哈拉沟煤矿小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造实践.pdf
收稿日期 2 0 1 9 - 0 7 - 2 3 作者简介 王小龙( 1 9 8 8 ) , 男, 陕西神木人, 2 0 1 4年毕业于吉林大学 动力工程专业, 硕士, 工程师, 现从事煤矿集中供热、 节能环保等工作。 技术经验与应用 哈拉沟煤矿小容量燃煤锅炉 脱硫除尘改造实践 王小龙 ( 神东煤炭集团公司, 陕西 神木 7 1 9 3 1 5 ) 摘 要 哈拉沟煤矿原有锅炉烟气排放所产生的平均颗粒物及 S O 2排放浓度均超出了环保限值。 为满足环保排放要求, 分 3期积极推进燃煤锅炉烟气达标治理项目, 对公司所有锅炉进行烟气排放 治理。以具有代表性的哈拉沟副井锅炉脱硫除尘改造为例, 阐述了新增脱硫除尘设备、 燃烧低硫 煤、 使用电锅炉或热泵机组替代等措施的实践效果, 以及小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造中的注意事 项。在对脱硫除尘系统运行效果和存在的不足进行分析后, 提出了相应的解决措施; 改造过程中, 需要对最新环保标准有一定前瞻性的认识, 避免出现刚改造又提标的尴尬局面。 关键词 燃煤锅炉; 大气污染物; 布袋除尘; 湿法脱硫; 排放标准 中图分类号 X 7 0 1 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 1 - 7 4 9 X ( 2 0 2 0 ) 0 2 - 0 0 9 5 - 0 6 P r a c t i c eo f d e s u l f u r i z a t i o na n dd u s t r e mo v a l o f s ma l l c a p a c i t yc o a l f i r e db o i l e ri nH a l a g o uc o a l mi n e WA N GX i a o l o n g ( S h e n d o n gC o a l G r o u pC o ., L t d ., S h e n m u7 1 9 3 1 5 , C h i n a ) A b s t r a c t T h ea v e r a g ep a r t i c u l a t em a t t e r a n ds u l f u r d i o x i d e e m i s s i o nc o n c e n t r a t i o no f t h e o r i g i n a l b o i l e r f l u e g a s e m i s s i o ni n H a l a g o uc o a l m i n ee x c e e dt h ee n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o nl i m i t . I no r d e r t om e e t t h er e q u i r e m e n t s o f e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n e m i s s i o n , t h ec o a l f i r e db o i l e r f l u eg a s t r e a t m e n t p r o j e c t i s i m p l e m e n t e di nt h r e e p h a s e s , a n dt h e f l u e g a s e m i s s i o nt r e a t m e n t i s c a r r i e do u t f o r a