何崇智， 胡皓青， 鄭炳健， 陳 博

(1.中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司 第六設(shè)計(jì)研究院， 天津 300384；2.寶雞市熱力有限責(zé)任公司 熱源分公司， 陜西 寶雞 721000)

1 概述

2018年12月29日，陜西省發(fā)布地方標(biāo)準(zhǔn)DB 61/1226—2018《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，并于2019年1月29日開始實(shí)施，規(guī)定了陜西省省內(nèi)在用燃煤鍋爐自2020年4月1日起的污染物排放限值。本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)陜西地區(qū)大型燃煤鍋爐超低排放改造內(nèi)容及改造效果進(jìn)行介紹。

2 項(xiàng)目概況

陜西省寶雞市玉澗堡鍋爐房建成于2005年1月，現(xiàn)有3臺(tái)70 MW燃煤熱水鍋爐，供熱面積為330×104m2。配備布袋除塵器、脫硫設(shè)備以及脫硝設(shè)備(選擇性非催化還原法，以下簡(jiǎn)稱SNCR)。每臺(tái)鍋爐均配置1臺(tái)布袋除塵器、1套脫硫設(shè)備、1套脫硝設(shè)備。改造前煙氣處理系統(tǒng)見圖1。煙氣中氮氧化物在鍋爐燃燒室內(nèi)與尿素分解形成的NH3反應(yīng)后生成N2、水，脫除氮氧化物后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器除塵，最后經(jīng)吸收塔脫硫后由煙囪排入大氣。

圖1 改造前煙氣處理系統(tǒng)

鍋爐房位于城市建成區(qū)內(nèi)，DB 61/1226—2018規(guī)定的2020年4月1日起執(zhí)行的污染物排放限值為：顆粒物質(zhì)量濃度10 mg/m3、氮氧化物質(zhì)量濃度50 mg/m3、二氧化硫質(zhì)量濃度35 mg/m3。

根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，除塵前煙氣顆粒物質(zhì)量濃度≤4 500 mg/m3,脫硝前煙氣氮氧化物質(zhì)量濃度約400 mg/m3，脫硫前煙氣二氧化硫質(zhì)量濃度≤2 300 mg/m3。經(jīng)改造前煙氣處理系統(tǒng)處理后，顆粒物質(zhì)量濃度為20 mg/m3，氮氧化物質(zhì)量濃度為200 mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度為200 mg/m3。由此可知，改造前煙氣處理系統(tǒng)不符合DB 61/1226—2018。因此，需要對(duì)除塵裝置、脫硝設(shè)備、脫硫設(shè)備進(jìn)行改造。

改造方案保留現(xiàn)有布袋除塵器、SNCR脫硝設(shè)備，增設(shè)濕式電除塵器、SCR(選擇性催化還原)脫硝設(shè)備，對(duì)吸收塔、漿液循環(huán)泵進(jìn)行升級(jí)改造。

3 改造內(nèi)容

3.1 系統(tǒng)流程

改造后煙氣處理系統(tǒng)見圖2。煙氣先在爐內(nèi)脫硝，然后進(jìn)入SCR脫硝設(shè)備進(jìn)一步脫硝。對(duì)于SCR脫硝設(shè)備，由于催化劑條件下反應(yīng)溫度要求控制在320～420 ℃，反應(yīng)后排出的高溫?zé)煔庖灼茐牟即龎m器。因此，SCR脫硝設(shè)備排煙先經(jīng)過二級(jí)省煤器，溫度降低至150 ℃左右后，再進(jìn)入布袋除塵器。除塵后的煙氣經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入吸收塔脫硫。為進(jìn)一步降低顆粒物質(zhì)量濃度，脫硫后的煙氣進(jìn)入濕式電除塵器再次除塵后排放。

圖2 改造后煙氣處理系統(tǒng)

3.2 改造內(nèi)容

① 增設(shè)濕式電除塵器

保留布袋除塵器，在吸收塔后增設(shè)濕式電除塵器。1臺(tái)鍋爐配套1臺(tái)濕式電除塵器，共3臺(tái)。濕式電除塵器布置在吸收塔出口與總煙道之間，吸收塔出口煙氣先進(jìn)入濕式電除塵器除塵，再進(jìn)入主煙道通過煙囪排放。

濕式電除塵器與干式電除塵器的除塵機(jī)理相同，但兩種除塵器對(duì)集塵極上捕集粉塵的清除方式不同。干式電除塵器通過機(jī)械振打方式清灰，濕式電除塵器采用沖刷噴淋等濕式清灰方式。因此，濕式電除塵器能夠有效控制二次揚(yáng)塵，而且濕式電除塵技術(shù)具有更高的除塵效率，除塵效率可達(dá)90%[4]。

