铁法煤业（集团）有限责任公司热电厂 112700
摘要：对原有除尘、脱硫、脱硝环保设施的燃煤发电机组，在满足现有污染物排放标准的基础上进行超低排放改造，以符合最新的燃煤发电机组烟气超低排放标准，满足国家环保要求。
关键词：燃煤锅炉；环保；超低排放
1立项背景
热电厂现由2台25WM的抽凝汽轮机组和4台产气量为130t/h高压煤粉锅炉组成，锅炉型号分别为UG-130/9.8-M型锅炉2台，WGZ130-9.8-Ⅳ型锅炉2台。负责矿区居民的冬季供暖及周边煤矿的生产用电。现有配套的环保设施为4台静电除尘器、4套低氮燃烧器+SCR脱硝系统、4套脱硫除尘一体化系统，满足现行《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011的环保指标要求。但为了全面加强生态环境保护，坚决打好污染防治攻坚战，辽宁省环境保护厅制定了燃煤发电机组超低排放改造计划，要求全省燃煤电厂在2020年前完成超低排放改造工作。根据上级环保要求热电厂协同东北电力设计院针对我厂现有除尘、脱硫、脱硝系统的使用情况，进行超低排放改造的可行性研究。
2改造目标
目前，热电厂锅炉烟气排放标准为：1号烟气排放口氮氧化物200mg/m3（2004年之前建成投产的锅炉执行标准），二氧化硫200mg/m3，烟尘30mg/m3；2号烟气排放口氮氧化物100mg/m3，二氧化硫200mg/m3，烟尘30mg/m3。改造后要求统一执行氮氧化物50mg/m3，二氧化硫35mg/m3，烟尘10mg/m3的超低排放标准。
3除尘系统改造
3.1除尘系统现状
热电厂1～3号锅炉采用的是配置单室三电场静电除尘器，1、2号锅炉的设计除尘效率为99.2%；3号锅炉的设计除尘效率为99.8%；4号锅炉是一台双室四电场静电除尘器，设计的除尘效率为99.9%。1号锅炉进行过高频电源改造，改造后经有资质的专业机构进行烟气检测，烟尘排放浓度在160～180mg/m3之间。2、3号锅炉电除尘器烟尘排放浓度在400～600mg/m3之间，4号锅炉电除尘器烟尘排放浓度在100～200mg/m3之间。经脱硫除尘一体化系统治理后烟气排放浓度可控制在30mg/m3以下，但还不能满足超低排放标准10mg/m3的要求。
3.2除尘改造方案
根据热电厂的除尘器烟尘排放浓度较高，对后级脱硫系统运行影响大的特点，除尘系统改造制定了增加一个电场静电除尘器或改成电袋除尘器两种改造方案。
方案一：在原有静电除尘器的基础上增加一个电场，电场有效长度4.5m。热电厂占地面积11.88万平方米，已运行23年，厂内可利用的场地空间十分有限。增加电除尘器电场的改造方案仅在现有极板、极线不加高的情况下增加一个电场，比积尘面积难以达到设计要求，除尘器出口烟尘浓度将在150mg/m3左右，仍会给脱硫系统运行带来很大困难。将电除尘器加高加宽就现场的实际条件难以实施。
方案二：目前在国际上比较先进的除尘装置是电袋式除尘器。它是将静电除尘和滤袋过滤两者有机的结合起来。通过这两种成熟可靠技术的有机串联，既能高效除尘又能捕集细微粉尘。静电除尘能将烟气中70％~80％的粉尘除去，在经过袋式除尘滤掉其余10％~15％的粉尘。可以大大提高除尘系统的去除效率，预计除尘效率可达到99.98%。
综上所述，本工程不推荐采用增加电除尘器电场的改造方案。根据我厂的实际情况，采用电袋式除尘器的改造方案，不但能有效利用原有静电除尘器的部分设备，还能使除尘效率更高。因此除尘系统的超低排放改造方案确定为电袋式除尘器。