l l b o i l e r s i nm i n e . T a k i n g t h e d e s u l f u r i z a t i o na n dd e d u s t i n g t r a n s f o r m a t i o no f H a l a g o ua u x i l i a r y s h a f t b o i l e r a s a ne x a m p l e , t h ep r a c t i c a l e f f e c t o f m e a s u r e ss u c ha sa d d i n gn e wd e s u l f u r i z a t i o na n dd e d u s t i n ge q u i p m e n t , b u r n i n gl o w s u l f u r c o a l , u s i n ge l e c t r i cb o i l e r o r h e a t p u m pu n i t w a sa n a l y z e d , a n dt h ep r e c a u t i o n si nt h ed e s u l f u r i z a t i o na n dd e d u s t i n g t r a n s f o r m a t i o no f s m a l l c a p a c i t yc o a l f i r e db o i l e r w e r ep r o p o s e d . A f t e r a n a l y z i n gt h eo p e r a t i o ne f f e c t o f d e s u l f u r i z a t i o na n d d u s t r e m o v a l s y s t e m , t h e c o r r e s p o n d i n g s o l u t i o n s w e r e p u t f o r w a r d . I nt h e p r o c e s s o f t r a n s f o r m a t i o n , i t i s n e c e s s a r y t o h a v e a c e r t a i nf o r w a r d l o o k i n gu n d e r s t a n d i n go f t h el a t e s t e n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o ns t a n d a r d s . K e yw o r d s c o a l f i r e db o i l e r ; a i r p o l l u t a n t s ; b a gd u s t r e m o v a l ; w e t d e s u l f u r i z a t i o n ; e m i s s i o ns t a n d a r d 0 引言 部分人为活动和自然灾害均会产生颗粒物、 氮 氧化物、 二氧化硫等空气污染物, 对周围环境或人体 健康产生有害影响, 如化工企业在生产过程中排放 的硫化氢、 二氧化硫、 氮氧化物, 有色金属冶炼企业 排放的含大量重金属的尘埃, 汽车发动机燃烧排放 的有机化合物、 铅化合物等均属于排入大气中的有 害物质[ 1 ]。总体而言, 人为社会活动主要包含燃料 燃烧、 工业生产排放、 交通运输排放、 农业活动排放, 其中化石燃料的燃烧过程是向大气排放污染物的主 59第 2期王小龙 哈拉沟煤矿小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造实践 要途径, 而在各类化石燃料燃烧排放过程中, 煤炭所 占排放比重最大。