隨著燃煤工業鍋爐煙氣污染物排放限值的日趨嚴格,加快高效燃燒、脫硫脫硝和除塵改造工程建設是我國燃煤工業鍋爐節能減排的迫切要求。
但是,由于歷史的原因,目前燃煤工業鍋爐鍋爐除塵器煙氣污染物排放限值雖然已經提上議程,很多要求較高的城市和地區也已經推出了燃煤工業鍋爐煙氣污染物排放限值,但是為之配套實施的燃煤工業鍋爐污染物協同治理的技術路線并未統一,致使目前燃煤工業鍋爐節能減排治理的技術路線存在極大的差別和爭議。筆者在參加中國華能國際電力有限公司組織的((燃煤電廠煙氣污染物協同治理技術路線》研究過程中深入了解了燃煤電廠煙氣污染物協同綜合治理技術路線的內涵和目前部分電廠的改造效果,基于多年來積累的燃煤工業鍋爐節能減排設計和改造實施的經驗和教訓,擬提出一條燃煤工業鍋爐污染物協同治理的技術路線,以增進交流,協同發展。
目前工業鍋爐煙氣污染物治理的基本技術路線僅僅在鍋爐出口普遍采用加裝除塵器(靜電或布袋除塵器、以布袋為主的方式;但仍然有一些中小容量的工業鍋爐使用多管式旋風除塵器)及脫硫塔分別實現對煙塵和SO2的脫除,并未設置單獨的脫硝裝置,也沒有充分考慮Hg的脫除。這樣已經能夠達到《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2001)的要求。隨著新標準中NOx排放限值的大幅降低以及Hg及其化合物排放限值的提出,現有的工業鍋爐煙氣污染物治理技術路線已經難以達到要求。
現有工業鍋爐節能減排煙氣治理技術路線存在的主要問題如下:
(1)排煙損失大、除塵效率難以提高目前大部分工業鍋爐都是采用常規電除塵器或者布袋除塵器。常規電除塵器可通過增加電場數和比集塵面積提高除塵效率,勢必加大投資,增大耗能,占用空間大,對于空間有限的現有機組難以實現改裝擴容,同時常規電除塵器還存在高比電阻粉塵引起的反電暈現象、振打清灰引起的二次揚塵和PM2.5因難荷電而捕集效率低等問題。對于布袋除塵器,實際使用的溫度窗口太狹窄,煙氣溫度不能太高,也不能低于120℃。120℃對工業鍋爐設計者來講是一個很尷尬的溫度水平,一般情況下,燃煤工業 脈沖布袋除塵器用煤能夠進入城市,其煤質一般比較好,120℃高于硫酸露點,但是離火電廠煙氣深度冷卻要求達到PM/Hg/S03高效凝并吸附的煙氣溫度90℃又高出30℃,煙氣余熱得不到充分利用,基于煙氣深度冷卻為核心的PM/Hg/S03高效凝并吸附帶來的污染物減排的潛在優勢又無法發揮;加之布袋除塵器又存在本體阻力高、運行費用較高、濾袋使用壽命短、換袋成本高以及舊濾袋資源化利用率較低等缺點,使布袋除塵器在未來煙氣污染物協同治理的技術路線中很難得到廣泛地推廣應用。
(2)硫酸露點腐蝕嚴重
鍋爐燃煤中均含有一定量的硫分,煤中硫分燃燒后的煙氣中含有大量的SO2,其中有1%一5%的SO2被進一步氧化轉化成S03,當煙氣溫度接近或低于硫酸露點時,S03就會與水蒸氣結合生成H2SO4蒸汽,而當HZSOQ蒸汽遇到低溫的煙道或管束時,HZSOQ蒸汽遇冷冷凝成H2SO4液,與堿性灰和金屬發生反應產生腐蝕。目前普通燃煤工業鍋爐的煙氣中的SO2主要在脫硫塔內進行脫除,脫硫塔前的煙氣凈化設備及其主要連接管道會被嚴重腐蝕,需要專用的抗硫酸露點腐蝕材料,增加設備投資,且脫硫塔對S03的脫除率僅為30%一50%。
(3)尚未考慮NOx的脫除
傳統的燃煤工業鍋爐煙氣治理技術路線尚未考慮NOx的脫除,其他設備也無法做到NOx的協同脫除。目前燃煤機組使用的較為成熟的脫硝技術是低NOx燃燒器和煙氣脫硝,其中,煙氣脫硝主要有選擇J險催化還原法(SCR)、選擇性非催化還原法(SNCR)及SNCR/SCR禍合技術。對于SCR脫硝技術,較佳的脫硝反應溫度窗口為350~400℃,脫硝率可達90%及以上,但SCR技術需借助于SCR催化劑,增加脫硝反應器,投資成本較高,脫硝系統復雜,且SCR催化劑運行后將發生堵塞、中毒致使脫硝功能失效,繼續使用需要進一步對中毒的催化劑實施清洗再生,產生二次污染物,根據國外的運行經驗,新鮮催化劑清洗再生次數為3一4次,直致報廢,且SCR催化劑以VTiW系催化劑居多,報廢后的催化劑屬于危險廢棄物,需要進行危廢處理,否則將對環境產生二次污染;而SNCR高溫脫硝技術較佳的脫硝反應溫度窗口為870一1150℃,脫硝效率不超過70%,高溫SNCR脫硝技術雖然方法簡單,不需要催化劑,但是對煙氣溫度要求高,且NOx脫除效率低。SCR和SNCR脫硝技術運行成本均較高,尤其是反應過程都需要噴氨,而氨是重霧霆形成物質,逃逸氨是SCR和SNCR無法徹底解決的難題,該技術一般只適用于大型電站鍋爐;對于工業鍋爐而言,大部分工業鍋爐分布在人口密集的居住區和工業區,煙氣污染物及氨泄漏對當地的環境空氣質量影響較大,基于實事求是的原則,普遍認為脫硝噴氨應該受到限制,同時部分工業鍋爐排煙溫度低于SCR和SNCR的反應溫度,煙氣預熱或補燃又存在困難,因此,工業鍋爐布袋收塵器 使用SCR和SNCR煙氣脫硝存在諸多二次污染的危險性,恐難以普遍實現。
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