張彪 姜濤 譚顯鵬

1.湖北省工業(yè)建筑集團(tuán)有限公司 2.湖北省工業(yè)建筑集團(tuán)安裝工程有限公司

為了響應(yīng)國(guó)家及地方環(huán)保政策號(hào)召，西安市長(zhǎng)安區(qū)某熱力公司所運(yùn)行的6臺(tái)燃煤鍋爐進(jìn)行了超凈排放改造。改造工程由湖北省工業(yè)建筑集團(tuán)安裝工程有限公司以工程總承包（EPC）的方式承接，為類似的供熱鍋爐超凈排放改造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

該熱力公司需改造的6臺(tái)鍋爐分別是3#、4#2臺(tái)50 t/h循環(huán)流化床蒸汽鍋爐和5～8#4臺(tái)36 MW循環(huán)流化床熱水鍋爐。由于鍋爐運(yùn)行多年，脫硫、脫硝、除塵設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)不佳，排放煙氣的顆粒物含量、SO2濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)要求，NOX的排放濃度達(dá)到200mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，干基，9%O2）。

2 超凈排放改造方案

2.1 脫硝系統(tǒng)改造方案

原煙氣脫硝采用低氮燃燒+SCR技術(shù)，脫硝還原劑為尿素。由于NOX的排放濃度達(dá)到200 mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，干基，9%O2），為了達(dá)到超凈排放要求和節(jié)約改造成本，利用原有尿素溶液制備及輸送系統(tǒng)，在現(xiàn)有SCNR脫硝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上在省煤器的上部增加SCR脫硝反應(yīng)裝置。由于在省煤器上部要預(yù)留安裝SCR脫銷裝置的空間，故省煤器需整體下移。

SCR催化劑主要成分為V2O5/TiO2，形狀為蜂窩狀方形柱體模塊，單元尺寸為1690mm×960mm×1250mm。把蜂窩狀柱體的催化劑單元并行排列2層（每層布置6塊催化劑單元模塊，布置方式為3×2），當(dāng)290～420℃煙氣垂直地通過(guò)這個(gè)蜂窩狀截面時(shí)，雖然接觸時(shí)間僅為1 s，但超過(guò)90%的NOX已被還原為無(wú)污染的N2和H2O，這可保證SCR出口處煙氣的NOX濃度低于30 mg/Nm3。

每層SCR催化劑單元均安裝了聲波吹灰器，以便于在線吹掃運(yùn)行過(guò)程中催化劑表面積灰，減少催化劑活性降低速率。

2.2 除塵系統(tǒng)改造方案

原鍋爐煙氣排放粉塵濃度高達(dá)20 g/Nm3（標(biāo)態(tài)，干基，9%O2），為了達(dá)到“超凈排放”要求，本改造工程采用低壓脈沖布袋除塵器+濕式靜電除塵器聯(lián)合除塵方案。在煙道出口，每臺(tái)鍋爐配備一套布袋除塵器；在脫硫塔后，每?jī)膳_(tái)鍋爐的排煙共用一套濕式靜電除塵器。

低壓脈沖布袋除塵器處理風(fēng)量為125000 m3/h，濾袋過(guò)濾面積2714 m2，氣布比為0.77，運(yùn)行阻力小于1000 Pa，除塵效率＞99.95%，出口粉塵濃度＜10 mg/Nm3。

濕式靜電除塵器將從脫硫塔出來(lái)的煙氣（包含石膏的粉塵濃度大約為20 mg/Nm3（干基），霧滴濃度大約為75 mg/Nm3（干基））進(jìn)一步脫水除塵，以達(dá)到排放要求。每臺(tái)濕式靜電除塵器的通道為228個(gè)，極間間距350 mm，煙氣通道截面積48 m2，集塵面積為1658 m2，煙氣流速2.18 m/s，保證除塵效率為80%，保證除霧效率為80%，從而可使排放的煙氣含塵率小于5 mg/Nm3（干基），含水率小于15mg/ Nm3（干基）。