煤炭的主要成分是碳, 并含氮、 硫、 氢、 氧及少量金属化合物, 煤炭在燃烧过程中不 仅会产生大量烟尘, 还会形成二氧化硫、 一氧化碳、 二氧化碳、 氮氧化物等物质, 从而导致酸雨、 光化学 烟雾、 温室效应等有害现象的出现[ 2 ]。为改善空气 质量, 2 0 1 3年国务院发布了史上称之为最严厉行动 计划的 大气污染防治行动计划 , 计划中明确提出 “ 经过 5年努力, 全国空气质量总体改善” 的行动目 标, 同时提出了 2 0 1 3至 2 0 1 7年大气污染防治的具 体指标, 推出了十个方面具体措施( 常称为“ 大气十 条” ) , 包括减少污染排放物、 严控高耗能高污染新 增产能、 强化节能环保指标约束、 推行激励与约束并 举的节能减排新机制等[ 3 ]。 1 烟气排放现状及改造标准 1 . 1 锅炉烟气排放现状 哈拉沟煤矿水暖服务处主要负责矿井及家属区 供暖、 供水、 污水处理等工作, 现有 1 0座燃煤锅炉房 2 9台锅炉, 共计 1 7 7t / h容量, 其中 1 4台锅炉负责 矿井热风供应, 运行时间从每年 1 1月 1日至来年 3 月 3 1日; 剩余 1 5台锅炉负责供暖及浴水供应, 供暖 运行时间从每年 1 0月 1 5日至来年 4月 1 5日, 供浴 水运行时间为全年。在对燃煤锅炉改造前仅有部分 锅炉采用旋风多管除尘器或麻石水膜除尘进行烟气 处理, 除尘效率小于 6 0 %, 脱硫效率小于 2 5 %, 脱硫 除尘效率极低。根据近几年公司环保管理处及山东 唯真测试分析有限公司对烟气进行抽检的结果发 现, 现有锅炉烟气排放所产生的平均颗粒物及二氧 化硫排放浓度, 如图 1所示, 均超出了锅炉大气污染 物排放标准中对在用锅炉烟气排放限值的要求, 见 表 1 。随着环保问题的日益凸显, 锅炉烟气达标治 理成了环保工作重点。为满足环保排放要求, 分三 期积极推进燃煤锅炉烟气达标治理项目, 对公司所 有锅炉进行烟气排放治理, 如新增脱硫除尘设备、 燃 烧低硫煤、 使用电锅炉或热泵机组替代等措施。 图 1 未改造前供暖期二氧化硫、 颗粒物排放浓度 ( 在 6个月供暖期内每半月进行 1次取样化验) 表 1 在用锅炉大气污染物排放标准 单位 m g / N m 3 污染物项目 限值 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 污染物排放 监测位置 颗粒物8 06 03 0 二氧化硫4 0 03 0 01 0 0 烟囱或烟道 氢氧化物4 0 04 0 04 0 0 汞及其化合物0 . 0 5 以具有代表性的哈拉沟副井锅炉脱硫除尘改造 为例, 阐述小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造中应注意 事项, 以期为今后小容量燃煤锅炉烟气治理工作提 供参考。哈拉沟副井锅炉房共 2台 1 0t / h 、 1台 6t / h 蒸汽锅炉, 其中型号为 S Z L 1 0 1 . 2 5 A Ⅱ/ A Ⅲ的锅 炉2台, 型号为 S Z L 6 1 . 2 5 A Ⅱ/ Ⅱ的锅炉1台, 原有 3台锅炉均采用麻石水膜除尘器进行烟气处理。未 改造前二氧化硫、 颗粒物排放浓度见表 2 , 二氧化 硫、 颗粒物排放量见表 3 。 表 2 未改造前哈拉沟副井锅炉房二氧化硫、 颗粒物排放浓度单位 m g / N m 3 检测项目 2 0 1 5年 1 0 / 1 51 1 / 11 1 / 1 51 2 / 11 2 / 1 5 2 0 1 6年 1 / 11 / 1 52 / 12 / 1 53 / 13 / 1 54 / 14 / 1 5 二氧化硫排放浓度4 6 34 3 73 9 03 0 82 9 93 1 73 0 03 7 43 9 04 0 23 9 54 3 24 6 0 颗粒物排放浓度1 7 51 5 21 3 21 2 91 0 87 68 58 37 39 41 3 61 6 11 7 1 1 . 