某电厂烟气脱硝、脱硫和除尘系统改造的研究

针对某电厂现有烟气排放不能满足最新超净排放要求的情况,立足电厂现有烟气净化装置,对4#机组进行了增加一层975mm高度的催化剂层(反应时间由0.3s增加至0.55s)的烟气脱硝改造;增加一个吸收塔,采用双塔双循环脱硫技术的脱硫改造;在静电除尘器前增加一个pm2.5团聚系统的除尘改造。根据国家和地方政府的要求,通过改造,烟气中nox、so2、烟尘达到了超净排放要求,而且也没有增加企业生产成本费用,因此具有实际意义,值得推广。脱硫除尘有很多类型,可以到华泰环保设备工程公司了解,值得您信赖!!
燃煤电厂是我国能源消耗大户及污染物排放主要贡献者。目前,随着我国对节能减排工作的不断深入,燃煤电厂的煤炭燃烧排放监督已愈发严格。2015年12月,国家印发了《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》,《方案》要求加快燃煤发电机组超低排放改造步伐,到2020年,通过相关新的技术手段与设备,使有条件的新建及现役燃煤发电机组达到超低排放水平。
1 某电厂改造前烟气处理工艺设施
某电厂建于90年代,有4台机组,分别为1#、2#、3#、4#锅炉,功率皆为340 mw。每个锅炉配置5台磨煤机,每台功率为30t粉煤/h。本次研究选择4#机组,改造前,机组脱硝装置采用选择性催化还原法(scr);除尘装置采用的是双室六电场静电除尘器;脱硫装置采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺。生产工艺流程图,如图1所示。
1.1 改造前机组烟气各污染物排放状况
改造前,4#机组在达标排放情况下,烟气通过高240m烟囱(现有)排入大气。2016年1月18日烟尘、so2、nox监测数据,如表1所示。
1.2 改造前烟气处理各装置概况及运行中存在的问题
1)脱硝装置。改造前,该机组采用“高含尘布置方式”的选择性催化还原法(scr)。脱硝技术方案是采用尿素水解法制备脱硝还原剂氨水,氨水按照一定的速度喷射进带有催化剂的烟气反应设备中,烟气中氮氧化物和氨水中的氨发生化学还原反应,进而得到脱销,还原成氮气和水。烟气停留时间和氨水的喷射量是脱硝效率的主要影响因素。脱硝工艺流程,如图2所示。
由机组脱硝装置自行监测数据可知,改造前,脱硝效率能满足现有标准要求,但不能达到超低排放要求。主要原因为:
(1)原有催化剂的高度不能满足脱硝效率的要求;
(2)喷氨装置还需要进一步改进,进一步加大氨的喷射量;
(3)稀释风采用的是热一次风,易造成堵塞。
2)脱硫装置。改造前,机组烟气脱硫采用1炉1塔、烟塔合一排烟技术。在塔体底部直接布置浆液池,在塔体上部设置四层喷淋层。改造前机组脱硫出口so2浓度基本稳定在50mg/nm3~200mg/nm3范围之内,脱硫效率不低于95%,排放出口so2能达标排放,但不能满足未来超低排放要求。主要原因为:
(1)吸收塔喷淋层母管和支管因施工质量差,存在喷嘴严重磨损及少量脱落,影响脱硫安全稳定运行;
(2)吸收塔氧化风机设计压头偏小,尤其经长期运行后,故障频繁,效率下降,轴承温度高,对脱硫系统影响较大;
(3)塔外循环管存在局部磨损严重,在循环泵出口大小头及弯头变径处经常发生漏浆现象;
(4)自脱硫投运以来,脱硫废水直排入灰浆池,废水系统一直未投运,且相关管道设施已腐蚀损坏。
3)除尘装置。改造前,机组使用两台卧式双室六电场静电除尘器,烟气出口烟粉尘基本上浓度都控制在30mg/m3以下,除尘效率>99%,但外排烟尘仍不能满足超低排放要求。主要原因为:静电除尘器去除细小的颗粒物有一定局限性,尤其是对于粒径在0.1μm~1.0μm的烟尘其除尘效果表现更低。
2 烟气脱硝、脱硫和除尘系统改造的研究
考虑目前市场上常用的脱硝、脱硫、除尘的改造方法,并基于本电厂烟气处理系统的实际情况,现对该机组进行如下改造研究。
2.1 烟气脱硝改造
改造前电厂采用的是低氮燃烧+scr脱硝工艺,脱硝原设计效率为50%,执行nox的排放限值为200mg/nm3。根据最新要求2020年达到排放限值为50mg/nm3,脱硝率为87.5%。
为了达到超低排放要求,针对前述分析,认为需要增加脱硝装置的催化剂装填高度,并加大氨的喷射量,以进一步降低nox排放浓度。具体措施为:
1)scr反应器区改造。
(1)催化剂。加装一层高度975mm的催化剂(单台炉体积168m3),第二次为在其达到化学寿命后更换,以后每3年更换一次。同时,增加烟气在反应器内的停留时间。
(2)吹灰系统。取消蒸汽吹灰器,每层新增1台声波吹灰器,并相应调整声波吹灰高度位置。
(3)氨稀释喷射系统。每台炉更换2台计量模块,设计出力为132.5kg/h,调节范围为10%~120%。
(4)尿素水解系统。需加大处理,更换大的流量计量模块,氨产量需要达到165kg/h。
(5)流场及涡流混合器。整体更换原稀释风管道和阀门,更换氨空气混合器,改造后氨耗量为165kg/h,所需稀释风流量为4 355nm3/h。同时,改用冷一次风,并在反应器下部设冷风加热管道。
2)还原剂存储及制备。原尿素溶液制备和存储均能满足改造后的要求,无需改造。
3)实现全负荷脱硝。根据现有的统计结果,低于最低喷氨温度的时间占比约4%,不能满足98%要求。因此,需要通过拆分省煤器以及省煤器入口加装旁路烟道、热水再循环等技术,提高低负荷时省煤器出口烟温。
2.2 烟气脱硫改造
本工程脱硫改造后要求排放浓度为35mg/nm3,改造后预期脱硫效率为99.1%。目前改造技术主要有单塔双循环技术、双塔双循环技术等。
通过技术经济比较可知,两种方案造价及阻力均差别不大。结合本项目的实际情况,充分利用现有设备,并考虑双塔方案停炉时间较短,可靠性及对硫分适应性更高,本项目优先采用双塔双循环技术。具体措施为:
1)原有吸收塔基本无需改造,将原塔作为一级塔,新建塔作为二级塔;
2)在现有吸收塔出口增设临时烟囱,以减少停炉时间;
3)拆除管式烟气换热器(ggh),利用取消ggh位置布置新建吸收塔;
4)每台炉新建塔径为13m的二级塔,设置三层石灰水喷淋层,两层搅拌,每层设置三台搅拌器用于石灰石浆池搅拌,同时设置两台氧化风机,一用一备,用于二级塔浆池氧化。