超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)的應(yīng)用與示范

1、超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)的應(yīng)用與示范兗礦魯南化工有限公司鍋爐系統(tǒng)有 6 臺循環(huán)流化床鍋爐 , 配置有“布袋除塵 器+SNC脫硝+氐氮燃燒+ 氨法脫硫”等環(huán)保設(shè)施,運行過程中煙氣S02排放濃度 在35150 mg/m3,煙塵排放濃度在1936 mg/m3,達(dá)不到山東省火電廠大氣 污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （DB 37/664 2013） 第 2 號修改單的要求 , 故必須對鍋爐系 統(tǒng)實施超氐排放改造。在對當(dāng)前市場上可供選擇的鍋爐煙氣超氐脫硫、 除塵技術(shù)進(jìn)行比選分析的基 礎(chǔ)上 , 最終確定選擇超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)對鍋爐系統(tǒng)實施改造。改造后 , 凈煙氣中的S02濃度穩(wěn)定控制在30 mg/m3以下,煙塵濃度

2、穩(wěn)定控制在5 mg/m3 以下,完全滿足DB 37/6642013第2號修改單的要求,年減排S02達(dá)369. 36 t, 減排煙塵 172. 8 t, 每年可減少環(huán)保稅支出約 242 萬元 , 經(jīng)濟效益和環(huán)保效 益顯著。燃煤電廠鍋爐污染物排放是造成大氣污染的主要原因之一， 近年來，國家投 入巨額資金大力開展工業(yè)點源特別是燃煤電廠的污染治理工作， 要求燃煤鍋爐達(dá) 到地方污染物特別排放限值 （ 超氐排放 ） 要求，山東省火電廠大氣污染物排放 標(biāo)準(zhǔn) （DB 37/664 2013） 第2號修改單明確規(guī)定 :現(xiàn)有火電鍋爐 2019年1月 1日起必須達(dá)到排放煙氣 S02含量w 35 mg/m3、煙塵含量

3、w 10 mg/m3（410 t/h 以上鍋爐煙氣煙塵含量w 5mg/m3）的要求。1 鍋爐煙氣排放概況及改造目標(biāo)兗礦魯南化工有限公司 （ 簡稱魯南化工 ） 是兗礦集團旗下大型高科技煤化 工企業(yè)，其主導(dǎo)產(chǎn)品為甲醇、醋酸、醋酸乙酯、丁醇等，配套建設(shè)的鍋爐系統(tǒng)主 要為化工生產(chǎn)裝置提供動力或熱源 （ 用于精餾提純 ） ，富余蒸汽用于發(fā)電。魯南化工現(xiàn)有 6 臺循環(huán)流化床鍋爐，東、西廠區(qū)各配置 3 臺，分別為 2 臺 130 t/h 循環(huán)流化床鍋爐和1臺260 t/h 循環(huán)流化床鍋爐（2 X 130t/h+1 X 260 t/h） ，鍋爐均為 20042009年期間建設(shè)，建成時間較早，污染物排放濃度較高

4、。前幾年對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)升級改造， 6 臺鍋爐均配置了“布袋除塵器 +SNCR兌硝+氐氮燃燒+氨法脫硫”等環(huán)保設(shè)施。其中，東、西廠區(qū)各配置氨法脫 硫裝置 1 套 （ 東廠區(qū)為 1#脫硫塔、西廠區(qū)為 2#脫硫塔 ） ，采用三爐一塔方式配 置，2套脫硫裝置均采用江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司開發(fā)的第一代氨法脫硫技術(shù)，2009年建成投用，設(shè)計煙氣處理量 673 400 m3/h、脫硫效率98% SO2 排放濃度w 100 mg/m3,實際SO2排放濃度在35150 mg/m3煙塵排放濃度在1936 mg/m3,棗莊市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控信息管理系統(tǒng)監(jiān)測到的2016年全年煙氣中污染物排放數(shù)據(jù)見表1?？梢钥?/p>