2 改造标准及界限划分 工程背景 哈拉沟煤矿位于陕西省神木市大柳 塔镇境内, 地处陕西省北部的秦晋蒙三省( 区) 接壤 地带。其气候主要特点是寒暑剧烈, 冬季漫长寒冷 且少雨雪, 夏季短促但雨水集中, 全年多西北风且风 沙频繁[ 4 ]。哈拉沟副井锅炉房主要负责提供哈拉 沟矿办公楼、 宿舍、 厂房采暖需求, 食堂、 宿舍、 浴池 热水需求及井口供热风需求, 该锅炉房是哈拉沟矿 配套基础设施建设。此次改造中采用新增脱硫除尘 设备对烟气排放污染物进行治理。 69陕 西 煤 炭 2 0 2 0年 表 3 哈拉沟副井锅炉二氧化硫、 颗粒物排放量 项目 颗粒物 t / ht / a 二氧化硫 t / ht / a 数值0 . 1 0 24 4 80 . 0 2 038 9 . 1 防治措施采用麻石水膜除尘器 注 锅炉及脱硫装置年利用小时数按 43 9 2h 计, 锅炉( 两用一备) 烟气量按 5 20 0 0N m 3/ h 计。 设计要求 副井锅炉房燃煤收到基全硫 S t , a r 为 0 . 4 6 % ~ 1 . 6 9 %之间, 收到基灰分 A a r 为 1 7 6 0 % ~ 2 0 . 3 4 %之间, 收到基低位热值 Q n e t , a r 为 47 7 0 k c a l / k g 。根据运行需要锅炉及脱硫装置年利用小 时数按 43 9 2h计算, 锅炉( 两用一备) 烟气量按 5 20 0 0N m 3/ h计算。改造前实测烟气中的颗粒物 浓度为 8 0~ 1 7 0m g / N m 3, 考虑到实测时锅炉运行状 况并适当留有余量, 本设计布袋除尘系统入口颗粒 物浓度按 1 0 0~ 2 0 0m g / N m 3考虑; 改造前实测烟气 中 S O 2浓度为3 0 0~ 25 0 0m g / N m 3, 考虑到实测时锅 炉运行状况并适当留有余量, 本设计湿法脱硫系统 入口 S O 2浓度按 15 0 0~ 30 0 0m g / N m 3考虑。为保 证改造后哈拉沟副井锅炉脱硫除尘系统安全可靠运 行并满足环保排放要求, 设计时充分考虑了锅炉型 号、 负荷变化、 燃烧煤种、 烟气量变化、 脱硫场地布置 等多方面因素。最终决定哈拉沟副井锅炉房采用湿 法脱硫与布袋除尘相结合的方式进行锅炉烟气处 理。除尘改造时拆除原水膜除尘器, 利用拆除位置 为每台锅炉新安装一台布袋除尘器。脱硫改造时采 用石灰 -石膏湿法脱硫工艺, 3台炉共用 1台脱硫 塔按“ 三炉一塔” 进行选型设计。 排放标准 根据锅炉大气污染物排放标准的要 求, 在用燃煤锅炉烟囱或烟道所测烟气污染物排放 限值为颗粒物≤8 0m g / N m 3, S O 2≤4 0 0m g / N m 3。本 次锅炉脱硫除尘改造中为适应公司环保工作长远规 划, 满足更为严格的排放标准要求, 按照新建燃煤锅 炉烟气污染物排放限值进行设计, 见表 4 , 要求脱硫 后 S O 2排放浓度低于 3 0 0m g / N m 3, 颗粒物排放浓度 低于 5 0m g / N m 3。 改造界限划分 此次改造需在不影响锅炉出力 的情况下对烟气排放污染物进行控制。除尘系统改 造界限为从原烟气进口烟道至布袋除尘器水平出口 止。脱硫系统改造界限为从除尘器水平出口至外排 烟囱, 包括烟气系统、 S O 2吸收系统、 石灰浆液制备 及供应系统、 石膏处理系统、 工艺水系统、 压缩空气 系统、 事故及排空系统、 电气及控制系统等[ 5 ]。 表 4 新建锅炉大气污染物排放标准 单位 m g / N m 3 污染物项目 限值 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 污染物排放 监测位置 颗粒物5 03 02 0 二氧化硫3 0 02 0 05 0 烟囱或烟道 氮氧化物3 0 02 5 02 0 0 汞及其化合物0 . 