吴航宇
盛发热电有限责任公司 内蒙古通辽市 028000
摘要：随着社会的进步，环境问题已逐渐成为社会的突出问题之一，环保的要求日益严格，其中烟气排放指标要求也逐步升级。某公司科学应对，对现有的两套吹风气锅炉进行脱硫、脱硝、除尘一体化改造，吹风气锅炉烟气实现了达标排放，保证了装置的长周期安全稳定运行。
关键词脱硫；脱硝；除尘；改造；吹风气锅炉
近些年来，随着国民经济的高速发展和环保形势的日益严峻，废气治理问题已迫在眉睫。按照《区域性大气污染物综合排放标准DB37/2376-2013》要求，自2019年11月1日起吹风气锅炉烟气排放指标需执行如下指标：粉尘含量≤10mg/Nm3、SO2含量≤50mg/Nm3、NOx含量≤100mg/Nm3。合成氨系统共有两套40t/h的吹风气余热回收锅炉。吹风气锅炉排入大气中的烟气，含有一定量的二氧化硫、氮氧化物和颗粒物，是环保部门严格限制的大气污染物之一。改造前，两套吹风气锅炉的烟气排放现状：粉尘排放浓度≤15mg/Nm3、SO2排放浓度≤150mg/Nm3、NOx排放浓度≤150mg/Nm3，吹风气锅炉的烟气不经过进一步的处理，很难达到排放要求。为实现超低排放，对两套吹风气锅炉进行脱硫、脱硝和除尘装置的一体化改造，实现了吹风气锅炉烟气处理系统的升级，烟气达到排放标准。
1脱硝改造
众所周知，我国是燃煤大国，煤燃烧占能源消费结构的约70%。燃煤产生大量的二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、二氧化碳(CO2)、氯化物、粉尘和挥发性有机物等污染物，这些污染物在大气中不断积累，当达到一定浓度时，不仅破坏人类赖以生存的环境，还会影响人们的生产生活以及人类的身体健康。随着烟气多污染控制技术的不断发展，特别是湿式石灰石-石膏法和选择性催化还原法的广泛应用，作为主要污染源的燃煤电厂排放的SO2和NOx得到了有效控制。但大气污染形势仍未得到有效缓解，其原因是其他污染源尤其是作为我国第二大污染源的锅炉污染物排放尚未得到有效控制。由于发展的需要，我国锅炉数量庞大，据统计，全国燃煤锅炉约有57万台，燃煤总量约占能源消费总量的20%。这些锅炉广泛分布在全国各中小城市，导致监管十分困难。除此之外，由于锅炉规模小、经济承受能力有限，造成锅炉实际运行效率仅为60%~65%，烟气污染物的处理能力也普遍较低。目前，燃煤电厂一般采用脱硫装置加装脱硝装置的分级脱硫脱硝技术，然而该技术运行设备占地面积大，工艺复杂，运行和管理费用也相对较高，难以在容量较小、经济承受能力较弱的锅炉中推广使用。因此，根据锅炉的特点，开发出一种高效、安全、经济的脱硫脱硝技术对控制锅炉SO2和NOx排放具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
吹风气锅炉烟气脱硝采用SNCR工艺，在两台燃烧炉出口两侧烟道上各安装一支SNCR喷枪，配套了一台氨水槽和2台氨水泵。用氨水泵将氨水（质量浓度5%～10%）通过喷枪直接喷入燃烧炉出口烟道区域（750-1000℃），经喷枪雾化后的氨与NOx（NO、NO2等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOx转化成无污染的N2，实现烟气的脱硝。经过改造后，脱硝装置日常运行时，通过调整氨水泵的变频来控制氨水进入炉内的量，喷枪的空气压力要略大于氨水的压力，以保证氨水可顺利喷入炉内，并达到较好的雾化效果。按脱硝效率60%计，烟气出口实际运行的氮氧化物可达到60mg/Nm3左右。
NaClO2法工艺设备简单、脱除率高，是氧化吸收法中颇具代表性的一种方法。利用平板式气液界面搅拌釜分别研究了NaClO2单独脱硫、单独脱硝和脱硫脱硝的反应机理，研究发现SO2的存在降低了NaClO2对NO的吸收速率，但相对于单独脱硫反应，脱硫脱硝反应产生更多的ClO2，促进了对NO的吸收。