5、出，魯南化工鍋爐煙氣排放指標(biāo)達(dá)不到 DB37/664 2013第2號修改 單的要求，必須對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行超低排放改造。表1技改前煙氣中污染物排放濃度統(tǒng)計 mg/m3污染物區(qū)（脫硫塔）兩廠隨（2"脫硫塔）最咼展低値平旳值最冷值最低值平均值so2150356KH54(71煙塵362125361926根據(jù)DB37/664 2013第2號修改單的要求，魯南化工確定鍋爐煙氣脫硫除 塵改造目標(biāo)如下：凈煙氣中SO2含量w 35 mg/m3、顆粒物（煙氣中各種塵粒的總 和）含量w 5 mg/m3其他工藝指標(biāo)達(dá)到氨法煙氣脫硫工程通用技術(shù)規(guī)范（HJ 20012018）的要求。2技術(shù)路線比選為達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)的要

6、求，魯南化工 2015- 2016年持續(xù)對國內(nèi)脫硫、除塵超低 排放工藝及其應(yīng)用狀況進(jìn)行了深入的考察調(diào)研， 但當(dāng)時國內(nèi)煙氣超低排放處于剛 起步階段，已經(jīng)投運的成熟示范裝置還不多，大型燃煤電廠超低排放基本上以石 灰石-石膏法+ 濕式電除塵工藝為主，可選擇性少。2.1 SO2超低排放技術(shù)路線比選國內(nèi)應(yīng)用較多的煙氣脫硫工藝主要有石灰石 -石膏法、氨法和半干法，3種 工藝均技術(shù)成熟、可靠，并有廣泛的應(yīng)用。由于魯南化工已建成氨法脫硫裝置， 且以化工生產(chǎn)過程中副產(chǎn)氨水作為脫硫劑，氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨可作為企業(yè)生產(chǎn) 復(fù)混肥的原料，其運行成本、技術(shù)可靠性等均較石灰石-石膏法、半干法等工藝有明顯優(yōu)勢，因此，SO2超

7、低排放改造只需對現(xiàn)有氨法脫硫裝置進(jìn)行優(yōu)化，即通 過吸收段結(jié)構(gòu)優(yōu)化強化傳質(zhì)效果、提高脫硫劑覆蓋率、避免煙氣短路及偏流，就 可實現(xiàn)凈煙氣中SO2濃度低于35 mg/m3的目標(biāo)，較新建超低排放設(shè)施節(jié)省投資50%以上。2.2 煙塵超低排放技術(shù)路線比選在脫硫系統(tǒng)改造的基礎(chǔ)上，要實現(xiàn)凈煙氣中顆粒物含量w5 mg/m3的要求，有多種工藝組合方式可選，超低除塵工藝組合的比較見表2。通過比對并綜合考慮魯南化工的生產(chǎn)經(jīng)營狀況， 最終我們確定選擇施工周期 短、新增占地少、投資低、運行安全可靠的“原布袋除塵 +超聲波脫硫除塵一體 化技術(shù)”對鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行改造，該技術(shù)路線可較常規(guī)的“脫硫 +濕式電除塵超低 排放技術(shù)”工藝

8、路線節(jié)約投資 50%以上，節(jié)省運行費用 50%以上，具有明顯的技 術(shù)和應(yīng)用優(yōu)勢。3 超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)工藝原理及流程 超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)是將脫硫吸收與深度除塵組合在 1 套裝置中的 聯(lián)合處理技術(shù)，是一種集煙氣脫硫、除塵于一體的經(jīng)濟、高效的超低排放技術(shù)， 可使脫硫后凈煙氣中的S02含量控制在35 mg/m3以下、煙塵含量控制在5 mg/m3 以下。3.1 工藝原理3.1.1 氨法脫硫的工藝原理在多功能煙氣脫硫塔吸收段中，通過氨水中的NH3與煙氣中的S02反應(yīng)將鍋 爐煙氣中的S02予以吸收脫除，得到脫硫中間產(chǎn)品亞硫酸銨或亞硫酸氫銨溶液，之后在脫硫塔的氧化段鼓入壓縮空氣， 使亞硫酸銨或亞