0 5 2 除尘系统设计说明 副井锅炉房在除尘改造过程中需拆除原有水膜 除尘器, 就地新建布袋除尘器不新占用场地。每台 锅炉后安装一台布袋除尘器, 原烟气和净烟气的烟 道走向及位置需根据布袋除尘器进出口位置、 引风 机改造位置进行适当改造, 以满足除尘系统的运行 要求。同时, 需新增压缩空气系统用于滤袋的定期 脉冲清灰。 2 . 1 除尘系统设计原则及要求 系统构成 除尘系统主要用于过滤锅炉烟气中 的颗粒物以达到环保要求的排放浓度。布袋除尘器 主要包括壳体、 布袋、 袋笼、 花板、 灰斗等组成的本体 结构及烟气系统、 清灰系统。结合哈拉沟副井锅炉 房运行情况, 布袋除尘系统改造工艺及其设计要求 将基于除尘效率、 运行安全性、 运行阻力 3个方面进 行考虑。 除尘效率高 布袋除尘系统改造工艺及其设计 须满足国家最新颁布的排放标准, 锅炉烟气颗粒物 排放浓度必须严格控制在 5 0m g / N m 3以下, 以满足 日益严格的环保排放标准。 运行安全可靠 布袋除尘系统及其辅助设备、 自 动控制系统应能满足锅炉各类的运行工况, 并能在 上述工况下进行长期可靠、 安全运行, 确保不影响锅 炉运行。 运行阻力低 布袋除尘系统应当合理布置烟气 进出走向、 内部气流分布、 设备结构并设置适宜的参 数, 确保改造后的除尘系统整体运行阻力要小于 12 0 0P a , 以降低锅炉运行所需能耗。 2 . 2 本体结构 本体设计 布袋除尘器壳体的厚度应≥4m m , 同时需满足密封、 防雨及防腐等方面性能要求。考 79第 2期王小龙 哈拉沟煤矿小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造实践 虑到为便于除尘系统日常运行、 维护及检修, 在本体 下侧设置有检修维护入孔门。壳体设计时还充分考 虑避免死角或灰尘积聚区情况的出现。为有利于烟 气流动, 布袋除尘器本体采用下进上出的方式进行 过滤除尘, 烟气流出锅炉尾部受热面进入除尘器灰 斗上部后急速变向, 使得烟气中携带的质量较大的 颗粒物会由于受到惯性作用而直接脱离烟气落入灰 斗, 初步分离后烟气紧接着流经除尘器的分布导向 装置, 该装置可保证烟气以较小流速均匀流经滤袋 表面, 通过滤袋对烟气中的颗粒物进行再一次的捕 捉分离, 在降低滤袋磨损的同时可保证良好的过滤 效果[ 6 ]。 滤袋和袋笼 滤袋和袋笼是布袋除尘器的核心 组件, 滤袋和袋笼的设计及选型直接影响布袋除尘 器的除尘效率及使用寿命。此次改造中要求滤袋使 用寿命≥3a , 1a 保证期内失效率小于 0 . 5 %, 寿命 期内失效率小于 1 %。袋笼采用刚性设计, 由 1 2根 3 . 2m m钢丝点焊组成笼子, 同时为方便操作, 袋 笼采用分体式设计[ 7 ]。具体参数见表 5 。 表 5 布袋除尘器主要设计参数 项目 数值 6t / h 锅炉配套 1 0t / h 锅炉配套 备注 每台炉配置的布袋 除尘器数目/ 套 11 处理风量/ ( m 3 h - 1) 2 30 0 03 00 0 0 除尘器入口烟气温度/ ℃1 7 51 7 5实测值 压力损失/ P a12 0 012 0 0 过滤面积/ m 2 3 2 03 8 4 过滤风速/ ( m m i n - 1) 1 . 2 01 . 3 0 除尘器入口粉尘 浓度/ ( m g N m- 3) 19 5 819 5 8实测值 除尘器出口粉尘 浓度/ ( m g N m- 3) < 5 0< 5 0保证值 滤袋规格/ m m 1 3 0 24 5 0 1 3 0 24 5 0 滤袋材质P T F EP T F E 袋笼规格/ m m 1 2 5 24 3 0 1 2 5 24 3 0 袋笼材质 Q 2 3 5 B 2静电 有机硅喷涂 Q 2 3 5 B 2静电 有机硅喷涂 脉冲阀规格 D C 2 4 V , 1 . 