煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造分析

康 寧

（山西汾西礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，山西 介休 032000）

1 煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造必要性

1.1 國(guó)家和地方政府“十二五”環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排的相關(guān)要求

《國(guó)家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中提出，到2015年，主要污染物排放總量比2010年顯著減少。其中，化學(xué)需氧量排放總量下降8%，氨氮排放總量下降10%，二氧化硫排放總量下降8%，氮氧化物排放總量下降10%?！渡轿魇…h(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中提出，到2015年，工業(yè)污染防治水平進(jìn)一步提升，礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理得到加強(qiáng)，主要指標(biāo)包括：化學(xué)需氧量、氨氮排放量比2010年分別減少9.6%和12.2%；二氧化硫、氮氧化物排放量比2010年分別減少11.3%和13.9%；煙塵、工業(yè)粉塵排放量比2010年分別減少10.0%和10.0%。而2014年5月發(fā)布的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13271-2014）規(guī)定，在用燃煤鍋爐大氣污染物排放質(zhì)量濃度限值為顆粒物80mg/m3、二氧化硫400mg/m3。排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，進(jìn)一步要求煤礦企業(yè)必須提升采暖鍋爐的脫硫除塵設(shè)施的效率。

1.2 鍋爐房運(yùn)行現(xiàn)狀及脫硫除塵裝置改造必要性

1.2.1 鍋爐房運(yùn)行現(xiàn)狀

汾西礦區(qū)各主力礦井都分別建有集中供熱鍋爐房，統(tǒng)一為生產(chǎn)、生活供暖，運(yùn)行狀況基本相似。本文以其中某礦一座燃煤鍋爐房（2臺(tái)35t和2臺(tái)20t鍋爐）為例進(jìn)行分析論證。該礦鍋爐房脫硫除塵工藝系統(tǒng)于2008年建成使用，脫硫除塵設(shè)備采用一體化濕法水浴玻璃鋼塔，除塵兼脫硫。脫硫工藝采用雙堿法，氫氧化鈉配塊狀石灰；室外水池灰泥清理方式采用機(jī)械抓斗，定期清理，同煤渣一起排放。目前，由于脫硫除塵設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行多年，部分設(shè)施老化，筒體及煙道漏風(fēng)嚴(yán)重，導(dǎo)致處理效率嚴(yán)重下降，污染物排放達(dá)不到國(guó)家及地方要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13271-2001）要求，鍋爐房裝機(jī)總?cè)萘看笥?8MW（40t/h）時(shí)，其煙囪高度應(yīng)按批準(zhǔn)的環(huán)評(píng)報(bào)告確定，但不得低于45m。該礦鍋爐房煙囪高度為80m，現(xiàn)執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)為二氧化硫最高允許排放質(zhì)量濃度900mg/m3，煙塵最高允許排放質(zhì)量濃度200mg/m3［1-2］。

1.2.2 燃煤鍋爐大氣污染物排放情況

鍋爐房安裝有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)裝置，第63頁(yè)表1數(shù)據(jù)引用于2014年度在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，是剔除了異常數(shù)值后的最高值和最低值。

從表1可以看出，燃煤鍋爐房2014年全年污染物排放質(zhì)量濃度中，二氧化硫排放質(zhì)量濃度1月、11月和12月均有超標(biāo)情況發(fā)生，最大超標(biāo)為7.0%；煙塵排放質(zhì)量濃度1月～4月、10月～12月均有超標(biāo)情況發(fā)生，最大超標(biāo)42.5%。其原因主要有：1）鍋爐房冬季時(shí)3臺(tái)運(yùn)行、1臺(tái)備用，天氣最冷的時(shí)候4臺(tái)全部運(yùn)行，脫硫除塵設(shè)備運(yùn)行多年效率下降，無(wú)法完全滿(mǎn)足處理要求；2）燃煤鍋爐燃用礦區(qū)自產(chǎn)的高硫高灰原煤，平均灰分為30%，平均硫分為2.27%。

表1 燃煤鍋爐房大氣污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（2014年度）

1.2.3 脫硫除塵裝置改造的必要性

新修訂后的《環(huán)保法》第6章明確規(guī)定，企事業(yè)單位違法排放污染物拒不改正的，按照原處罰數(shù)額按日連續(xù)處罰。同時(shí)，新的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 13271-2014）已經(jīng)開(kāi)始實(shí)施，其規(guī)定的污染物排放濃度更加嚴(yán)格。該礦鍋爐房脫硫效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于90%，除塵效率遠(yuǎn)小于80%，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)的核定，該礦2014年度繳納排污費(fèi)僅廢氣一項(xiàng)就達(dá)到134萬(wàn)元，占總排污費(fèi)用的97%。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度出發(fā)，對(duì)脫硫除塵設(shè)備進(jìn)行更新改造，有利于企業(yè)合法合規(guī)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，減少污染物排放，降低環(huán)境成本。

2 煤礦燃煤鍋爐脫硫除塵改造可行性

2.1 燃煤鍋爐運(yùn)行參數(shù)（見(jiàn)表2）

表2 脫硫除塵設(shè)備入口煙氣參數(shù)