2.3 脫硫系統(tǒng)改造方案

脫硫塔入口SO2濃度高達(dá)1403 mg/Nm3（標(biāo)態(tài)，干基，9%O2），本改造工程脫硫采用成熟的石灰—石膏濕法工藝，每?jī)膳_(tái)鍋爐的煙氣脫硫共用一個(gè)脫硫塔，脫硫塔位于在脈沖布袋除塵器系統(tǒng)后，濕式靜電除塵系統(tǒng)之前。吸收劑將進(jìn)入脫硫塔的煙氣中的SO2在噴淋層內(nèi)吸收為CaSO3，然后在漿液池中鼓入的空氣將CaSO3氧化生成CaSO4·2H2O（石膏）。吸收塔內(nèi)布置1層托盤，4層高效噴淋層并預(yù)留1層噴淋空間，每層噴淋層高度為2m，設(shè)計(jì)液氣比為15，Ca/S為1.03。除霧器采用板式+管束式除塵除霧裝置，除霧器出口煙氣攜帶的水含量應(yīng)低于30 mg/Nm3（干基）。

在最不利的情況下，脫硫塔設(shè)計(jì)脫硫效率＞97.51%，脫硫塔出口SO2濃度＜25 mg/ Nm3。

3 超凈排放改造施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 脫硝系統(tǒng)改造施工技術(shù)要點(diǎn)

催化劑模塊到貨后要檢查模塊編號(hào)的正確性（連續(xù)、無(wú)遺漏），仔細(xì)檢查每個(gè)模塊是否正常以及表面薄膜情況。如果薄膜異常，確認(rèn)內(nèi)部元件是否破損以及通道是否被異物堵住。除此之外，還應(yīng)仔細(xì)檢查模塊外形，各外表面是否平整和相互垂直。

催化劑安裝前應(yīng)仔細(xì)檢查模塊外表面是否平整和相互垂直以及模塊編號(hào)的正確性（連續(xù)、無(wú)遺漏）。如果外形歪斜將影響就位安裝。為了便于分析脫硝情況和催化元件更換，催化劑模塊安裝時(shí)應(yīng)按照編號(hào)對(duì)號(hào)安裝。

催化劑吊裝工具應(yīng)使用供應(yīng)商提供的專用工具配合吊裝平臺(tái)和葫蘆進(jìn)行吊裝，不得用鋼絲繩捆綁。吊裝催化劑模塊前應(yīng)仔細(xì)檢查復(fù)核箱體內(nèi)部各催化劑安裝層支撐鋼結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、平整度、標(biāo)高、各層之間的間距是否符合要求。

催化劑安裝時(shí)必須在支撐鋼結(jié)構(gòu)上做好落位標(biāo)志，嚴(yán)格按照?qǐng)D紙要求安裝，催化劑的平整度和各催化劑之間的間距應(yīng)著重檢查。

由于催化劑具有毒性，搬運(yùn)、組裝催化劑前，施工人員應(yīng)按照要求配戴手套和防塵面罩。倘若發(fā)生意外，盡快用清水沖洗，沖洗時(shí)間至少為10 min。附著在衣服上的粉塵必須隨時(shí)抖落干凈。每次工作結(jié)束后都要充分地洗手和漱口。

3.2 除塵系統(tǒng)改造施工技術(shù)要點(diǎn)

3.2.1 脈沖布袋除塵器

首先檢查橫梁各構(gòu)件是否有異常，若構(gòu)件有變形需校正后方可使用。按照?qǐng)D紙編號(hào)核查相應(yīng)的工件編號(hào)，分類整理運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件。根據(jù)具體情況，用吊車將組裝好的橫梁整體吊裝至鋼結(jié)構(gòu)立柱上。

將預(yù)制成整體灰斗吊至橫梁的下方，按照?qǐng)D紙要求調(diào)整后進(jìn)行焊接。

將箱體成片制作后分別吊裝至灰斗的上方，按照?qǐng)D紙要求調(diào)整其軸線位置以及垂直度后進(jìn)行焊接。

將箱體組裝好后，按照從下往上的順序分別進(jìn)行吊裝，檢查平面平整度符合圖紙或規(guī)范要求后進(jìn)行焊接。

特別注意的是，在濾袋和袋籠構(gòu)件上焊接任何工件都必須經(jīng)設(shè)計(jì)同意，嚴(yán)禁強(qiáng)行組對(duì)。

3.2.2 濕式靜電除塵器

為了提高安裝效率，濕式靜電除塵器的立柱、橫梁由廠家按圖紙要求進(jìn)行編號(hào)后運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。

