杭联热电3# 75t/h CFB炉“50355+530”超洁净排放的设计与应用
摘要：本文介绍杭州杭联热电有限公司3# 75t/h CFB炉采用DSC-M新型干法脱硫脱硝除尘一体化工艺与装置的设计与应用情况。杭联热电3# 75 t/h CFB炉采用“一炉一塔”布置形式，项目投运后，脱硫脱硝除尘装置后NOX小于50 mg/Nm3，SO2排放浓度小于35mg/Nm3，粉尘排放在小于5mg/Nm3，烟气实现“50355+530”超洁净排放。
关键词：杭联热电 DSC-M COA 超洁净 干式超净+
1. 前言
自2014年以来，在我国重点地区如浙江、江苏、广州，及原煤产地地区如山西、陕西等地已纷纷推出燃煤机组“超洁净排放”的环保要求，要求现有燃煤设施严格控制污染物的排放。所谓“超洁净排放”，是指燃煤机组在达到国家新颁布的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）关于新建燃煤锅炉污染物排放限值（烟尘小于30mg/Nm3、二氧化硫小于100mg/Nm3、氮氧化物小于100mg/Nm3）的基础上进一步提升，达到燃气锅炉污染物排放限值，即大气污染物排放达到：氮氧化物小于50mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、粉尘小于5mg/Nm3。
龙净环保作为国家大气环保治理行业中的龙头企业，其在“超洁净排放”之路上始终走在前列，为燃煤设施的污染物控制寻求更佳合理的解决方案。通过在循环流化床干法脱硫工艺技术基础上，自主开发了DSC-M干式超净+工艺技术装备，该装备不仅满足氮氧化物小于50mg/Nm3、二氧化硫小于35mg/Nm3、粉尘小于5mg/Nm3的超低排放要求，还可以实现三氧化硫小于5mg/Nm3的排放指标，DSC-M集成了COA氮氧化物协同控制模块，汞、铅等重金属高效脱除模块，可以实现氮氧化物在SNCR/SCR基础上提高30%脱硝效率，重金属高效脱除效率可达99%，实现汞排放浓度小于3ug/Nm3，零废水排放。DSC-M干式超净+工艺装备可以实现简称“50355+530”的超低排放指标，其中“50（代表氮氧化物小于50mg/Nm3）35（代表二氧化硫小于35mg/Nm3）5（代表粉尘小于5mg/Nm3）+5（代表三氧化硫小于5mg/Nm3）3（代表总汞小于3ug/Nm3）0（代表零废水）”。
DSC-M技术装备的成功应用，在一套装置同时实现了“50355+530”的超低排放指标，一揽子解决了工业锅炉的环保问题，其具有占地面积小，投资低，运行费用省的优点，为以循环流化床锅炉为代表的工业锅炉进行“超洁净排放”升级改造，提供了很好的借鉴和示范作用，具有很广阔的应用前景和推广意义。
杭州杭联热电有限公司3# 75 t/h CFB锅炉改造工程于2014年11月开始实施，于2015年4月一次性顺利成功投运，整个改造工期为5个月。
2. 项目设计
2.1. 工艺流程
杭州杭联热电有限公司3# 75 t/h CFB锅炉“超洁净排放”技术路线为：炉内脱硫+SNCR脱硝+DSC-M干式超净+工艺技术。3#炉原有的环保设施采用炉内石灰石脱硫，SNCR脱硝和炉后半干法脱硫+电袋除尘器，本次升级改造，保留了炉内石灰石脱硫，同时对SNCR脱硝进行升级改造，拆除原有的半干法+电袋除尘器，在原有位置上新建一套DSC-M干式超净+系统，采用“一炉一塔”的串联布置形式。
（1） 选择性非催化还原（SNCR）
SNCR脱硝工艺采用氨水为还原剂，通过设在在锅炉旋风风离器前喷枪喷入雾化后的氨水，氨水迅速热分解出NH3并与烟气中的NOx进行反应生成N2和H2O，实现NOx的脱除。在设计喷枪位置时，运用计算流体力学（CFD）和化学动力学模型（CKM）为还原剂喷射点的选取提供支持。
（2） DSC-M干式超净+系统集成低温循环氧化吸收模块（COA）协同脱硝
依托LJD-FGD脱硫除尘装置的低温循环氧化脱硝（COA）工艺流程如下图1所示。COA脱硝剂的强氧化和催化作用，将NO转化为NO2，再与钙基吸收剂发生中和反应，其反应方程式如下：
图1 SNCR+DSC-M工艺流程（含COA协同脱硝）
2.2. 设计参数
表1 杭联热电3# 75 t/h CFB锅炉基础设计资料
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序号
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项目
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单位
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3# 炉
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备注
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1
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额定蒸发量
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t/h
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75
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2
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最大连续蒸发量
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t/h
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85
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3
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额定蒸汽压力
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MPa
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5.3
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4
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额定蒸汽温度
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℃
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450
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5
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锅筒工作压力
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MPa
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5.69
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6
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给水温度
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℃
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150
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7
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冷风温度
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℃
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20
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8
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热风温度
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190
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9
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排烟温度
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℃
|
150
|
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10
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锅炉效率
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%
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89.28
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11
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锅炉烟气阻力
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Pa
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3200
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12
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一次风阻力（包括空预器阻力）
|
Pa
|
10100
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13
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二次风阻力（包括空预器阻力）
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Pa
|
8700
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14
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锅炉BMCR空预器出口烟气量
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m3/h
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138000
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150℃，工况
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表2 DSC-M装置入口设计参数及保证值
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序号
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项目
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单位
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参数
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备注
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1.