2.2 鍋爐脫硫除塵改造設(shè)計(jì)原則

結(jié)合投資節(jié)約、運(yùn)行節(jié)約的原則，保證（2×35t/h）＋（2×20t/h）燃煤鏈條鍋爐符合新標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2014）的排放要求，保障連續(xù)運(yùn)行可靠性。同時(shí)，不影響運(yùn)行性能的前提下，盡量利用現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備。

2.3 鍋爐脫硫除塵改造方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件和新的排放標(biāo)準(zhǔn)要求，確定如下改造方案：將現(xiàn)有鍋爐房的2臺(tái)一體化濕法水浴玻璃鋼塔拆除，新建4臺(tái)布袋除塵器，1臺(tái)鍋爐對(duì)應(yīng)1臺(tái)除塵器，2臺(tái)濕式噴淋脫硫吸收塔，每2臺(tái)鍋爐對(duì)應(yīng)1座脫硫吸收塔。

方案中選用的低壓脈沖袋式除塵器是國(guó)內(nèi)最先進(jìn)過(guò)濾式除塵器的一種，是利用纖維性濾袋捕集粉塵的除塵設(shè)備。箱式脈沖袋式除塵器的優(yōu)點(diǎn)是除塵效率高，屬高效除塵器，除塵效率可大于99.5%，運(yùn)行穩(wěn)定，不受風(fēng)量波動(dòng)影響，不受粉塵比電阻值限制，適應(yīng)性強(qiáng)。其主要由上箱體、中箱體、灰斗、卸灰裝置、脈沖噴吹裝置和控制系統(tǒng)等幾部分組成。含塵煙氣由中箱體下部進(jìn)入，在擋風(fēng)板形成的預(yù)分離室內(nèi)大顆粒粉塵因慣性作用落入灰斗。煙氣繼而沿?fù)躏L(fēng)板向上到達(dá)濾袋過(guò)濾區(qū)，粉塵被阻留在濾袋外面，干凈煙氣進(jìn)入袋內(nèi)，并經(jīng)袋口和上箱體由排風(fēng)口排出。當(dāng)濾袋外表的粉塵層不斷增長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備阻力上升到設(shè)定阻力值時(shí)，壓差控制器有信號(hào)輸出，控制系統(tǒng)便發(fā)出指令，進(jìn)行噴吹清灰。此時(shí)，壓縮空氣從噴吹氣包按順序經(jīng)脈沖閥和噴吹管上的噴嘴向?yàn)V袋內(nèi)噴射。在濾袋膨脹產(chǎn)生的加速度和反向氣流的作用下，附于袋外表面的粉塵脫離濾袋落入灰斗，由灰斗下部卸灰閥排出。

方案所采用的煙氣脫硫工藝按鈉鈣雙堿法設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)上可以同時(shí)采用石灰石-石膏法和鈉堿法，二者可利用原有舊設(shè)備改造后配合新建設(shè)備實(shí)現(xiàn)。二氧化硫吸收系統(tǒng)主要包括吸收塔、噴淋層、除霧器、漿液循環(huán)泵和氧化風(fēng)機(jī)等。本方案所采用的濕式噴淋脫硫塔，為碳鋼制作，內(nèi)襯防腐材料，其塔內(nèi)采用的旋流噴淋設(shè)施是濕式脫硫工藝中的主流塔型，采用氣液逆流方式布置，煙氣從塔的下部進(jìn)入，通過(guò)旋流板后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流，與上部均勻噴出的吸收漿液逆流接觸。由于塔高延長(zhǎng)了煙氣與吸收漿液、漿霧接觸時(shí)間，塔內(nèi)設(shè)計(jì)部件較少，阻力損失也小，逆流運(yùn)行有利于煙氣與吸收液的充分接觸。塔內(nèi)布置3層噴淋裝置，均采用全覆蓋式噴淋，每個(gè)噴淋系統(tǒng)都有多個(gè)316L無(wú)堵塞螺旋式霧化噴嘴，交叉布置，噴淋覆蓋率達(dá)到300%。旋流板采用316L材質(zhì)，具有抗高腐蝕性和耐磨性，使用壽命長(zhǎng)。塔內(nèi)微細(xì)霧滴形成懸浮霧化狀態(tài)，創(chuàng)造了氣、液、固充分接觸條件，有利于吸收SO2和清除微細(xì)粉塵。因而，旋流噴淋塔脫硫效率、除塵效率能達(dá)到雙高目的。本著節(jié)約節(jié)儉的原則，在吸收劑制備系統(tǒng)中只設(shè)置制漿系統(tǒng)，并新建1個(gè)80m3石灰粉倉(cāng)，滿(mǎn)足煙氣脫硫1周的消耗量。石灰粉經(jīng)給料機(jī)排出，進(jìn)入新建的石灰漿液攪拌池，漿液攪拌池內(nèi)石灰粉與水混合至含固量15%的石灰漿液。用石灰漿液輸送泵（一用一備）將漿液輸送至氧化反應(yīng)池（利用原有），根據(jù)pH值來(lái)控制漿液量，以防止?jié){液過(guò)量結(jié)塊和管道堵塞。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著國(guó)家《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》的進(jìn)一步實(shí)施，更加嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)相繼出臺(tái)，高效的脫硫除塵工藝及設(shè)備對(duì)全面整治燃煤鍋爐污染物排放將起到無(wú)可替代的作用。

［1］ 郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程［M］.第2版.北京：高等教育出版社，2002：305-351.

［2］ 天津市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院.鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：GB 13271-2014［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.