煤矿燃煤锅炉脱硫除尘改造分析

康 宁

（山西汾西矿业（集团）有限责任公司，山西 介休 032000）

1 煤矿燃煤锅炉脱硫除尘改造必要性

1.1 国家和地方政府“十二五”环境保护和节能减排的相关要求

《国家环境保护“十二五”规划》中提出，到2015年，主要污染物排放总量比2010年显著减少。其中，化学需氧量排放总量下降8%，氨氮排放总量下降10%，二氧化硫排放总量下降8%，氮氧化物排放总量下降10%。《山西省环境保护“十二五”规划》中提出，到2015年，工业污染防治水平进一步提升，矿山生态环境恢复治理得到加强，主要指标包括：化学需氧量、氨氮排放量比2010年分别减少9.6%和12.2%；二氧化硫、氮氧化物排放量比2010年分别减少11.3%和13.9%；烟尘、工业粉尘排放量比2010年分别减少10.0%和10.0%。而2014年5月发布的《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）规定，在用燃煤锅炉大气污染物排放质量浓度限值为颗粒物80mg/m3、二氧化硫400mg/m3。排放标准的逐步提高，进一步要求煤矿企业必须提升采暖锅炉的脱硫除尘设施的效率。

1.2 锅炉房运行现状及脱硫除尘装置改造必要性

1.2.1 锅炉房运行现状

汾西矿区各主力矿井都分别建有集中供热锅炉房，统一为生产、生活供暖，运行状况基本相似。本文以其中某矿一座燃煤锅炉房（2台35t和2台20t锅炉）为例进行分析论证。该矿锅炉房脱硫除尘工艺系统于2008年建成使用，脱硫除尘设备采用一体化湿法水浴玻璃钢塔，除尘兼脱硫。脱硫工艺采用双碱法，氢氧化钠配块状石灰；室外水池灰泥清理方式采用机械抓斗，定期清理，同煤渣一起排放。目前，由于脱硫除尘设备已经运行多年，部分设施老化，筒体及烟道漏风严重，导致处理效率严重下降，污染物排放达不到国家及地方要求的排放标准。

根据《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2001）要求，锅炉房装机总容量大于28MW（40t/h）时，其烟囱高度应按批准的环评报告确定，但不得低于45m。该矿锅炉房烟囱高度为80m，现执行的标准为二氧化硫最高允许排放质量浓度900mg/m3，烟尘最高允许排放质量浓度200mg/m3［1-2］。

1.2.2 燃煤锅炉大气污染物排放情况

锅炉房安装有在线监测装置，第63页表1数据引用于2014年度在线监测数据，是剔除了异常数值后的最高值和最低值。

从表1可以看出，燃煤锅炉房2014年全年污染物排放质量浓度中，二氧化硫排放质量浓度1月、11月和12月均有超标情况发生，最大超标为7.0%；烟尘排放质量浓度1月～4月、10月～12月均有超标情况发生，最大超标42.5%。其原因主要有：1）锅炉房冬季时3台运行、1台备用，天气最冷的时候4台全部运行，脱硫除尘设备运行多年效率下降，无法完全满足处理要求；2）燃煤锅炉燃用矿区自产的高硫高灰原煤，平均灰分为30%，平均硫分为2.27%。

表1 燃煤锅炉房大气污染物监测数据（2014年度）

1.2.3 脱硫除尘装置改造的必要性

新修订后的《环保法》第6章明确规定，企事业单位违法排放污染物拒不改正的，按照原处罚数额按日连续处罚。同时，新的《锅炉大气污染物排放标准》（GB 13271-2014）已经开始实施，其规定的污染物排放浓度更加严格。该矿锅炉房脱硫效率远远低于90%，除尘效率远小于80%，根据当地环保部门的核定，该矿2014年度缴纳排污费仅废气一项就达到134万元，占总排污费用的97%。因此，从长远角度出发，对脱硫除尘设备进行更新改造，有利于企业合法合规生产经营，减少污染物排放，降低环境成本。

