某矿燃煤锅炉烟气提标改造

2019-03-21魏姗姗晋煤集团资源环境管理局

节能与环保 2019年2期

文_魏姗姗晋煤集团资源环境管理局

长平煤矿地处山西省晋城市，其燃煤锅炉之前执行的标准为：烟尘排放浓度≤80mg/Nm3、SO2及NOX排放浓度均≤400mg/Nm3。为达到特别排放限值规定，长平煤矿对燃煤锅炉烟气处理设施进行了提标改造，且满足《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）中的特别排放限值要求（燃煤锅炉的烟尘排放浓度≤30mg/Nm3、SO2及NOX排放浓度均≤200mg/Nm3）。

1 工程概况

长平煤矿的锅炉形式为循环流化床炉，锅炉数量为3台，每台锅炉蒸发量为15t/h，年运行时间为3600h。锅炉产生的SO2总量为408t/a，烟尘总量为907t/a，NOX总量为159t/a，单台炉烟气量流量为42000m3/h。

根据3台锅炉排放烟气量及燃煤含硫量、烟气实际SO2、NOX、烟尘实际排放值和目标数据进行计算，要达到特别排放限值的脱硫、脱硝、除尘效率如表1。

表1 三台锅炉运行脱硫、脱硝、除尘效率计算表

2 废气提标改造

2.1 SNCR脱硝

中小型燃煤锅炉烟气脱硝的技术比较常见的有选择性非催化还原（SNCR）脱硝、选择性催化还原（SCR）脱硝及SNCRSCR 联合脱硝技术。三种脱硝技术的工艺比较见表2。

从表2可以看出，SCR 技术成熟、脱硝效率可达到70%～90%，但工程投资及运行费用较高，对NOX脱除效率要求较高时经济性较好；SNCR-SCR联合技术结合了SCR和SNCR 两种工艺的优势，能够提高脱硝效率，降低催化剂的使用量，节省占地空间和装置成本；SNCR技术以炉膛为反应器，可通过对锅炉的改造实现，建设周期短，投资成本和运行成本较前两者都低，适合中小型锅炉的烟气脱硝改造。从表1的烟囱出口NOX排放值可以看出采用SNCR技术能够满足NOX排放浓度≤200mg/Nm3。

长平煤矿的锅炉烟气脱硝的具体设置方法：①设置1个尿素溶液储罐，储罐有效容积为10m3。储罐容量满足系统3～5天的尿素溶液用量要求。②增加一路除盐水系统，主要用来调节最终的尿素浓度以满足锅炉不同负荷的要求。③每炉2根双流体雾化喷枪，单根喷枪的尿素溶液加入能力为50～100L/h。④在炉膛高温区安装双流体雾化喷枪和热电偶温度传感器( 二者均耐高温)。此工艺通过检测温度实现自动控制：温度传感器检测温度在850～1100℃时，喷枪将尿素溶液以雾状形式均匀地喷射到炉膛高温区内，使NOX还原成N2和H2O，实现脱硝的目的；低于850℃时，喷枪不工作；高于1100℃时，沿烟气流动方向向后检测出850～1100℃的温度区域，喷枪在此区域开始工作。

表2 脱硝工艺技术比较表

2.2 电袋复合除尘

较静电除尘器和袋式除尘器而言，电袋复合除尘器具有以下优势：①综合了电除尘和袋除尘的优点，其机理为“荷电收尘”和“拦截过滤”。②对微细粉尘的捕集效率高，除尘效率高，能确保达标排放。③比袋式除尘器运行阻力低，过滤阻力减小，滤袋寿命增长。④比电除尘器运行电耗低。⑤能有效去除PM2.5和重金属颗粒物。

本次除尘改造采用电袋复合除尘器。具体措施为：将原静电除尘器改为1个电场区和2个布袋区，即保留原静电除尘器第一电场，并进行维修改进，拆除第二、三电场及出风口，将其改为布袋区。含尘烟气首先均匀地进入收尘电场，在电场中一部分粉尘被收集，大部分细微粉尘、高比电阻粉尘随着烟气进入袋式收尘区(采用外滤式滤袋)，粉尘被阻留在滤袋表面上，纯净烟气从滤袋内腔经过提升进入烟道排出。

2.3 石灰—石膏法脱硫

原脱硫系统采用钠碱双碱法脱硫工艺，烟气中SO2初始浓度900mg/Nm3，脱硫塔出口SO2浓度保证值小于400mg/Nm3。现脱硫改造不但要保证脱硫效率，满足脱硫塔出口SO2浓度小于200mg/Nm3，还要降低脱硫塔出口排放的雾滴及烟尘浓度。

若在原有钠碱双碱法的基础上进行升级改造，其工艺流程复杂，投资费用及运行成本、占地面积等方面不占优势，并且从实际运行情况来看，双碱法易结垢，运行不稳定。石灰—石膏法脱硫技术是目前世界上普遍采用的脱硫方法，所占比例在90%以上。其优势在于脱硫效率高（钙硫比（Ca/S）在 1.05 左右，脱硫效率达 90%以上）；石灰容易获得，价格低廉并且利用率高；适用范围广。其最大缺点是系统存在结垢、堵塞以及磨损问题。但是近几年来随着吸收塔内主要部件（如喷头、除雾器等）的技术更新加快，结垢、堵塞等问题得到改善，石灰—石膏法脱硫系统工艺配置将更加趋于完善，有利于该技术的应用推广。

本次脱硫改造采用石灰—石膏法脱硫。①将现有的麻石塔拆除，采用3台炉1塔，新建1个脱硫塔：石灰浆液通过循环泵从吸收塔浆液池送至塔内喷淋系统，烟气与喷淋层浆液对流接触，通过氧化风机对浆液区直接鼓入空气，强制氧化脱硫浆液中的亚硫酸钙，使之产生硫酸钙，从而达到脱硫的效果。脱硫产物通过石膏排出泵输送至真空皮带脱水系统。②喷嘴材料采用碳化硅材料，能避免磨损、结垢和堵塞；吸收塔的设计避免死角存在，保证浆液在吸收塔内不沉积。③除雾器采用PP材料，安装在吸收塔上部，用以分离净烟气夹带的雾滴。