4脱硝系统改造
4.1脱硝系统现状
热电厂1~4号锅炉的脱硝系统为低氮燃烧器+SCR，低氮燃烧器出口的NOx浓度为360mg/m3，已达到近期国内切圆燃烧锅炉低氮燃烧技术的先进水平，不需要改进。
脱硝装置采用选择性催化还原法（SCR），以尿素为还原剂，催化剂层数按“2＋1”布置。在设计煤种及正常燃烧工况下，脱硝出口浓度可达到80mg/m3。
4.2脱硝改造方案
满足热电厂超低排放改造工程的烟气脱硝工艺有：SCR和SNCR/SCR联合脱硝工艺。
SCR烟气脱硝工艺的脱硝效率很高，是目前国际主流的炉外脱硝工艺。
SNCR/SCR联合脱硝工艺理论上可以达到90%以上的脱硝效率。但由于实际运行中氨的逃逸率较大，平均值达5ppm以上，运行不稳定，很难满足50mg/m3的超低排放限值要求。
鉴于热电厂目前使用的就是SCR脱硝工艺，技术成熟且运行效果良好，本次改造工程仍延续使用此工艺，进行提效改造。热电厂现有脱硝系统SCR反应器催化剂是2+1设计，现只安装了2层催化剂，1层备用。为实现超低排放，改造热解系统后将备用层利用上，即可满足NOx＜50mg/m3的要求。
5脱硫系统改造
5.1脱硫系统现状
热电厂现有脱硫系统为石灰石湿法烟气脱硫除尘一体化装置，采用一炉二塔、外置式共用浆液循环系统。FGD系统脱硫效率≥90%、总除尘效率≥95.4%。按煤种平均含硫量0.43%设计，烟气污染物排放指标可满足现行排放标准要求，但不能满足超低排放标准。
5.2脱硫改造方案
结合热电厂现有的场地条件和环保设备状况，在保证达标的同时，尽量减少改造工程量。根据现场的条件可采用对现有脱硫系统进行改造的方案达到超低排放的要求。
（1）每台脱硫塔新增2级高效管束式除雾器,提高脱硫塔的除尘效率。
（2）每台脱硫塔增设2层喷淋布水装置。
（3）改造每台脱硫塔原降温喷淋层，降低高度。
（4）塔体增高约5米。
新增脱硫循环浆液泵系统，增设800m3/h脱硫循环浆液泵5台，4用1备，浆液泵采用变频控制。循环浆液泵按1泵2塔配置。
5.3氧化风系统改造
由于新脱硫系统需增加浆液循环量，原氧化风机输入的氧气量不能满足新脱硫系统化学反应的完成，需更换两台大功率的氧化风机。
6辅助设施改造
本次超低排放改造的另一个重点部位就是引风机系统，热电厂现有引风机系统是由8台风量140000m3/h、全压为6000Pa的引风机构成的。热电厂现有的烟气脱硝系统本体总阻力布置2层催化剂时小于600Pa，布置3层催化剂时小于800Pa，引风机的性能参数满足运行要求；超低排放改造使脱硫系统液气比增大、吸收塔加高，系统运行阻力较现有系统增大约800Pa；除尘系统采用电袋除尘器的技术方案，改造后系统的运行阻力较现有系统增大约1200Pa。
本次改造烟气侧阻力增加了2000Pa，经计算引风机满负荷时风机压升为8360Pa，现有引风机在锅炉最大出力时全压为6000 Pa，不能满足要求。因此本次改造需要拆除原有的8台350kW的引风机，更换8台450kW的引风机。
7结语
通过论证，此次超低排放改造除尘系统选择电袋除尘器；脱硝系统采取增加备用催化剂层；脱硫系统更换两级高效管束式除雾器、调整喷淋布水装置的方案，对原有烟气治理系统进行最少的改动，以实现最高的去除效率。达到超低排放的环保标准。
作者简介：杨迎喜（1981-），女，技术员。2007年毕业于沈阳大学计算机与办公自动化专业，现在热电厂从事环保管理工作。