5 ″ 直角式 D C 2 4 V , 1 . 5 ″ 直角式 喷吹压力/ M P a0 . 4~ 0 . 60 . 4~ 0 . 6 耗气量/ ( m 3 m i n - 1) 0 . 80 . 8 本体漏风率/ %≤2≤2 2 . 3 灰斗及清灰系统 除尘器灰斗壁板厚度要求不小于 4m m , 灰斗斜 壁与水平面的夹角设置为 6 0 。为降低摩擦阻力, 要求相邻灰斗斜壁间内外侧成圆弧过渡。灰斗储存 容量要求其可储存锅炉 8h 满负荷运行时捕捉的颗 粒物[ 8 ]。花板位于布袋除尘器本体内用于固定和 放置滤袋, 由钢板加工并进行适当加固而成。花板 表面是由数控激光切割而成的呈矩阵排列的孔洞, 通过激光切割孔洞可保证切割过程中产生较小热 量, 以防止切割过程产生较大热变形。为降低颗粒 物的泄漏, 花板和除尘器壳体之间采用密封焊。改 造中在每台布袋除尘器顶部装配一套脉冲反吹装 置, 用于滤袋表面附着颗粒物的清吹工作。清灰系 统采用汽源压力为 0 . 4~ 0 . 6M P a 的中压进行脉冲 反吹, 清灰系统控制以布袋除尘器进出口压差为依 据采用定阻力自动控制, 为使布袋除尘器进出口差 压保证在 8 0 0~ 12 0 0P a 间, 脉冲间隔需在 5~ 2 0s 之间进行随机自动调整[ 9 ]。 3 系统设计说明 副井锅炉房脱硫改造过程需占用原有煤场新建 脱硫塔一座。本项目采用石灰 -石膏湿法脱硫工 艺, 吸收塔为逆流式喷淋塔, 该塔集脱硫、 氧化、 除尘 3项功能于一体。 3 . 1 脱硫系统设计原则及要求 系统组成 脱硫系统主要用于去除烟气中的 S O 2, 湿法脱硫利用烟气的上升与浆液下降形成的 逆向接触流动产生化学反应对 S O 2进行吸收。脱硫 系统主要包括脱硫塔、 浆液池、 喷淋系统、 浆液循环 系统、 除雾器等。结合哈拉沟副井锅炉房运行情况, 脱硫系统改造工艺及其设计要求将基于脱硫效率、 运行安全性、 占地面积 3个方面进行考虑。 脱硫效率 脱硫系统改造工艺及其设计须满足 国家最新颁布的排放标准, 锅炉烟气 S O 2排放浓度 必须严格控制在 3 0 0m g / N m 3以下, 以满足日益严格 的环保排放标准。 运行安全可靠 脱硫系统及其辅助设备、 自动控 制系统应能满足锅炉各类运行工况, 并能在上述工 况下长期可靠、 安全运行, 确保不影响锅炉运行。 占地面积 副井锅炉房现用地紧张, 仅在其北侧 的煤渣场有部分闲置用地, 因此脱硫系统应设计紧 凑、 占地面积小, 不得影响哈拉沟煤矿整体建筑用地 89陕 西 煤 炭 2 0 2 0年 规划。 3 . 2 氧化空气系统及 S O2吸收系统 氧化空气系统 主要由氧化风机、 氧化空气管路 和氧化空气喷枪 3部分组成。此次改造中吸收塔安 装 2台氧化风机, 运行情况为一运一备, 氧化风机设 计流量为 1 5 0m 3/ h 。为保证亚硫酸钙强制氧化所 需空气量, 改造中氧化风机采用高性能罗茨风机。 氧化空气喷枪安装于距上层搅拌器前端, 与搅拌器 相互配合工作[ 1 0 ]。 S O 2吸收系统 是脱硫塔的核心组成部分, 脱硫 塔主要包括喷淋层、 除雾器、 浆液循环泵、 脱硫塔塔 体、 搅拌器和氧化风机等设备。脱硫塔塔体为内衬 防腐层的钢结构圆柱体, 吸收塔直径为 2 . 8m , 吸收 塔本体总高度 2 3 . 4m 。脱硫塔底部为浆液池, 上部 设有两层喷淋层和两级除雾器。吸收塔顶部为直排 烟囱, 直排烟囱直径为 1 . 3m , 顶标高为 4 5m , 烟囱 材质为玻璃钢[ 1 1 ]。