在小型鼓泡反应器中进行了NaClO2溶液同时吸收SO2和NOx的实验研究，在适宜条件下，SO2和NOx的脱除率分别达100%和95.2%。但是NaClO2相对价格较高，为了降低脱除费用，出现了一些NaClO2与其他试剂配置为复合吸收剂的研究，例如NaClO2/NaClO复合吸收液、NaClO2/MgO吸收剂等。郭天祥[9]将NaClO作为NaClO2的协同氧化剂，研究发现，NaClO的存在促进NaClO2转化为ClO2和Cl2，最佳实验条件下，SO2脱除率几乎为100%，NOx脱除率达到80%。在镁法脱硫的基础上使用NaClO2做氧化添加剂，通过对NaClO2/MgO反应系统进行热力学分析和动力学研究，得到最佳运行参数条件下，SO2、NO和NOx的平均脱除率分别达100%、96.93%和60.16%。由于NaClO与MgO价格相对较低，应用于NaClO2法具有诸多优点，近些年该方法成为了研究的热点。
2脱硫改造
1#、2#吹风气锅炉各新上一套烟气脱硫塔，采用单碱法脱硫工艺，设一级管式除雾器和三级屋脊式除雾器。喷淋水采用气化循环水、工艺水两路配置，气化循环水经三级处理后进入脱硫塔，塔底釜液可通过水沟回循环水的热水池。
2.1脱硫流程
从电袋除尘器后的引风机引出的烟气，从脱硫塔下部进入脱硫塔，向顶部流动，与喷淋装置喷出的循环液接触，在接触过程中发生化学反应生成硫酸盐，实现烟气的脱硫，同时脱除原烟气中的部分粉尘。净化后的烟气经脱硫塔顶部设置的三级超净屋脊除雾器及一层管式除雾器除去水雾后，进入塔顶烟囱直接排放。
2.2关键设备
可减少2.5t一次水的消耗量，节水效果明显。高效除尘、除雾的脱硫塔是该装置的关键设备，脱硫塔总高度42.7m，脱硫塔的喷淋装置包括3层喷淋层，每层喷淋系统由46个喷头组成，喷淋覆盖面积不低于300%，喷头分两层分布，提高了分布吸收效果。喷淋管道及其喷嘴，具有耐温、耐磨、耐腐蚀、防脱落等性能，且便于检查和维修。
2.3循环水代替一次水
气化循环水中含有少量的碱性物质，经过三级过滤后，可用来吸收吹风气锅炉烟气中的二氧化硫成份，连续加入脱硫塔中循环使用时，脱硫效率较高。当烟气中硫含量高时，用气化循环水无法达到理想的吸收效果时，还可通过碱液槽，用碱液泵送入脱硫塔少量的碱液来提高吸收液的pH值，从而增强吸收效果。脱硫塔使用气化循环水，每套吹风气锅炉每小时至少经过改造后，脱硫装置日常运行时，开一台浆液循环泵，定期倒开浆液泵，需要往脱硫塔加碱时，开启碱液泵打入少量碱液后停泵，即可维持适宜的pH值。经过实际运行检验，使用气化循环水脱硫，SO2浓度可控制在20mg/Nm3以下，完全能达到我国环保最新的大气污染物的排放指标。
3除尘及风机改造
两套吹风气锅炉改造前的除尘设施为二级静电除尘和YSC50-1电袋除尘一套并联使用，吹风气锅炉正常运行时以电袋除尘为主，静电除尘为辅。经过改造，每套吹风气锅炉新上了一套电袋除尘（处理烟气量：170000Nm3/h），与原电袋除尘并联使用，将原二级静电除尘停用。因吹风气锅炉的除尘系统改造后，系统阻力势必会增大，同时考虑到脱硫塔自身压降的影响，每套吹风气锅炉新上2台引风机（进口流量170000Nm3/h）并联使用，停用原引风机。项目建设完成后，吹风气锅炉烟道压降正常，电袋除尘出口烟尘含量达到排放要求。经过脱硫塔后，最终放空的烟气颗粒物浓度可控制在5mg/Nm3以下。
4结语
综上所述，采用以上脱硫、脱硝和除尘技术，实现了二套吹风气锅炉烟气处理系统的升级改造，处理后的烟气排放满足大气污染物综合排放标准。并且该脱硫装置采用单塔一段吸收，简化了装置结构，联合现有气化循环水装置进行脱硫除尘，降低了能耗，减少了一次水的消耗，实现了环保与节能的双赢。
参考文献
[1]赵毅，刘凤，赵音，等．亚氯酸钠溶液脱硫脱硝的热力学研究[J]．化学学报，2008(15)：1827-1832．
[2]林杉帆，杨岚，张博浩，等．液相氧化吸收法脱硫脱硝技术的研究进展[J]．煤化工，2015，43(05)：24-27+37．
[3]郭天祥．新型复合吸收剂液相脱硫脱硝的实验研究[D]．华北电力大学(北京)，2011．