2 煤矿燃煤锅炉脱硫除尘改造可行性

2.1 燃煤锅炉运行参数（见表2）

表2 脱硫除尘设备入口烟气参数

2.2 锅炉脱硫除尘改造设计原则

结合投资节约、运行节约的原则，保证（2×35t/h）＋（2×20t/h）燃煤链条锅炉符合新标准（GB13271-2014）的排放要求，保障连续运行可靠性。同时，不影响运行性能的前提下，尽量利用现有设施设备。

2.3 锅炉脱硫除尘改造方案

根据现场条件和新的排放标准要求，确定如下改造方案：将现有锅炉房的2台一体化湿法水浴玻璃钢塔拆除，新建4台布袋除尘器，1台锅炉对应1台除尘器，2台湿式喷淋脱硫吸收塔，每2台锅炉对应1座脱硫吸收塔。

方案中选用的低压脉冲袋式除尘器是国内最先进过滤式除尘器的一种，是利用纤维性滤袋捕集粉尘的除尘设备。箱式脉冲袋式除尘器的优点是除尘效率高，属高效除尘器，除尘效率可大于99.5%，运行稳定，不受风量波动影响，不受粉尘比电阻值限制，适应性强。其主要由上箱体、中箱体、灰斗、卸灰装置、脉冲喷吹装置和控制系统等几部分组成。含尘烟气由中箱体下部进入，在挡风板形成的预分离室内大颗粒粉尘因惯性作用落入灰斗。烟气继而沿挡风板向上到达滤袋过滤区，粉尘被阻留在滤袋外面，干净烟气进入袋内，并经袋口和上箱体由排风口排出。当滤袋外表的粉尘层不断增长，导致设备阻力上升到设定阻力值时，压差控制器有信号输出，控制系统便发出指令，进行喷吹清灰。此时，压缩空气从喷吹气包按顺序经脉冲阀和喷吹管上的喷嘴向滤袋内喷射。在滤袋膨胀产生的加速度和反向气流的作用下，附于袋外表面的粉尘脱离滤袋落入灰斗，由灰斗下部卸灰阀排出。

方案所采用的烟气脱硫工艺按钠钙双碱法设计。在设计上可以同时采用石灰石-石膏法和钠碱法，二者可利用原有旧设备改造后配合新建设备实现。二氧化硫吸收系统主要包括吸收塔、喷淋层、除雾器、浆液循环泵和氧化风机等。本方案所采用的湿式喷淋脱硫塔，为碳钢制作，内衬防腐材料，其塔内采用的旋流喷淋设施是湿式脱硫工艺中的主流塔型，采用气液逆流方式布置，烟气从塔的下部进入，通过旋流板后产生旋转气流，与上部均匀喷出的吸收浆液逆流接触。由于塔高延长了烟气与吸收浆液、浆雾接触时间，塔内设计部件较少，阻力损失也小，逆流运行有利于烟气与吸收液的充分接触。塔内布置3层喷淋装置，均采用全覆盖式喷淋，每个喷淋系统都有多个316L无堵塞螺旋式雾化喷嘴，交叉布置，喷淋覆盖率达到300%。旋流板采用316L材质，具有抗高腐蚀性和耐磨性，使用寿命长。塔内微细雾滴形成悬浮雾化状态，创造了气、液、固充分接触条件，有利于吸收SO2和清除微细粉尘。因而，旋流喷淋塔脱硫效率、除尘效率能达到双高目的。本着节约节俭的原则，在吸收剂制备系统中只设置制浆系统，并新建1个80m3石灰粉仓，满足烟气脱硫1周的消耗量。石灰粉经给料机排出，进入新建的石灰浆液搅拌池，浆液搅拌池内石灰粉与水混合至含固量15%的石灰浆液。用石灰浆液输送泵（一用一备）将浆液输送至氧化反应池（利用原有），根据pH值来控制浆液量，以防止浆液过量结块和管道堵塞。

3 结语

随着国家《大气污染防治行动计划》的进一步实施，更加严格的环保标准相继出台，高效的脱硫除尘工艺及设备对全面整治燃煤锅炉污染物排放将起到无可替代的作用。

［1］ 郝吉明，马广大.大气污染控制工程［M］.第2版.北京：高等教育出版社，2002：305-351.

［2］ 天津市环境保护科学研究院，中国环境科学研究院.锅炉大气污染物排放标准：GB 13271-2014［S］.北京：中国标准出版社，2014.