安裝單位應(yīng)復(fù)查基礎(chǔ)標(biāo)高，并按照設(shè)計(jì)圖紙確定每個(gè)支架的基礎(chǔ)標(biāo)高。以最高支架的基礎(chǔ)標(biāo)高作為定位基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)其他的基礎(chǔ)進(jìn)行找平。鋼立柱安裝的基準(zhǔn)點(diǎn)以基礎(chǔ)上縱向與橫向的中心線為準(zhǔn)。然后用墊鐵調(diào)整至設(shè)計(jì)標(biāo)高點(diǎn)。

施工單位應(yīng)安排專人對(duì)照設(shè)備清單進(jìn)行清點(diǎn)，檢查零部件的數(shù)量、規(guī)格、種類是否一致。特別注意螺栓、螺母及墊圈等小件。檢查零部件外觀、接合面、焊縫是否正常。

框架立柱、橫梁吊裝前應(yīng)布置好鋼錨。按照先角部再兩端最后周邊的順序吊裝立柱。

安裝變徑斗時(shí)，板之間先點(diǎn)焊經(jīng)調(diào)整后方可整體焊接。焊接完成后檢查是否漏氣。

護(hù)板墻安裝前，應(yīng)在每個(gè)接口位置搭建供對(duì)口、焊接使用的臨時(shí)平臺(tái)。按自下而上的順序逐層安裝護(hù)板墻，焊接時(shí)注意先點(diǎn)焊后滿焊，最后焊接窄條板。

嚴(yán)格控制陽(yáng)極單元支撐梁的安裝精度。首先按設(shè)計(jì)要求在支撐梁安裝位置畫基準(zhǔn)線。然后從中間向兩邊安裝立柱上焊接工藝臺(tái)。將第1件支撐梁吊放在工藝臺(tái)上，使立柱、支撐梁中心線對(duì)齊后調(diào)整支撐梁上平面的水平度，使其符合要求。用墊鋼調(diào)整支撐梁的長(zhǎng)度，使其比圖紙要求的尺寸大2～3mm，以確保焊接冷卻收縮的余量。另外2件支撐梁和輔助支撐梁按照第1件支撐梁的方式進(jìn)行。輔助支撐梁安裝時(shí)要確定高度。

安裝陽(yáng)極單元前應(yīng)先制作一套陽(yáng)極板起吊裝專用吊裝架和吊鉤。吊裝架焊接質(zhì)量和整體剛性應(yīng)符合吊裝要求。確定好陽(yáng)極單元安裝方向及位置后，在陽(yáng)極單元搭設(shè)臨時(shí)平臺(tái)，將吊裝架擺放到位固定。

按照?qǐng)D紙要求把陽(yáng)極單元依次放入專用吊架里，極板板面應(yīng)豎直，嚴(yán)禁生拉硬拽，用力過(guò)猛。起吊速度不得超過(guò)0.5 m/s，吊離地面20 cm后停止吊裝，待清理吊裝物上的雜物后再起吊。

下放的過(guò)程中嚴(yán)禁下部與框架觸碰，從而導(dǎo)致極板變形。上述吊裝過(guò)程不斷重復(fù)，直至陽(yáng)極單元吊裝完成。吊裝完成后整體調(diào)整陽(yáng)極單元安裝位置，確?？蚣苤瘟洪g距偏差不大于±2 mm。

安裝陰極單元前，應(yīng)按照要求進(jìn)行陰極瓷套耐壓試驗(yàn)，《檢驗(yàn)證書》和《產(chǎn)品合格證》缺一不可。

吊桿應(yīng)安裝垂直，瓷套應(yīng)當(dāng)受力均勻且表面無(wú)塵土、油污等附著物，確保吊桿與瓷套中心偏差小于±3 mm。組合陰極大框架時(shí)應(yīng)注意水平平面度偏差不大于±2 mm，對(duì)角線偏差不大于±5 mm。并按照設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)同一電場(chǎng)陰極吊掛線數(shù)量和相關(guān)尺寸。安裝陰極小框架時(shí)應(yīng)注意，小框架、陰極線直線度偏差小于3 mm。陰極線的安裝應(yīng)按照?qǐng)D紙從一側(cè)依次向另一側(cè)進(jìn)行，并注意陰極線與陽(yáng)極板處于相對(duì)方向。相鄰方管中心偏差應(yīng)不大于±2 mm。