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入口烟气量（工况）
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m3/h
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~138000
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2.
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入口烟温
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℃
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120~150
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3.
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入口SO2(6%O2，干基)
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mg/Nm3
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＜500
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设计值，炉内脱硫时
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4.
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入口NOX(6%O2，干基)
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mg/Nm3
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＜100
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设计值，炉内SNCR运行
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5.
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出口SO2(6%O2，干基)保证值
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mg/Nm3
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＜35
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炉内脱硫时
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6.
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出口NOx(6%O2，干基)保证值
|
mg/Nm3
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＜50
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炉内SNCR正常运行时
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7.
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出口烟尘(6%O2，干基)保证值
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mg/Nm3
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＜5
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2.3. 脱硫系统建设和运行情况
本项目为改造项目，场地相当紧凑，对原来炉后的半干法项目和引风机进行拆除，新建的脱硫脱硝除尘岛布置在锅炉与烟囱之间拆除后的用地上，脱硫灰利用电厂原有的灰库储存。DSC-M脱硫脱硝岛的主要构筑物有消石灰仓、反应塔、脱硫布袋除尘器、COA脱硝系统、脱硫引风机等，预留了汞、铅等重金属模块接口。
消石灰仓、反应塔、脱硫布袋除尘器均采用钢支架支撑。脱硝系统装置集中布置在脱硫岛附近的空地上，脱硫除尘主要工艺生产装置和辅助设施围绕脱硫塔，按工艺要求集中布置，各设备的平面和空间组合合理、紧凑，整体性好。图2为施工前及竣工后的现场照片。
图2 杭联3# 75 t/h DSC-M装置项目施工前及竣工后现场照片
杭联热电3# 75t/h CFB炉脱硫除尘装置龙净负责EPC总承包工程，包括原装置拆除。整个项目从原装置拆除、设备安装到一次性投运，实际工期仅为4个月。脱硫除尘装置自投运以来，系统运行稳定，各项运行性能指标均优于设计要求。试运行期间，脱硫装置入口SO2浓度从300~2000mg/Nm3波动，脱硫后SO2平均排放浓度为15mg/Nm3，脱硫后粉尘平均排放浓度为1mg/Nm3，出口NOX平均值≤35mg/Nm3。
图3 杭联热电3#75t/h DSC-M装置DCS主画面
（运行期间，出口SO2平均值≤15mg/Nm3，出口烟尘平均值≤1mg/Nm3，出口NOX平均值≤35mg/Nm3）
图4 杭联热电3#75t/h DSC-M装置检测报告
图5 杭联热电3#75t/h DSC-M装置检测报告
3. 结论
杭联热电3#炉项目脱硫脱硝除尘装置的成功投运和稳定运行，表明龙净自主创新的“DSC-M干式超净+工艺技术”可以实现燃气锅炉污染物超洁净排放限值：氮氧化物排放浓度小于50mg/Nm3、二氧化硫排放浓度小于35mg/Nm3、粉尘排放浓度小于5mg/Nm3，是一种投资省、综合净化效益高的烟气治理领域创新技术，特别适合以循环流化床锅炉为代表工业锅炉，是工业锅炉污染物实现“超洁净排放”的必由之路，为浙江省乃至全国工业燃煤设施烟气进行“超洁净排放”升级改造提供了借鉴和示范。