⑧Keynes J．M．，The Collected Writings of John Maynard Keynes，Vol．26，Activities 1941 ～1946．

② 脫硝設(shè)備改造

改造現(xiàn)有SNCR脫硝設(shè)備，增設(shè)SCR脫硝設(shè)備。在SCR脫硝設(shè)備選型時(shí)，考慮了以下因素：一是控制催化反應(yīng)器的尺寸，減少催化劑用量。二是減小煙氣阻力，以保留原引風(fēng)機(jī)。脫硝設(shè)備仍然采用尿素作為還原劑，尿素為固體顆粒物，與氨水、液氨相比，儲(chǔ)存運(yùn)輸更加安全。固體尿素顆粒由尿素溶液制備系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為尿素溶液后分別送入爐內(nèi)、SCR脫硝設(shè)備。

a.SNCR脫硝設(shè)備改造

由于鍋爐房建成時(shí)間較早，不僅爐排腐蝕嚴(yán)重，換熱效率降低，而且經(jīng)常出現(xiàn)因腐蝕引起的漏水事故，嚴(yán)重威脅安全穩(wěn)定運(yùn)行，以上問題在本次SNCR脫硝設(shè)備改造中一并解決。

原有的尿素溶液噴嘴僅設(shè)置在鍋爐燃燒室頂部，本次改造除在燃燒室頂部增加噴嘴數(shù)量外，還在上層爐排兩側(cè)增設(shè)尿素溶液噴嘴。增加自動(dòng)檢測(cè)及噴嘴流量控制裝置，保證尿素溶液有足夠的穿透深度和覆蓋面。將煙囪出口煙氣中氮氧化物質(zhì)量濃度作為反饋值，與設(shè)定的氮氧化物質(zhì)量濃度進(jìn)行PID比較運(yùn)算，控制尿素溶液流量。

b.新增SCR脫硝設(shè)備

SCR脫硝設(shè)備的反應(yīng)器采用固定床形式，催化劑為模塊放置，采用蜂窩式催化劑，煙氣自上向下流動(dòng)。

③ 脫硫設(shè)備改造

鍋爐房現(xiàn)有4臺(tái)(3用1備)漿液循環(huán)泵，1臺(tái)漿液循環(huán)泵對(duì)應(yīng)1臺(tái)吸收塔。每臺(tái)吸收塔噴淋層為3層，3臺(tái)吸收塔共用1個(gè)循環(huán)漿池。

受空間限制，僅對(duì)脫硫設(shè)備進(jìn)行局部?jī)?yōu)化改造。一是對(duì)現(xiàn)狀吸收塔增高，每臺(tái)吸收塔增加1層噴淋層，更換除霧器及支架。二是增大漿液循環(huán)泵流量，保證足夠液氣比及氣液接觸時(shí)間，以提高脫硫效率。更換后漿液循環(huán)泵流量由450 m3/h提升至1 200 m3/h。漿液循環(huán)泵數(shù)量及安裝位置保持現(xiàn)狀，以減少土建工程量并降低改造難度。

4 改造效果

改造項(xiàng)目于2019—2020年供暖期前完工。2019—2020年供暖期，環(huán)保部門對(duì)煙氣的在線檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示：低負(fù)荷運(yùn)行工況下(鍋爐額定熱功率的40%～60%)，顆粒物質(zhì)量濃度0.47 mg/m3，氮氧化物質(zhì)量濃度28.23 mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度2.15 mg/m3。平均負(fù)荷運(yùn)行工況下(鍋爐額定熱功率的60%～90%)，顆粒物質(zhì)量濃度1.5 mg/m3，氮氧化物質(zhì)量濃度31.2 mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度18.9 mg/m3。高負(fù)荷運(yùn)行工況下(鍋爐額定熱功率的90%～110%)，顆粒物質(zhì)量濃度2.19 mg/m3，氮氧化物質(zhì)量濃度30.20 mg/m3，二氧化硫質(zhì)量濃度27.30 mg/m3。

由以上數(shù)據(jù)可知，超低排放改造后，不同負(fù)荷條件下污染物排放質(zhì)量濃度均符合DB 61/1226—2018。

5 結(jié)語

隨著陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 61/1226—2018《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》實(shí)施，省內(nèi)燃煤鍋爐超低排放改造工作迫在眉睫。此項(xiàng)目在充分利用舊設(shè)備的基礎(chǔ)上，投資2 200×104元進(jìn)行改造，當(dāng)年投資當(dāng)年投產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)了既定環(huán)保目標(biāo)，解決了鍋爐房周邊居民的污染投訴問題，取得了良好的環(huán)境及社會(huì)效益。