低成本烟气准超低排放技术应用实践

低成本烟气准超低排放技术应用实践

摘要：应用于龙大集团热电有限公司35t/h循环流化床锅炉烟气处理系统的准超低排放技术，通过对原有麻石塔的改造和系统的优化，实现了干、湿法并进，超低浓度脱硫剂循环喷淋，避免了脱硫浆液中微小的硫酸盐颗粒随烟气排出，脱硫除尘效果显著，且投资及运行费用低。实际监测数据表明，改造后锅炉烟气排放指标完全满足山东省当地环保要求，为该技术在山东地区的推广奠定了基础。

关键词：脱硫剂双效利用；清澈浆液喷淋；运营费用低；准超低排放；维护操作简单

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，而且煤矸石在适宜的条件下易发生自燃，排放的有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。保护环境是中国的基本国策，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，煤矸石发电是充分利用煤矸石的有效热成分，变废为宝，解决污染的有效途径之一。龙大集团热电有限公司是企业自备电厂，燃料为煤矸石，建于2002年，设3台35t/h循环流化床锅炉，由于锅炉燃料含灰及硫较高，烟气排放不达标问题一直难以解决。多年来，企业通过多种途径，试图找到简单有效的烟气处理技术，但还是难以满足本地区越来越严格的烟气排放要求。

1 原有系统及存在问题

改造前脱硫除尘采用传统的炉内石灰石法与炉外湿法相结合的工艺，以炉内石灰石法脱硫为主、炉外采用麻石塔加碱液喷淋脱硫为辅，工艺路线方框图如下：

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工艺路线图

原有3台35t/h循环流化床锅炉,运行方式为两运一备，燃料全部为煤矸石，耗煤量12t/h，煤矸石含硫量0.7%，正常运行产生烟气量100000m3/h。国内常规炉内脱硫的钙硫比在４:１左右，但因锅炉燃料为热值只有3000kcal/kg左右的矸石原因，适应的钙硫比在2.5:１左右。当矸石含硫量较低时，系统运行为炉内脱硫加静电、布袋除尘，烟气排放颗粒物基本满足旧的环保要求，SO2浓度基本＜400mg/m3。当燃料有大的波动时，SO2浓度升高，启动麻石脱硫塔进行炉外湿法脱硫，脱硫剂为片碱，加大烟气中SO2的脱除。

运行中龙大热电公司发现了一个怪现象，在线监测仪器显示，采用静电、布袋除尘器后烟尘指标达标，只是二氧化硫超标，当开动二次净化后，SO2排放指标下降，而烟尘排放指标却上去了，这个问题一直困扰着龙大热电公司。最近两年，很多大型燃煤电厂在脱硫塔后新增湿式除尘，去除随湿烟气升空的硫酸盐细粉尘和漏网烟尘，效果十分明显，颗粒物达到近零排放。调研后发现，湿式电除尘器虽好但成本较高，企业难以承受，且尚未发现适合35t/h循环流化床锅炉的配套产品。在当地环保部门的鼓励下，在集团各级领导的支持下，龙大热电公司积极寻找适合我们电厂排放现状的技术解决方案。

2技术来源及改造措施

通过查阅国际、国内有关专利技术，龙大热电公司发现有一种用于燃煤锅炉烟气处理的石灰石双效法发明专利。该技术采用廉价的CaCO3（石灰石）作为脱硫剂，并且脱硫剂一次投入双效利用，配有专利技术的脱硫塔，其工作原理不同于常规的喷淋塔、液压塔、旋流板塔、填料塔等。它充分利用塔内部结构特点，结合流体力学，空气动力学让锅炉烟气在塔内充分反应和变化达到脱硫

除尘的目的。另一个特点是塔内喷淋浆液是浓度极低的清澈溶液,根本上降低了细小硫酸盐随烟气逃逸造成二次污染。

龙大热电公司邀请技术推广单位的有关专业人员到现场，共同分析原因，提出改造方案，专家根据现有设备及运行状况制定出一套较适合我们现状的解决办法。把麻石塔进行简易改造，梳理了浆液循环系统，增加出渣（灰）机，大大提升了脱硫剂浆液的品质。麻石塔及浆液循环系统改造后，排放烟气中SO2、烟尘颗粒物大大降低，取消了碱法脱硫剂的制备设备，节约了成本消耗。虽然没有更换专利吸收塔，但已将烟尘和SO２两项指标分别控制在＜30mg/Nm3、约100mg/Nm3左右。

目前山东省烟台地区排放指标：二氧化硫＜200mg/Nm3、烟尘＜30mg/Nm3，初步目标已实现，能稳定满足山东省烟台地区的燃煤锅炉烟气排放环保指标，更重要的是外排硫酸盐（软颗粒物）指标大幅降低，等同或类似湿式电除尘的效果，而改造工程总投资仅仅几十万元，实现了真正“廉价”的烟气准超低排放。见附表1不同工艺环保运行费用对比表。

表1不同工艺环保费用对比表

表1说明：浆液循环系统的改造及以石灰石做脱硫剂替代片碱后，SO2排放浓度较容易控制在100mg/Nm3左右，而且大大降低了脱硫成本。

3存在问题

节能与减排相辅相成，现有系统运行的总阻力约3000P a，电耗相对较高。能否将阻力、电耗降下，实现真正意义上的节能减排，扎扎实实的超低排放，是我们面临要解决的一个新课题。目前，龙大热电公司已安装华宇公司推荐的“金锁牌”高效脱硫除尘喷淋塔一台，改造工程正在收尾调试中，届时将进一步降

低烟气排放指标，达到烟尘≤30mg/Nm3，SO2≤30mg/Nm3的标准。同时有望降低引风机能耗，也将大大降低脱硫剂耗量。

脱硫剂耗量曲线图见下图：

Ca/S与循环浆液洗涤烟气效率关系图

4 结论

4.1脱硫除尘工程造价低，特别适合各企业自备中小型发电厂及北方地区供暖锅炉；

4.2系统操作简单，易于控制，稳定性好，降低因操作失误产生的超标事件；

4.3运行费用低廉，一台35t/h锅炉配套烟气处理系统，脱除每公斤SO2成本控制在0.6元之内；

4.4环保指标总体达到“准”超低排放标准。见表2。

表4-1 工程环保效率调试测试表

4.5充分利用资源，让煤矸石类低热值资源在保证环保前提下发挥余热。

4.6现场图片

清洁透明的脱硫剂喷淋液图

烟台地区 35t/h“金锁”脱硫除尘塔安装现场图

4t/h“金锁”

4.7采用“金锁”塔后，可实现真正意义上的廉价锅炉烟气准超低排放的目标，运行费用进一步降低，Ca/S由先前的2.5:1降至1.1:1。由于“金锁”塔工艺有效液气比高，塔内循环水多次做功，提高脱硫效率的同时降低了电机能耗，由先前的每炉２台22kW的脱硫泵换成每炉1台18.5kW的脱硫泵，见表3“金锁”塔石灰石双效脱硫除尘工艺成效表：

表3“金锁”塔石灰石双效脱硫除尘工艺成效表

注：1、该技术也适用于链条炉、煤粉炉等工业锅炉

2、验证单位：由清华大学环境学院、中国计量科学研究院复核验证