烟气进入吸收塔后, 与喷淋层喷 出的浆液逆向流动接触, 接触过程中发生化学反应, 烟气中的 S O 2气体被浆液吸收生成 C a S O3, 再经过 氧化风机鼓入的空气强制氧化后最终生成石膏晶体 C a S O 42 H2O , 由石膏排出泵将晶体自吸收塔送至 石膏处理系统。经过洗净的烟气经脱硫塔上部的两 级机械除雾器后可去除大部分液滴, 最终经吸收塔 顶部的直排烟囱排出[ 1 2 ]。 3 . 3 浆液制备及石膏处理系统 工艺水 脱硫系统工艺水采用厂区自来水由工 艺水泵输送至各用户, 工艺水用户主要包括脱硫塔 除雾器冲洗水、 吸收塔循环泵管道冲洗水、 氧化风机 冷却水、 板框压滤机冲洗水、 烟气降温用水。 石灰粉 脱硫系统脱硫剂采用石灰粉, 粒径要求 为 2 5 0目。此次脱硫除尘改造所需石灰粉消耗量较 小, 因此设计采用半自动制浆方式。成品袋装石灰 粉由运行工加入到工艺楼一楼石灰浆液池中, 池中 安装的顶入式搅拌器可加速其溶解混合。石灰浆液 池有效容积按 3台锅炉额定工况下连续运行 1 2h 的石灰浆液耗量设计, 石灰消耗量见表 6 。 石膏 石膏浆液排出泵将吸收塔产生的石膏浆 液送至工艺楼二楼的板框压滤机进行脱水处理, 经 脱水处理后石膏表面含水率小于 4 0 %。压滤过程 产生的滤液水和冲洗板框产生的水进入废水池, 大 部分用于浆液制备, 少部分随石膏带走。根据工艺 计算, 脱硫装置副产物脱硫石膏产量见表 6 。 表 6 石灰消耗量及石膏产量统计 单位 t 名称时产量日产量年产量 石灰0 . 0 6 641 . 5 92 9 2 石膏0 . 3 37 . 9 214 4 9 . 3 6 注 日运行按 2 4h 计, 年运行按 43 9 2h 计。 3 . 4 烟气系统 副井锅炉房按照“ 三炉一塔” 设置, 各台锅炉产 生的烟气从引风机后汇入锅炉房外侧的主平行烟 道, 原有钢烟囱未防腐因此不能继续使用, 烟气经过 脱硫塔处理后直接由吸收塔顶部的玻璃钢直排烟囱 排放。根据神木市环保局要求, 锅炉烟气从引风机 出口汇合后直接进入吸收塔, 不得增设或保留烟气 旁路。为避免高温烟气对脱硫塔的破坏, 在吸收塔 入口水平烟道处设置有烟气冷却系统。当出现工艺 水泵停运等紧急事故时, 为保护脱硫塔内设备、 防腐 层的安全运行, 在吸收塔入口烟道内设置有烟气紧 急喷淋系统。考虑到锅炉负荷随室外温度进行变 化, 在设计烟气冷却温度时进入脱硫塔内的烟气温 度按由 2 0 0℃降到 1 6 0℃进行考虑, 事故紧急喷淋 烟气温度按由 2 7 5℃降到 1 5 0℃进行考虑[ 1 3 ]。为 便于脱硫除尘系统的实时在线监控及了解烟气排放 数值的需要, 在出口烟道处装设了烟气连续排放监 测系统( C E M S ) , 该系统可实时监测烟道出口处的 氧含量、 S O 2浓度、 N Ox浓度、 颗粒物浓度、 温度、 压 力、 流量等参数[ 1 4 ]。当参数超出设置上限时可进行 报警处理并记录报警相关信息, 以便于司炉工根据 反馈数据调整锅炉炉排转速、 鼓引风量等。 3 . 5 引风机改造设计原则 由于此次改造中新增加了布袋除尘器及脱硫塔 造成烟气流动阻力增加, 使得现有引风机余压不足, 无法满足烟气的正常排放需求, 此次改造中需更换 引风机。引风机重新选型时应充分考虑现有锅炉内 产生的烟气系统阻力、 新增脱硫除尘系统产生的烟 气阻力、 塔顶烟囱直排产生的烟气阻力等因素。在 引风机改造过程中充分利用现有基础设施( 引风机 房、 引风机基础、 进出口烟道) , 减小改造工程量并 缩短施工工期, 将锅炉停运时间缩至最短。经过计 算仅新增脱硫系统时, 引风机全压增加 15 0 0P a ; 仅 新增除尘系统时, 引风机全压增加 12 0 0P a 。此次 改造过程中同时新增脱硫除尘系统, 因此引风机风 量不变全压增加 27 0 0P a 。改造过程中引风机原有 99第 2期王小龙 哈拉沟煤矿小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造实践 控制方式不变仍与锅炉控制系统联锁, 以保证锅炉 安全正常运行。 