9、硫酸氫銨與空氣中 的 02 發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸銨 ; 在脫硫塔的濃縮段，高溫?zé)煔鈱⒘蛩徜@溶液濃 縮，得到固含量在10%- 15%勺硫酸銨漿液，漿液經(jīng)旋流器濃縮以及離心分離、 干燥、包裝等工序處理后最終得到硫酸銨產(chǎn)品。表 2 多種煙氣超低除塵工藝組合的比較丄去取岬血和疑除生*站汶電除 世屈（新順高壓電卑蛙電悝粉塵陸！! 荷亜后的扮坐莊電肪力的年 用下禮捕卑期就沖詵的 方式沽蟲陰塵甦率為.不產(chǎn)生：込| .1鼠也酉.說S除115®故進(jìn)旳電先由電炳捕出如|弋中的玄駅 粉塵.再堯郴期收如卿命細(xì)弁機站舍或睹-1:莽打'布 當(dāng)險生番的比點，具右專優(yōu)點井時布直鞘主as進(jìn) 行護(hù)容，現(xiàn)場鬧汕

10、準(zhǔn)以満韭螢求W.網(wǎng)H上牧島果用洗諜誕!聲獨灌井2理，再配咅易換離 毀醸霧躍捕期對壓脫除惜進(jìn)行改造*含塵圧界畀除霧黠捕量后返冋脫堿曙1卻冊嚇利用，無“三取"產(chǎn)生購.網(wǎng)以上布耀驚生蠱,rw&iii加鬲味和戟除塵器并更換妞筑迎卷，MHiflJbllrl iigiii 按島除半毀事適用徉種粉斗;外惟的犁武降匕襪亦就皿 嚇:幗豎，除簾效卓 相購”2曉牧低3.1.2超聲波除塵的工藝原理超聲波除塵技術(shù)由江蘇新世紀(jì)江南環(huán)保股份有限公司開發(fā)，采用洗滌凝聚、聲波凝并2種細(xì)微顆粒物粒徑增大技術(shù)對載塵煙氣進(jìn)行細(xì)微顆粒物粒徑增大預(yù) 處理，從而大大提升細(xì)微顆粒物的去除效果， 最后采用多級高效除霧器實現(xiàn)總

11、塵 的超低排放。其中，聲波凝并顆粒物粒徑增大技術(shù)是在聲波或超聲波的作用下使 細(xì)微顆粒物發(fā)生共振（聲波聲強不小于0.5 kW/m2頻率在0.05150 kHz更好; 顆粒粒徑越小則振幅越大）而相互結(jié)合、增大，從而促進(jìn)顆粒凝聚并從流動的氣 體中分離出來。超聲波除塵技術(shù)的三大機理：（1）超聲波在氣體中傳播，推動氣體中懸浮的 微粒反復(fù)振動而對微粒做功，不同大小粒子的振幅不同而導(dǎo)致粒子間相互碰撞；（2）由于氣流與顆粒間的相對速度不同， 粒子之間形成流體吸引力；（3）由于聲 輻射壓的作用，使粒子沉積到聲駐波的波腹上，大大增加塵粒的碰撞積灰。3.2工藝流程超聲波脫硫除塵一體化裝置工藝流程簡圖見圖1。鍋爐引風(fēng)

12、機送來的煙氣，通過增壓風(fēng)機進(jìn)入多功能煙氣脫硫塔濃縮段，蒸發(fā)濃縮硫酸銨溶液，煙氣溫度降至約60C ;之后煙氣進(jìn)入脫硫塔吸收段，通過與吸收液中的NH3反應(yīng)除去煙氣中 的大部分SO2和其他酸性氣，煙氣溫度進(jìn)一步降至4555E ;之后凈煙氣經(jīng)超聲 波凝并，其中的顆粒物結(jié)合為大顆粒，經(jīng)除霧器捕集后返回塔內(nèi)，凈煙氣則由脫 硫塔煙囪直接排放。瓠化閥機偌環(huán)泉雷環(huán)象圖1超聲波脫硫除塵一體化裝置工藝流程簡圖4超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)的應(yīng)用及效果4.1應(yīng)用概況2016年10月一2017年6月，魯南化工采用超聲波脫硫除塵一體化超低排放 技術(shù)先后完成了東、西廠區(qū)2套氨法脫硫裝置的升級改造，2套氨法脫硫裝置分 別于201