沖洗、噴淋管道安裝后需進(jìn)行水壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為1.5 MPa，保壓1h后應(yīng)無(wú)壓降。人工檢查濕式除塵器內(nèi)部管道，有明顯焊接缺陷處返工修理。

3.3 脫硫系統(tǒng)改造施工技術(shù)要點(diǎn)

將底板環(huán)形梁與格柵支撐梁吊放至安裝位置，按照規(guī)范要求調(diào)整環(huán)形梁位置、標(biāo)高、水平度。然后按照焊接作業(yè)指導(dǎo)書將環(huán)形梁與底部預(yù)埋件及墊板點(diǎn)焊，并在焊接完畢后復(fù)核尺寸。在底板環(huán)形梁上表面標(biāo)出塔內(nèi)壁直徑以及0o、90o、180o、270o方位。根據(jù)進(jìn)行各個(gè)方向格柵梁的安裝，并臨時(shí)點(diǎn)焊。整體復(fù)核格柵梁安裝尺寸符合要求后正式焊接。然后按圖彎曲基礎(chǔ)埋筋，并與底板梁焊接。底板梁安裝結(jié)束后，對(duì)底板梁中心0o、90o、180o、270o位置標(biāo)記，以便于后續(xù)底板安裝。

安裝底板時(shí)要注意底板與混凝土表面應(yīng)密實(shí)貼合。在格柵支撐梁方框內(nèi)，底板平整度≤3mm/m。底板對(duì)接焊縫應(yīng)當(dāng)在焊接完成后磨平，并在底板上標(biāo)記中心點(diǎn)、0o、90o、180o、270o位置。

除第一層吸收塔圍板直接在環(huán)形梁上組合外，后續(xù)各層圍板均在地面先預(yù)組合后做好標(biāo)記依次拆分，然后散片進(jìn)行吊裝。各個(gè)散片按照標(biāo)記在高空對(duì)口焊接。所有焊接完畢后，按照要求測(cè)量記錄第一層圍板安裝尺寸及偏差。然后依次焊接安裝整個(gè)塔體。

在吸收塔封頂前吊裝吸收塔內(nèi)部支撐大梁。吊裝順序?yàn)椋合葒娏苤未罅海蟪F氣支撐梁。在吸收塔圍板內(nèi)側(cè)劃定就位標(biāo)記后吊裝支撐大梁，并在就位位置的底部焊接臨時(shí)限位。待大梁吊裝就位并調(diào)整好后相應(yīng)的焊接工作。

按圖紙要求的焊接順序進(jìn)行吸收塔頂板焊接，避免焊接變形產(chǎn)生。

吸收塔內(nèi)部對(duì)接焊縫必須磨平，角接的焊縫必須打磨成半徑大于5 mm的過(guò)渡圓弧。

4 改造結(jié)果

本改造工程歷時(shí)4個(gè)月全部完工，在預(yù)定工期內(nèi)完成，且系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好。第三方檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明，改造后煙氣排放（干基，6%O2）顆粒物濃度小于2 mg/Nm3，SO2濃度小于5 mg/Nm3，NOx濃度小于5 mg/Nm3，遠(yuǎn)低于西安市“超凈排放”限值，減排效果十分顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

在“超凈排放”改造項(xiàng)目中，既要充分利用原有設(shè)施節(jié)約成本又要充分使用當(dāng)前成熟先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)。本改造項(xiàng)目所采用SCR脫硝技術(shù)+石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)+低壓脈沖布袋塵-濕式靜電除塵技術(shù)工藝成熟可靠，減排性能優(yōu)良，可推廣應(yīng)用至類似的“超凈排放”改造項(xiàng)目。