4 运行效果及存在的问题 4 . 1 运行效果 排放量 哈拉沟副井锅炉房改造后已投运 3个 采暖期, 目前 S O 2、 颗粒物排放量显著降低。脱硫除 尘改造前后 S O 2、 颗粒物排放量见表 7 。在 6个月供 暖期内每半月进行一次取样化验, 改造前后二氧化 硫、 颗粒物排放浓度对比如图 2所示。 表 7 脱硫除尘前后颗粒物排放总量对照表 项目 名称 脱硫除尘前( 实测值) 排放浓度/ ( m g N m- 3) 排放量/ ( t a - 1) 脱硫除尘后( 设计值) 排放浓度/ ( m g N m- 3) 排放量/ ( t a - 1) 减排量 / ( t a - 1) 颗粒物1 5 58 9 . 45 01 1 . 47 8 二氧化硫3 9 08 9 . 13 0 06 8 . 52 0 . 6 注 锅炉及脱硫除尘装置年利用小时数按 43 9 2h计, 减排量计算 时考虑原有除尘器除尘效率 8 0 %。 图 2 改造前后二氧化硫、 颗粒物排放浓度对比 减排量 哈拉沟副井锅炉房布袋除尘器及脱硫 塔投运以后, 3台锅炉向大气排放颗粒物减排量为 7 8t / a 、 S O 2减排量为 2 0 . 6t / a 。神东煤炭集团公司 7 5台锅炉脱硫除尘后, 总共向大气排放颗粒物减排 量 2 7 7 1 . 2 0t / a ; S O 2减排量1 2 6 2 . 7 3t / a 。因此神东 煤炭集团小容量燃煤锅炉脱硫除尘改造后对保护矿 区周边大气环境大有益处, 且环境效益十分可观。 4 . 2 存在的问题及解决措施 截至目前, 第一批脱硫除尘改造项目已运行了 3a , 第二批脱硫除尘改造项目及第三批替代项目已 运行 2a 。小容量燃煤锅炉脱硫除尘系统连续运行 后逐渐暴露出部分问题, 针对存在问题公司及施工 方共同制定了相应的整改措施。 存在的问题 ①布袋除尘器落灰不畅, 使得每次 放灰时需停运引风机, 造成引风机频繁启停; ②锅炉 冬季提供供热风、 供热、 供浴水热源, 夏季提供供浴 水热源, 使得脱硫塔全年运行, 无停运检修时间; ③ 供除雾器清洗的工艺水管多次冻裂。虽然设计时考 虑了脱硫塔外挂工艺水管防冻措施, 采用 6c m厚聚 氨酯保温外包 0 . 5m m厚铁皮, 但未考虑高空冷空 气流速快热损失多, 且管道内的水间歇性流动; ④未 设置事故浆液池, 当脱硫塔泄漏需紧急抢修时, 无法 及时排出浆液池内液体。 解决措施 ①为避免频繁启停引风机, 在除尘器 本体增加机械振荡器, 在放灰前开启振荡器; ②在浴 水换热站安装 3台 6 0k W电热水器, 当夏季停运锅 炉检修脱硫塔时, 停止公寓、 办公楼浴水供应, 仅为 升井矿工提供洗浴热水; ③工艺水管外包电伴热带 后采用 6c m岩棉包裹并外包 0 . 5m m厚铁皮, 适当 增加除雾器清洗频次及清洗时间; ④脱硫塔旁增加 2 5m 3地埋式事故浆液池及搅拌装置, 便于临时存 储浆液。 5 结语 随着人们对环保工作的重视, 小容量燃煤锅炉 的拆改或烟气污染物治理工作已成为必然趋势。通 过对神东煤炭集团哈拉沟煤矿锅炉烟气脱硫除尘改 造以及存在问题治理等的阐述, 详细说明了在小容 量燃煤锅炉治理过程中需综合考虑锅炉的运行特 点、 后期维修的工作强度、 最新环保标准等诸多情况 后所选择的相应工艺。同时对最新环保标准的认识 具有一定前瞻性, 避免出现刚改造又提标的尴尬局 面, 从而为今后小容量燃煤锅炉烟气达标排放治理 提供借鉴。 参考文献 [ 1 ] 周国芹. 湿法脱硫吸收塔浆液石灰石屏蔽原因分 析及预防处理[ J ] . 电力科技与环保, 2 0 1 5 , 3 1 ( 4 ) 3 5 - 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