13、7年4月和2017年7月進(jìn)行運行調(diào)試，之后投入正常運行。投運至今，裝置運行正常，凈煙氣中SO2濃度能夠穩(wěn)定控制在30 mg/m3以下，煙塵濃度穩(wěn)定控制在 5 mg/m3以下，完全滿足DB37/664 2013第2號修改 單的要求，沒有出現(xiàn)日均值、小時均值超標(biāo)的現(xiàn)象；投運至今，超聲波脫硫除塵一體化裝置按計劃檢修3次，主要是脫硫塔內(nèi)件的常規(guī)檢查和防腐處理，檢查結(jié)果顯示，其動、靜設(shè)備運轉(zhuǎn)正常，超聲波設(shè)施及新增屋脊式除霧器、絲網(wǎng)除沫器 均無嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象。4.2排放指標(biāo)考核2018年4月2日0:00 4月8日23:00對2#脫硫塔進(jìn)行了 168 h的運行考 核，2018年7月13日0:00 7月19日2

14、3:00對1#脫硫塔進(jìn)行了 168 h的運行 考核，棗莊市環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控信息管理系統(tǒng)監(jiān)測到的煙氣中污染物排放數(shù)據(jù)見表3。表3技改后煙氣中污染物排放濃度統(tǒng)計 mg/m3污染物東廠區(qū)(廣脫硫塔)西廠區(qū)脫硫塔)jft高值最低值平均值最咼值S<),31.600.0LJ53034.600itx 7()煙塵1.87(136(),KR4.300.12L 124.3工藝運行指標(biāo)考核及評價(1) 性能考核期間共生產(chǎn)硫酸銨137 t，脫硫前系統(tǒng)硫酸銨潛在量為52.88t，系統(tǒng)共消耗濃度15%勺氨水145.47 m3,折合純氨21.88 t ,理論上應(yīng)生成硫 酸銨84.89 t，即氨利用率為(137-52.88

15、)- 84.89 X100%=99.1%而設(shè)計氨利用率99%實際氨利用率優(yōu)于設(shè)計值。(2) 設(shè)計煙氣脫硫系統(tǒng)壓降w 2100 Pa,實際考核煙氣脫硫系統(tǒng)壓降 390Pa, 優(yōu)于設(shè)計值。(3) 設(shè)計煙氣氨逃逸w 2 mg/m3,實際考核氨逃逸值為 0.533 X 10-6(0.405 mg/m3)，優(yōu)于設(shè)計值。(4) 設(shè)計凈煙氣中霧滴濃度w 75 mg/m3,實際考核霧滴濃度20.69 mg/m3 , 優(yōu)于設(shè)計值?？梢?，超聲波脫硫除塵一體化裝置各項排放指標(biāo)及工藝指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要 求，符合山東省火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和氨法煙氣脫硫工程通用技術(shù) 規(guī)范的要求。4.4經(jīng)濟效益評價據(jù)項目環(huán)評及驗收報告，

16、項目實施后年減排SO2達(dá)369.36 t，減排煙塵172.8 t，按山東省環(huán)保稅征收標(biāo)準(zhǔn)SO2每當(dāng)量6元、煙塵每當(dāng)量1.2元計算，每年減少環(huán)保稅支出約242萬元。4.5環(huán)境效益評價超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)的應(yīng)用是在原煙氣處理設(shè)施的基礎(chǔ)上進(jìn)行的升 級改造，改造后，正常生產(chǎn)過程中水全部重復(fù)利用，不產(chǎn)生廢水，事故廢水排放 地坑回收(重復(fù)利用)，副產(chǎn)品硫酸銨對外出售，無其他廢渣產(chǎn)生;6臺循環(huán)流化床鍋爐年減排SO2達(dá)369.36 t，年減排煙塵172.8 t，大幅減輕了對環(huán) 境的污染，為打贏“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”做出了積極的貢獻(xiàn)。5結(jié)束語魯南化工超聲波脫硫除塵一體化技術(shù)的應(yīng)用實踐表明： 其各項排放指標(biāo)完全 能達(dá)