有二极除雾器。内壁有树脂衬里用于防腐保护，输送液体管道需要达到自流排空的要求，停止运行再次启动后不可以存在堵塞现象。安装有停运清洗处理系统，工艺水系统提供清洗用水，除尘装置的出口粉尘浓度不可以大于20mg/m3，卸料点应配有收尘通风系统。

2.2.2 SO2吸收系统

（1）功能

二氧化硫吸收系统为该装置的核心部件，需要进行处理的烟气通过吸收塔来和喷淋氧化镁进行充分接触，从而将烟气中的二氧化硫完全消除。塔后安装有除雾器，可以将烟气雾珠从出口中进行处理。浆液循环泵可以为塔供应足够流量的吸收剂，使气液两相进行有效接触，可以提高二氧化硫的吸收效率。处理过程为强制氧化，可以将未氧化的HSO3-、SO32-氧化处理为SO42-。安装有搅拌器装置，可以使其充分混合，避免出现浆液沉淀现象，氧化处理后的浆液会经过排液泵打入到后面的处理流程。

（2）设备

①吸收塔

塔前不再单独设置有预洗涤装置，浆槽和塔体采用一体化的结构方式，内部构件可以抵受住最高气流、烟气温度影响，处理系统和设施不会受到损坏。该塔设计使用寿命＞20a。在吸收塔上（喷淋层与除雾器之间）有一个DN80管口（为喷臭氧预留）。吸收塔壳体由碳钢制作，内表面应进行玻璃鳞片防腐。

②浆液喷淋系统

塔内喷淋处理系统是由喷嘴、管网构成，在内部均匀布置有喷嘴，并保证达到设计的喷淋量，使每道喷淋层都具备同样的流量值，使氧化镁浆液和烟气的接触更为充分与均匀，保证反应的顺利进行。安装有3个喷淋层，联箱可以使喷淋母管更为均匀地在塔内分布，还可以使喷嘴支管的流量分配更为均匀。

③吸收塔浆液搅拌系统

安装搅拌系统可以避免浆液出现沉淀现象，还需要结合氧化空气供应，保证浆液可以更好地氧化。搅拌器采用浙江恒丰泰搅拌设备有限公司、浙江长城搅拌有限公司、江苏法尔机械制造有限公司或其他同一档次及标准的产品。

④除雾器

在吸收塔上侧安装有除雾器，会将烟气中存在的雾滴进行分离处理，保证出口烟气不超过75mg/m3。该处理装置有着很好的可利用性，可以将液滴清除干净。主要有排水和沉积冲洗两部分，实际运行过程中需要按工艺要求进行设置，可以采用自动模式进行清洗，也可以采用人工方式。还可以对除雾器进行彻底的清洁，不可以存在没有冲洗的表面，设置的冲洗压力需要通过自动系统进行监控，冲洗母管设置可以保证每个喷嘴都具备足够的压力。

2.3 湿式电除尘

金属极板湿式除尘可应用于湿法脱硫与烟囱间，工作于高湿、低温环境中，阴极、阳极等部位都采用不锈钢材料，极板设计为板式结构，应用喷淋系统对形成的水膜进行清灰处理，再配套有水循环系统。柔性极板立式湿式电除尘，阴极采用合金材料，电极不配置喷淋膜清灰系统，采用饱和湿烟气水分通过自流方式来进行清灰，污水会进入到脱硫废水坑中排放。清洗时间较短且需要较大的耗水量，只可以采取垂直进出风的设计方式。玻璃钢蜂窝立式除尘，极线应用合金材料并设置在收尘筒中心，应用饱和湿烟气水分自流来进行清灰，清洗时间较短，也需要耗费较多的水量。上述湿式除尘方式都有着优缺点。金属板式湿式除尘需要投入较多的资金，运行过程中会耗费大量清水与碱液，运行成本也比较高，但该除尘技术在水膜覆盖条件下有着很好的防腐性能，还具有辅助脱硫脱硝效率；柔性极板湿式除尘不需要投入太多的资金，阴极具有较好的耐酸性能，但使用期限较短，电极摆动会对电场稳定性产生影响，框架与张紧装置长时间暴露在强酸环境下会存在较大的腐蚀风险；导电玻璃钢除尘投资适中，在很多化工行业中得到应用；而柔性阳极、导电玻璃两种除尘不需要循环水系统运行所需要的电能，也不再安装加药中和处理装置，每年的运行费用较低。

通过对三种湿式电除尘的技术风险、运行成本和可靠性等进行对比分析，金属极板湿式电除尘有着更好的运行可靠性，还可以将烟尘中的PM2.5、三氧化硫和气溶胶等进行有效处理，可将该除尘器进行卧式布置。

2.4 电袋复合除尘

滤袋需要选用有着较好透气性、耐磨损的滤料，采用PPS+PTFE 基布+PTFE 浸渍滤料，面层的超细PPS 材料含量不得低于15%。袋笼是滤袋的支撑部件，需要设置有纵筋及反撑环等，设置需要均匀合理，并具备足够的强度和刚度，不可以在使用过程中产生变形。采用脉冲喷吹清灰方式，可以达到较好的清灰效果，还可避免出现供压损失。脉冲喷吹系统是由脉冲阀、喷嘴管等构成，滤袋上设置有喷嘴短管，间隔一定时间后进行一次清灰。脉冲阀为清灰的重要装置，需要结合锅炉运行实际情况，采用高质量的脉冲阀来保证清灰系统的正常运行。

电袋复合除尘保护系统中的旁路阀、提升阀需要具有很好的密封性能，设置有防止粉尘卡塞的措施。在除尘器入口部位设置有测温仪，在烟气温度异常及尾部复燃时可以及时报警处理，将旁路阀置于开启状态，排气阀得到及时关闭，保证烟气可以顺利进入到旁路烟道，还可以避免低温时滤袋结露将其烧毁。当锅炉点火运行时将旁路阀打开，保证含油烟气可以经过旁路系统顺利排放出来，从而更好地保护滤袋。同时，锅炉在低负荷条件下运行，还需要采用喷油进行助燃，可以将投油量控制在较小范围内，通过将旁路系统关闭，预喷涂系统投放的粉尘及滤袋灰层可以将没有燃尽油粒包住。如果有重油进行助燃，需要将旁路系统处于打开状态方可以进行保护，防止含油烟气进到除尘器导致糊袋，再开旁路阀后将排气阀完全关闭，烟气会从旁路类烟道排放掉。综合应用湿式电除尘技术、电袋复合除尘后，烟气的浓度大幅下降，排放均值可以达到0.5mg/m3，除尘效率提升到99%。

3 结语

通过锅炉脱硝脱硫除尘系统改造后，锅炉的能耗水平得到显著下降，氮氧化物、二氧化硫的排放量得到有效控制，进一步降低自备电厂的运行成本，还可以避免对厂区附近环境造成污染，脱硫效率大于90%，二氧化硫排放量较改造前减少65%，氮氧化物排放量下降了50%，二氧化硫和氮氧化物等排放浓度小于超低排放标准要求，厂区附近空气质量得到提升，烟气污染物和排污费用大幅降低，有着很好的经济效益和社会效益。